GB T 29306.1-2012 绝缘材料在300 MHz以上频率下介电性能测定方法 第1部分:总则.pdf
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1、ICS 29.035.01 K 15 汇:主主-元.r也豆豆豆豆豆GIi一一工-1:.:._ f!,_ F!i,:,!.,:!iJ/Il I;,;oooo,;.oooo_ 孟画画证.当a.Iiii:ll既否军军三.二画唱唱凶和国国家标准11: .、中华人民GB/T 29306. 1-2012 绝缘材料在300MHz以上频率下介电性能测定方法第1部分:总则Recommended methods for the determination of the dielectric properties of insulating materials at frequencies above 300 MH
2、z. Part 1 : General (IEC 60377-1: 1973 , MOD) 2012-12-31发布fa叫酌均町3巳. 言飞、毛属.局飞、E酣铺-句峭怕龟u回m、同匈孟=三.峭严啤砸盟311 量1涂层查n柏中华人民共和国国家质量监督检验检菇总局中国国家标准化管理委员会2013-06-01实施发布GB/T 29306.1-2012 目次前言. . III 1 范围-2 规范性引用文件-3 目的.4 术语和定义.2 5 影响介质材料介电性能的因素.3 6 测量方法的概述.4 7 试验步骤.78 试验报告I GB/T 29306.1-2012 前GB/T 29306绝缘材料在300M
3、Hz以上频率下介电性能测定方法分为以下几个部分z一一第1部分z总则z第2部分z谐振法。本部分为GB/T29306的第1部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分使用重新起草法修改采用IEC60377-1 :1973(绝缘材料在300MHz以上频率下介电性能测定方法第1部分z总则。本部分与IEC60377-1: 1973相比存在技术性差异,这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线(I )进行了标示。主要技术变化如下z一二增加了第2章的规范性引用文件,并将IEC60250: 1969替换为GB/T1409一2006;增加了第2章后,章条号已相应做了修改z删除了I
4、EC60377-1 :1973中涉及的IEC60377-3和IEC60377-40EC元原文。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国电气绝缘材料与绝缘系统评定标准化技术委员会(SAC/TC301)归口。本部分起草单位z桂林电器科学研究所、西安交通大学、机械工业北京电工技术经济研究所。本部分主要起草人z王先锋、曹晓珑、刘亚丽、李卫、罗哲、郭丽平。E GB/T 29306.1-2012 1 范围绝缘材料在300MHz以上频率下介电性能测定方法第1部分:总则GB/T 29306的本部分规定了绝缘材料介电性能的试验方法。本部分适用于测定微波频率范围(即从约300MHz一直到光频)中介质材料的相对电
5、容率、介质损耗因数和与此有关的量,如损耗指数。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单适用于本文件。GB/T 1409-2006 测量电气绝缘材料在工频、音频、高频(包括米波波长在内下电容率和介质损耗因数的推荐方法(lEC60250:1969 ,MOD) GB/T 29306.2-2012 绝缘材料在300MHz以上频率下介电性能测定方法第2部分z谐振法(lEC 60377-2 :1 977 ,MOD) 3 目的绝缘材料介电性能的测定方法大致可分为两类=1) 当外施电磁场的波长
6、比试样尺寸大时,则可以采用集中参数法。这些比较简单的方法在GB/T 1409-2006中巳规定,其频率范围为工频至300MHzo 2) 当试样周围电磁场的空间变化不能忽略时应采用分布参数法。其频率范围为300MHz至光频。在300MHz这个临界频率如图1斜线区所示附近的狭窄频率范围内,究竟可以采用哪一组方法,这主要根据试样的尺寸和电容率来确定。本部分规定的试验方法与较低频率(见GB/T1409-2006)下所采用的试验方法不同,本部分采用的试样和试验装置尺寸大于或相当于试验频率的电磁场波长。理论上,本部分只适用于具有绝对真空磁导率的材料,对于反磁和顺磁材料(所谓非磁性材料),通常能得到好的近似
7、值,而对于亚铁和铁磁材料,必须选用一些特殊方法将介电性能和磁性能分开。但是,这些方法已超出了本部分的范围。注2磁性能一一若磁导率被一个有足够磁场强度的直流磁偏场所饱和,则呈现磁性能的试样可以按照本部分来试验.采取特殊措施,使用合适设计的测量池,用本部分规定的方法也能与固体材料一样进行液体和熔融材料的测量。测量值取决于一些物理条件,例如频率、温度、湿度,并且在特殊情况下还决定于场强。本部分的所有测量和计算均基于角频率=2f的正弦波。1 GB/T 29306. 1-2012 4 术语和定义4. 1 下列术语和定义适用于本文件。注1:所有定义只适用于具有绝对真空磁导率的介质材料。注2:本部分中所采用
