QS37a高压电容电桥 分析技术

一、概述

1、电桥简介

QS37a型高压电容电桥是本公司推出的新一代高压电桥。主要用于测量高压工业绝缘介质损失角的正切值及电容量。其采用了西林电桥的经典线路。主要可以测量电容器，互感器，变压器，各种电工油及各种绝缘材料在工频高压下的介质损耗（tgδ）和电容量（C）。

2、电桥特点

l 桥体内附电位跟踪器及指零仪，外围接线极少。

l 电桥采用接触电阻小，机械寿命长的十进开关，保证测量的稳定性。

l 仪器具有双屏蔽，能有效防止外部电磁场的干扰。

l 仪器内部电阻及电容元件经特殊老化处理，使仪器技术性能稳定可靠。

l 仪器内置标准电容器及高压测试电源。

二、技术指标

1、测量范围及误差

本电桥的环境温度为20±5℃，相对湿度为30%-80%条件下，应满足下列表中的技术指示要求。

在Cn=100 pF      R4=3183.2（Ω）时

在Cn=100 pF    R4=318.3（Ω）时

2、电桥测量灵敏度

电桥在使用过程中，灵敏度直接影响电桥平衡的分辨程度，为保证测量准确度，希望电桥灵敏度达到一定的水平。通常情况下电桥灵敏度与测量电压，标准电容量成正比。

在下面的计算公式中，用户可根据实际使用情况估算出电桥灵敏度水平，在这个水平上的电容与介质损耗因数的微小变化都能够反应出来。

ΔC/C或Δtgδ=lg/UωCn（1+Rg/R4+Cn/Cx）

式中：U为测量电压                       伏特（V）

ω为角频率2πf=314（50Hz）

Cn标准电容器容量                  法拉（F）

Ig通用指另仪的电流5X10-10          安培（A）

Rg平衡指另仪内阻约1500            欧姆（Ω）

R4桥臂R4电阻值3183               欧姆（Ω）

Cx被测试品电容值                   法拉（pF）

3、工作电压说明

本电桥在选用外部标准电容器时，原理上虽然不受实验电压的限制（用外接升压器*高试验电压300KV），但在实际使用中，*高电压往往受副桥防护电压和桥臂功率以及标准电容的工作电压的限制，*低电压又要受到测量灵敏度的限制。在使用中，本电桥桥顶A，B对V点的电压*高不超过11V（见图2）R3桥臂各盘的电流不超过下列规定：

10×1KΩ                     Imax≤15mA

10×100Ω                    Imax≤120mA

10×10Ω                     Imax≤150mA

用户在使用前应注意以上的问题。如不清楚，可根据实验电压及标准电容量，按以下公式来计算出大概的工作电流：I=ωVC

4、电容量及介损显示精度：

    1）、电容量：±0.5%×tgδx±0.0001

    2）、介  损：±0.5%tgδx±1×10-4

5、辅桥的技术特性：

1）、工作电压：直流±12V，50V

2）、输入阻抗：＞1012Ω

3）、输出阻抗：＞0.6Ω

4）、放大倍数：＞0.99

5）、不失真跟踪电压：0～12V（有效值）

6、指零装置的技术特性：

工作电压直流±12V

在50Hz时电压灵敏度不低于1X10-6V/格，电流灵敏度不低于2X10-9V/格

二次谐波  减不小于25db

三次谐波  减不小于50db

7、高压电源技术特性：

电压输出：0～2500V/50Hz

高压电流输出：0-10mA

8、内置标准电容器 

电容量为100pF

tgδ小于5×10-5

试验电压：2500V/50Hz

9、工作电压：150V-260V/50Hz（注：高压输出将与工作电压成正比）

三、电桥工作原理

QS37a型高压电容电桥采用了典型的西林电桥线路。C4桥臂在基本量程时，与R4桥臂并联，测量数值为正损耗因数。结构采用了双层屏蔽，并通过辅桥的辅助平衡，消除寄生参数对电桥平衡的影响。辅桥由电位自动跟踪器与内层屏蔽（S）组成。自动跟踪器由电子元器件组成。它在桥顶B处取一输入电压，通过放大后，在内屏蔽（S）产生一个与B电位相等的电压。当电桥在平衡时，A，B，S三点电位必然相等，从而达到自动跟踪的目的。本电桥在平衡过程中，辅桥采用自动电位跟踪，在主桥平衡过程的同时，辅桥也自动跟踪始终处于平衡的状态，用户只要对主桥平衡进行操作就能得到可靠的所需数据。同时也有效的抑制了电压波动对平衡所带来的影响。在指零部分，采用了指针式电表指示，视觉直观，分辨清楚，克服了以往振动式检流计的缺点。

1、计算公式

Cx=R4×Cn/R3       R4[Ω]  R3[Ω]  Cn[pF]  Cx[pF]

tgδ=ω·R4·C4    R4[Ω]  C4[F]

tgδ=0.01·C4（tgδ为I，当R4=100/π）   C4[uF]

我们采取相对固定R4电阻，分别调节R3和C4使桥跟平衡，从而测得试品的电容值Cx和介质损耗tg。本电桥为了直读出损耗值，取电阻R4的阻值为角频率（f=50Hz）若干倍。

2、公式说明

频率对介质损耗正公式：

本电桥额定的工作频率f=50Hz，在实际工作频率偏离额定频率时可用修正式进行修正：

tg=f’·tgδ/f

式中：f   为额定的工作频率（f=50Hz）

f’ 为实际工作频率

tgδ 为电桥测得损耗值

tgδ 为被测试品介质损耗角正切的实际值

四、安全操作规程

1、本仪器必需由专人负责保管，使用，非专职操作者应在使用前了解和熟悉本说明书，以免造成不必要的损失和事故。

2、每次使用前应仔细检查接地线是否完好，确保以后方可通电使用。

3、接通电源前应将灵敏度开关调到*低位置。

4、测量试品前应先对试品进行高压试验，证明在电桥工作电压下无噪音，电离等现象出现，然后才能进行测试（若试品已做过高压试验，该项可不必每次测量都做）。

5、对试品施加高压时缓慢升高，不可以加突变电压。

6、测试时操作人员必须集中思想，工作前做好一切准备工作，测试地点周围应有明显的标记或金属屏蔽围成高压危险区，以防止非操作人员闯入。

7、在测量过程中，如有放电管发光时，则必须及时切断电源，仔细检查接线及试品都无击穿，待检查排除故障后，再进行高压测量工作。

五、装置的成套性

1、QS37a型高压电容电桥          1台

2、双屏蔽测量电缆                2根

3、电源线                        1根

4、使用说明书                    1份

5、合格证                        1份