工控产品-介电常数测定仪-ZJD-87

一、仪器概述
ZJD-87型自动介电常数测定仪电桥突破了传统的电桥测量方式，采用变频电源技术，利用单片机、和现代化电子技术进行自动频率变换、模/数转换和数据运算；达到抗干扰能力强、测试速度快、精度高、全自动数字化、操作简便；电源采用大功率开关电源，输出45Hz和55Hz纯正弦波，自动加压，可提供最高10千伏的电压。所有接插件均为屏蔽接插口，有效的提高了仪器的测量精度，是专为实验室测试研制的新型介损测试仪，最为广泛的应用到绝缘材料的介质损耗和介电常数的测试。在外接电流互感器（量程扩展器）1000/1=1000倍的情况下，可以测试大电流高压电器的介损值。
二、安全措施
1、使用本仪器前一定要认真阅读本手册。
2、仪器的操作者应具备一般电气设备或仪器的使用常识。
3、本仪器户内外均可使用，但应避开雨淋、腐蚀气体、尘埃过浓、高温、阳光直射等场所使用。
4、仪表应避免剧烈振动。
5、对仪器的维修、护理和调整应由专业人员进行。
6、在任何接线之前必须用接地电缆把仪器接地端子与大地可靠连接起来。
7、由于测试设备产生高电压，所以测试人员必须完全严格遵守安全操作规程，防止他人接触高压部件和电路。直接从事测试的人员必须完全了解高压测试线路，及仪器操作要点。非从事测试人员必须远离高压测试区，测试区必须用栅栏或绳索、警视牌等清楚表示出来。
8、仪器的调整维修和维护，必须在不加电情况下进行，如果必须加电，则操作者必须非常熟悉本仪器高压危险部件。
9、保险管损坏时，必须确保更换同样的保险，禁止更换不同型号保险或将保险直接短路使用。
10、仪器出现故障时，关闭电源开关，等待一分钟之后再检查。
三、性能特点
1、仪器采用傅立叶变换数字滤波技术，测量电容、介质损耗及其它参数。测试结果精度高，便于实现自动化测量。
2、仪器采用了变频技术来消除现场50Hz工频干扰，即使在强电磁干扰的环境下也能测得可靠的数据。
3、使用全触摸超大液晶显示器，操作简单。全触摸液晶显示屏，超大全图形操作界面，每过程都非常清晰明了，操作人员不需要额外的专业培训就能使用。轻轻触摸就能完成整个过程的测量。
4、存储数据：内部配备有日历芯片和大容量存储器，能将检测结果随时保存，随时可以查看历史记录，并可以打印输出。当前时间和存储时间都能随时显示和打印。
5、科学先进的数据管理：仪器数据可以通过U盘导出，可在任意一台PC机上通过专用软件，查看和管理数据。
6、仪器操作简便，测量过程由微处理器控制，只要选择好合适的测量方式，数据的测量就可在微处理器控制下自动完成。
7、一体化机型，内附标准电容和高压电源，便于现场测试，减少现场接线。
8、仪器测量准确度高，可满足油介损测量要求，因此只需配备标准油杯，和专用测试线即可实现油介损测量。也可配备专用电极来测试固体绝缘材料的介损值和介电常数。
9、能够识别外接高压电源频率40Hz~70Hz，允许用工频电源或串连谐振电源做大容量高电压介损试验。
10、自带热敏打印机可打印输出，带日历时钟,方便用户出测试报告, 带有U盘输出。
11、接地保护功能，当仪器不接地线或接地不良时，仪器不进入正常程序，不输出高压。过流保护功能，在试品短路或击穿时仪器不受损坏。
四、技术指标
准确度： Cx: ±（读数×0.5%+0.5pF）
tgδ: ±（读数×0.5%+0.00005）
电容量范围：内施高压： 3pF～60000pF/10kV 60pF～1μF/0.5kV
外施高压： 3pF～1.5μF/10kV 60pF～30μF/0.5kV
分辨率：最高0.001pF，4位有效数字
在测试绝缘材料时可以直接显示相对介电常数ε
tgδ范围：不限，分辨率0.000001，电容、电感、电阻三种试品自动识别。
试验电流范围：5μA～5A
内施高压：设定电压范围：0.5～10kV
最大输出电流：200mA
升降压方式：电压随意设置。比如5123V。
试验频率： 40-70Hz单频随意设置。比如48.7Hz.
50±0.1Hz到50±10Hz自动双变频随意设置。
60±0.1Hz到60±10Hz自动双变频随意设置。
频率精度： ±0.01Hz
外施高压：接线时最大试验电流5A，工频或变频40-70Hz
           外接线路时可以连接量程扩展器，电流可达几千安培。
测量时间：约40s，与测量方式有关
输入电源： 180V～270VAC，50Hz±1%，市电或发电机供电
计算机接口：标准RS232接口，U盘插口(自动U盘存储数据)。
打印机：微型热敏打印机   环境温度：-10℃～50℃   相对湿度： <90%
外形尺寸：430*330*350mm   仪器重量：28kg
五、测量方式及原理
本仪器为实验室正接法：
在高压电源的10kV侧，高压分两路，一路给机内标准电容C_N，此电容介损非常小，可以认为介损为零，即为纯容性电流，此电流I_CN 可做为容性电流基准。在Cx试品一侧，试品电流Icx通过采样电阻R采入机内，此Icx可分解成水平分量和垂直分量见图二所示，通过计算水平分量与垂直分量的比值即可得到tgδ值。
试品电流Icx从试品末端进入采样电阻R，得到全电流值。