8、一些关于波传输的名词定义可参考IEC60050-111和IEC60050-726. 相对复电窑率relative complex permiUivity -6. 介质材料的相对复电容率:见式(1): 式中24一一相对电容率sEf一一损耗指数4 I C.; E, =E , -JE:.- 、-0. ( 1 ) Ci 表示小尺寸。电容器的两个电极之间和电极周围的空间全部并且只充以被试介质材料时的复电容zCo 同样掏型的电极在绝对真空中的电容。注1:电容器的复电容定义见式。): juC呈=Yi二Gx+ juCx ( 2 ) 式中ECx一一该电容器的复导纳Y盯2的实部交流电导),而j呼w(随着频率的增加
9、,外施电磁场的波长接近于E所#用的试样尺寸,整个试样上电场(和磁场参数的变化已不能忽略,因此,为了对测出的数据作正确的解释,必须从集中回路分析转到波分析和传输线理论。这也表示试样不均匀性和各向异性对结果的灵敏性增大。因此,介质材料的相对复电容率已与电磁波在介原材料中的复数传输系数y=a+j卢对电磁波在绝对真空中的复数传输系数。=j冉的比值的平方成比例,见式。): 2 =(L)2 +(主旦)2 . . . ( 3 ) 飞Yol飞cl式中zo 自由空间波长zc 一-所用波形的临界波长(或者为截被长。注2:对于平面波或TEM波,c-。注3:在293K和标准大气压下,没有二氧化碳的干燥空气的相对电容率
10、E,等于1.000 53,所以实际上采用空气中所测出的值C.,C.和i.来代替在绝对真空中所测出的值Co、Co和io,以此确定的团体和液体的相对电容率E,具有足够的精度.注4:介质材料的复电容率(绝对电容率)是其相对复电容率E;与电常数(或绝对真空电容率)EO的乘积,见式(4):.( 4 ) 在SI制中,绝对电容率的单位为法拉每米(F/m);而电常数Eo具有下列数值,见式(5): = 1_.: 8. 854 X 10-12句一10一9F/m. . . . . ( 5 ) 。C- -. - - , - - -36 1)小于电介质的波长。GB/T 29306.1-2012 4.2 相对电容率rel
11、ative permittivity , B. 介质材料的相对电容率EL是4.1中所定义的相对复电容率的实部,根据式(1)和式(3),得式(6): 一生一、2flt二旦+ _1.1 r - Co -O L (2)2 I ,1. J ( 6 ) 注g若介质量表示为实数,即EL和tanB(见4.4)代替了和Ei,则素数可略去,见式(7): , r = Er .( 7) 4.3 损耗指数loss index 11 B. 介质材料的损耗指数是4.1中所定义的相对复电容率的虚部,根据式(1)和式(剖,得式(8): =主= (,1. 0 2 .亟 juC。飞J- 2 .( 8 ) 4.4 介质损耗因数de
12、lectric dissipation factor tan 介质材料的介质损耗困数2)tan是外施场强E和在绝缘材料内导致的介质位移D之间相角(损耗角的正切.E、D两者随着时间以个相同的角频率=271按正弦波变化。因为介质内电场分量E和D一般是不太容易被刷出的,对一个给定体旗的介质材料,可测出其介质损耗因数为电能量损耗对每半个振荡周期中贮存在那个体积内的能量倒数的2倍之比。这个比值也相当于式(9)所示zFE丁畸. ( 9 ) 损耗因敷ta的倒数称为品质因数(Q值),见式(10): 中Q( 10 ) 5 影晌介质材料介电性蜒的因素对一给定的介质材料,所测出的电容率和介质损耗因数由试样产生的介质
13、极化来确定。各种外界的和内在的物理参数,例如频率、温度、电场强度、离子辐射、湿度和其他杂质、化学结构、均匀性和各向同性(物理和化学结构)等都影响测试数据。为了解释由试验所得出的结果,必须要知道试样的状态并控制前面所提到的所有参数。下面分别讨论频率、温度、湿度和其他杂质、物理和化学结构以及电场强度对所测出的介电性能的影响。注z在本部分所包括的频率范围内,测出的电容率和介质损耗因数大多是来源于极化分子产生的偶极极化,5. 1 频率由于工程材料在整个宽广的频率范围内,EL和tan并不是常数,这就必须测量该介质材料在其被使用的那些频率下的介质损耗因数和电容率。由于对几个频率下所测出的数据之间作了精确的
14、内插,有可能得到一条符合整个吸收区域的拜德曲线z同样,可以有效地使用cole-cole图。2)某些国家是指损耗角正切优先于介质损耗因数,因为损耗的测量结果当作损耗角正切报告.3 GB/T 29306.1-2012 5.2 温度介质材料的极化率也受它所处的温度的影响。出现损耗指数最大值(和相应的介质损耗因数)的频率随温度而变化。通常,损耗指数的温度系数可以是正的,也可以是负的,这决定于测量频率和试验温度有关的损耗指数最大值的位置。特别注意的是被研究材料介电性能可能在短的时间内发生不可逆变化,例如在升高温度情况下进行测量。关于这种情况,见5.3和5.4。5.3 温度和其他杂质极化率由于水的吸收或介
15、质表面上水膜的形成而增大,于是影响了电容率、损耗因数和直流电导。因此,试样的处理是十分重要的。若要正确解释试验结果,则在试验前和试验中都必须控制湿度。极化率也受到杂质的影响,这些杂质是由物理污染或化学添加剂引进来的,例如溶剂或增塑剂。因此要非常小心确保被试材料不受影响或仅受取样方法或之后可控的高温处理方式的影响。5.4 物理和化学结构试验中,与样品结构有关的电磁场的极化方向对测量结果影响很大,由于不均匀性(如层状材料或各向异性如结晶体可以得到不同的结果,除非所有测量的试样的材料具有相同的一致特性。注g某些周期性结构的材料(例如层状材料),即使波长与其结构周期类似,这种材料的频率特性曲线将与材料
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