（a）电流矢量法（b）试品等效电

六、常见设备的接线方法
1．仪器引出端子说明：
HV —— 仪器的测量引线高压端（带危险电压） 。
CX —— 正接线时试品电流输入端。
—— 仪器的接地端，使用时与大地可靠相接
2.参考接线
2.1正接线、内标准电容、内高压（常规正接线）：

2.2正接线、外标准电容、外高压（高电压介损）：

七、仪器功能简介

U盘插口--用来导出仪器存储的数据。
RS232接口--用来连接电脑，控制仪器，上传数据。
C_X插座--是试品信号的测量输入端
彩色触屏显示器--640*480分辨率，控制并显示菜单和各种提示信息及测量结果。
打印机--打印测量数据。
C_N插座--是外标准电容信号的测量输入端，使用内标准时此端空置。
电源开关--整机电源的开启和关闭。

8．高压开关--负责仪器内部高压电源的启动与关闭。只有使用外高压时关闭，其余时候均应处于打开状态。
9．电源插座--交流220V±10%，50±1Hz电源输入口，带5A保险管。
10．接地端子--为接地线接线端子。
八、仪器操作步骤
1．打开电源开关，仪器进行自检，若自检良好，液晶屏显示开机界面。
2．测试参数选择解释
1)测试频率：50.0±5.0Hz 代表使用45/55Hz双变频测试。当然也可选择别的。如果想单频比如50Hz测试，就可以选择为50.0±0.0Hz。此处频率数值在40-70Hz范围随意设置。
2)测试模式：正接线
3)测试电压：1000V （出厂设置为准，按客户配套测试电极为准，可自行调整）代表测试电压数值。最小100V，最大10000V.此处电压值可以随意设置。
4)高压选择：内高压代表使用内部高压电源。一般测试时候必须设置为内高压
5)标准选择：内标准代表使用内部标准电容。一般测试时候必须设置为内标准。
外标准只有在使用外接标准电容的时候才使用。
注意：外标准，外高压都是在做大容量或高电压介损时候才使用。
如若外接电流互感器，测试完毕后介损值直读，电容量为读数乘以外接互感器的变比值，固定线圈为1000匝，穿芯如果10匝的话就是1000/10=100倍的电容读数值。

测试参数的修改与选择：

注：测试固体绝缘材料时在界面先输入材料的厚度，单位mm，小数点后二位足够。仪器具有记忆功能，不改变厚度，下次测试为同一厚度。
1）测试频率的修改，用触屏笔或手指点击“50.0±0.0Hz”的红字
从小键盘上直接输入频率的数值XX，然后按OK 即可。
如果修改“45.0±0.0Hz”的“±0.0”，就用触屏笔或手指点击红字0.0。出现小键盘，然后从小键盘上输入5.0，然后按OK 即可。
2）测试电压的修改，和修改频率一样。用触屏笔或手指点击 “测试电压 1000 V”中的红字部分。屏幕会跳出小键盘。从小键盘上直接输入测试电压的数值X?，然后按OK，小键盘消失。测试电压的数值就会变成您刚刚从小键盘输人的数值。
所有的测试模式都在下拉菜单上，点击您想选择的模式即可。
3)高压选择的修改，和修改测试模式一样。用触屏笔或手指点击 “内高压”,出现下拉菜单 内高压，外高压，点击您想选择的高压即可。
5）标准选择的修改，和修改测试模式一样。用触屏笔或手指点击 “内标准”,出现下拉菜单 内标准，外标准，点击您想选择的标准即可。
4．测量前准备：
1）接地线一端接仪器的接地柱，另一端可靠接大地，保证仪器外壳处在地电位上。
2）正接线时：将高压电缆插头插入后门HV插座中，将另一端街道被试品的高压输入端。将C_X低压电缆插入C_X插座中，另一端接入被试品的低压端（信号输出端）。
5.测试过程：
选择好测试项目，测试频率，测试电压等项目。
确保接线正确之后，用触屏笔或手指点击“启动仪器测试”。仪器开始升压，测量。
仪器采用双变频测试。
6.测试完毕，事件处理
1）测试完毕可以把测试数据存储起来。用触屏笔或手指点击“存储”按钮，出现下图

数据存储界面
用触屏笔或手指点击数据编号框内的数值“1”，会出现小键盘。如下图数据输入界面

序号数据输入界面
输入存储编号，然后按下OK。数据编号5就会出现在数据编号框内。按下存储，仪器会“嘟”响一声，然后返回到测试结果界面。表示存储完毕。
2）测试数据打印。测试完毕之后，在测试结果界面下，用触屏笔或手指点击“打印”按钮，会将测试数据打印出来。

3）测试。打印数据或存储数据完毕，用触屏笔或手指点击“退出”按钮，仪器会返回初始开机界面。
九、现场试验注意事项
如果使用中出现测试数据明显不合理，请从以下方面查找原因：
1、接地接触不良
接地不良会引起仪器保护或数据严重波动。应刮净接地点上的油漆和锈蚀，务必保证0电阻接地！
2、测试线
由于长期使用，易造成测试线隐性断路，或芯线和屏蔽短路，或插头接触不良，用户应经常维护测试线。

十、RY2A型固体材料测试电极使用说明
10.1概述
本产品主要用于在工频50赫兹下测量固体绝缘材料的相对介电系数（ε）和介质损耗角正切值（tgδ），如：高压极、云母片、绝缘漆（树脂、胶）的浸渍纤制品、塑料、橡胶、电缆料、薄膜等复合制品。
本电极采用的是三电极式结构，能有效地消除表面漏电流的现象，使测量电极下的电场趋于均匀。
10.2外形图

10.3主要技术指标
1、环境温度：20±5℃
2、相对湿度：65±5％
3、高低压极之间距离：0～5mm可调
4、百分表示值误差：0.02㎜
5、百分表电源：1.5V氧化银电池
6、测量极直径：50±0.1㎜
   保护环内径54mm,外径74mm
7、空极tgδ：≤3×10－５
8、空极电容量：按实际高度计算
9、最高测试电压：2000V，耐压2500V
10、实验频率：50／60Hz
11、体积：φ210mm H180 mm
12、重量：6kg
10.4使用说明
（1）示意图
（a）数字式百分表面板图

（b）电极示意图

（2）连线图

（3）使用方法
     使用前请检查所有连线是否正确，接地是否可靠
    （a））将百分表的电源开关打开，并选择适当的单位（㎜/in），然后按下面板上的清零“按纽”使指示为“0”。
    （b）按下压杆，使测量板与高压板分开，直到能放入被测试板片的高度即可。
    （c）将已擦拭干净的被测试板片放入测量板与高压板之间，轻轻松开压杆，使测量板与高压板都紧密地贴在测试板片。
（d）可通过高压电桥测量出被测板片此时的电容量（C）和介质损耗值（tgδ）。
（e）介电常数（ε）的计算
     ε=(Cx×h)/(0.08854×A)
     Cx——放入样片后的电容量         单位（PF）
     h ——样片的厚度（即百分表显示值）单位（cm）
     A ——测试电极的表面积            单位（cm2）
    0.08854为真空介电常数pF/cm
     A=1/4 πd2
  d为测试电极直径5cm ，A=19.63cm2
(f)本电极为双屏蔽式
10.5仪器的成套性：
1．绝缘固体介损测量电极   1只
2．使用说明书             1份
十一、RY2型固体电极专用温控仪（FY120B）使用说明
11.1外形图

11.2连接
1. FY120B型温控仪背面所标“上温”即测试电极（在上部），“下温”即高压电极（在下部）的电压输出电源线分别接至RY2的电源输入端，同FY120B一样，上部的电源插座为测试电极的输入，下部的电源插座为高压电极的输入。
2. “上温”测温电缆接至RY2面板上的上测温接口（双芯插座），“下温” 测温电缆接至RY2面板上的下测温接口（三芯插座）。
3. FY120B型温控仪自身的工作电源插座在背部中央（带5A保险丝,含备用一只），接到220V电源。
11.3操作
1.在接线前应关闭FY120B和RY2的电源开关。
2.先打开FY120B的电源开关，因FY120B是通过两个温控系统分别对上下两个电极控温的，此时上下两个温控会显示上下电极的实际温度（红色）和预置温度（绿色）。
3.温度设置时先按SET键，可分别对温度值的0.1,1,10,100位的预置显示值进行调整，达到预置温度值时再按SET键结束，此时预置温度值承绿色显示。
4.确定无误后开启RY2的开关，此时FY120B的输出电压得以进入上下电极进行加热，待到接近预置温度时电源指示灯会闪烁，实际温度和设置温度为一至时，指示灯为不亮或暗闪状态。
5.温控工作有个震荡过程，因每台RY2上下电极的加热功率都有些差异，一般15分钟后可以达到稳定过程。因为上下电极在空气中加热，难免会因为环境影响控制的温度值，此时在温控表上可以修正设置值（修正范围一般小于1°），直到红色的实际温度和要求温度一致时即可（±0.2°）
十二、RY2型固体绝缘材料测试电极FY120B型测温控温仪使用说明
12.1概述
RY2型固体绝缘材料测试电极制造成平板型带保护电极的三端式电容器，可以在加压，加温，真空条件下，配以高压电容电桥，在工频电压下对各类固体绝缘材料（如聚苯乙烯，聚丙烯，电容纸等）的试品作介质损耗因数，相对介电常数测量。
12.2结构特征与工作原理

12.2.1结构特征
     电极的高压极安装于有足够刚度的底盘上，带屏蔽的测量电极安装于液压缸的定杆上，可用压力调节旋钮自由升降，高压极和测量极内部安装有加热装置和测量传感器，并通过连接线和安装底盘相连，配套的测温控温仪控制所需的温度，电极还配有抽气接口，可通过真空泵对系统抽气，结构开头如图1所示，面板布置如图2所示。
12.2.2工作原理
电极设计为平板型带保护电极的三端式电容器，绝缘材料的介质损耗角δ是由该绝缘材料作为介质的电容器上所施加的电压与流过该电容器的电流之间的相位差的余角。绝缘材料的介质损耗因数是介质损耗角δ的正切值tgδ当绝缘材料制成片状试样置于电极中间施加一定的压力后,可视作由该绝缘材料作为介质的电容器,电容呈和介质损耗因数的测量可在高压电容电桥上进行。
绝缘材料的相对介电常数εr是电极间及其周围的空间全部充以绝缘材料时,电容器Cx与同样构型的真空电容器Co之比:    εr=Cx/Co
在本测量系统中,真空介电常数εo=0.08854pF/cm
Co=εo*A/h式中A为有效面积, h为有效距离。
12.3技术特征
12.3.1正常工作条件
环境温度    +5℃~~+40℃
相对湿度     应不大于80％
使用场所无有害气体及蒸气，应无导性和易爆性尘埃。
12.3.2主要性能
高压电极直径与表面积   ￠98mm(75.43cm2)
测量电极直径与表面积    ￠50 mm(19.6 3cm2)
电极材料                  不锈钢1Cr13Ni9Ti
电极工作面                精面面磨
电极间距                  不大于5 mm
电极加热功率         >2*500W
电极最高温度         180°
加热时间              30分钟
电极压力              0~1.0Mpa连续可调
最大测量电压         2000V，50Hz
真空度               电极可抽真空至3*10-2 Mpa
尺寸重量             长*宽*高   400 mm*300 mm*400 mm
                            重量   15kg

12.4使用与操作

12.4．1 安全操作注意事项
12.4．11 因本电极和高压电容电桥配合使用，使用者对了解和熟悉本说明书外还必须了解和熟悉高压电容电桥的各项使用要求和安全操作规程，同时应专人负责保管和使用。
12.4.1.2 电极使用前必须将接地端子可靠接地。
12.4.1.3 不同质地的绝缘材料应遵照相关材料一般要求和试验方法进行。
12.4.2    电极配套仪器
12.4.2.1 QS37型QS37A型或QS30I型高压电桥
12.4.2.2   BR34/2压缩气体标准电容器
12.4.2.3   高压电源FY64A
12.4.2.4   FY120B型测温控温仪（可按需配套）
12.4.2.5   2ZX-4B型旋片真空泵（可按需配套）
12.4.3    使用方法
     a..试样
       试样为平整的单层或多层薄膜样品，试样的大小应能覆盖整个测量电极表面，可取三个试样作试品，或按相关绝缘材料的试验要求取试样，并按要求测量试样厚度h.
b.插入法
  将平整干净的试样放入上、下电极之间，试样应覆盖整个测量电极表面，调节压力旋钮，使上下电极下降微压试样（可轻轻抽动试样）按图3连接图在高压电桥上测量并记录此时的电容和损耗角轻轻抽出试样，保证上下电极间的相对位置不变，再次平衡电桥测量并记录电极的电容C，损耗角正切值δ。试验后按下式计算：
ho =8.854A/C um)
M= ( ho—h)/h
ΔC=C1-C2
εx=C1/(C2-MΔC)
式中
A---测量电极有效面积
ho---上下电极间计算等效间距(um)
h----试样的测量总厚度(um)
C2---空电极的电容量(pF)
C1----有试样介质时的电容(pF)
      C、压力法
将平整干净的试样放入上、下电极之间，试样应覆盖整个测量电极表面，调节压力旋负载，使上下电极间产生0.3Mpa（或按有关测试标准选定压力要求）。按图3连接图在高压电桥上分别测量并记录此时的电容CX和损耗角δ，此时为直读值。εr以下式计算：
εr=CX*h/0.08854*A
式中:
CX---实测电容值(pF)
h----试样总厚度(cm)
A-----电极有效面积
A------∏d2/4(cm) 2=19.63cm2
εr=CX*h/1.738
d. 加热与抽真空
    测量系统配合FY120B型测温控温仪还可以加热和控温,加热和控温要求可遵照有关绝缘材料,试验要求进行,系统连接方法按图4连接图连接.
测量系统配合2XZ—2B型旋片真空泵还可以抽真空,抽真空要求事遵照有关绝缘材料试验要求进行.系统连接可专配真空管及真空度表.
12.5故障分析与排除

故障现象	原因分析	排除方法	备注
空电极损耗值仿大	电极表在面污染机械损伤电气击穿损伤	清洗金相砂纸研磨无法修复时返厂修理
高压加不上	高压端对地短路高压端对加热器短路	取出试品,检查空电极时耐压性能如正常系其它高压系统有问题	如电极耐压不合格应送工厂修理
压力加不上	液压系统渗油漏油液压调节旋钮松动	送工厂返修自行紧固
不加温	加热损坏连接线断路控温仪无电压输出	返厂修理检查连接线检查控温仪状态	工具万有表参阅控温仪说明书
控温不正常	控温仪有帮障连接线不正常	检查控温仪状态检查连接线	参阅控温仪说明书万用表
测温不正常	测温断路或接触不好铂电阻损坏	检查连接线调换铂电阻或送工厂返修
真空度达不到要求	钟罩末安放好系统有漏气真空泵损坏	重新罩好检查系统真空泵修理或更换

12.6保管及免费修理期限
6．1 日常维护保养
a.测量电极系精密类仪器,在运输过程中或放置仪器时应避免剧烈震动和冲击.。
b、放置或存储仪器的地方应保持干燥、清洁，避免腐蚀性气体侵入仪器内部。
C、电极测量表面应保持清洁，避免机械损伤，不用时或搬动时两电极之间应衬以软纸并微压后进行。
6．2 免费修理期限
产品和附件自制造厂发货日起18个月内，当用户在完全遵守制造厂使用说明收中所规定的保管，安装及使用规则下，发现产品制造不良或不能正常工作时，制造厂负责免费给予修理或更换。
12.7产品成套性
RY2型固体绝缘材料测试电极      1只
真空罩                           1只
使用说明书                       1份