实验九、数字电桥测量电容和损耗因数电本

《实验九、数字电桥测量电容和损耗因数电本》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、实验九、数字电桥测量电容和损耗因数电本实验九、用数字电桥测量电容值和损耗因数一、实验目的1、了解电容的损耗因数参数的作用2、掌握如何利用数字电桥测量电容值和损耗因数二、实验器材DF2811A型数字电桥仪，若干电容和电感三、实验原理1、电容器是我们经常使用的无源元器件之一，其参数主要有容量与误差、额定工作电压、温度系数、绝缘电阻、损耗和频率特性等。电容的电压和电流的关系为Uc看，阻抗是其更为基础和重要的参数。(1)、电容的等效电阻和等效电感：阻抗是指在交流电情况下，元件抵抗电流的作用，对于电容而言，就是指容抗，用公式表

2、示就是Hidt。另外，从实际应用的角度来?CZc?。它的计量单位与电阻一样是欧姆，而其值的人小则和交流电的频率有关系，频率愈高则容抗愈小，频率愈低则容抗愈大。对于理想电容来说，其容抗就是公式所描述的值，相位角(？)在纯电容是-90度，表明电压滞后电流90度。而在实际应用屮，由于制作工艺的限制，并没有理想的电容，任何电容都或多或少地存在着一定的寄生特性，特别是电容在频率较高的时候，就不容忽视。其等效模型如下图所示:当频率很高时，电容不再被当做集总参数看待，寄生参数的影响不可忽略。寄生参数包括Rs等效串联电阻（ESR）和

3、Ls等效串联电感（ESL）o电容器实际等效电路如图a所示，其中C为静电容，Rp为池漏电阻，也称为绝缘电阻，值越大（通常在GQ级以上），漏电越小，性能也就越可靠。因为Rp通常很大（GQ级以上），所以在实际应用屮可以忽略，Cda和Rda分别为介质吸收电容和介质吸收电阻。介质吸收是一种有滞后性质的内部电荷分布，它使快速放电后处于开路状态的电容器恢复一部分电荷。ESR和ESL对电容的高频特性影响最大，所以常用如图（b）所示的串联RLC简化模型，可以计算出谐振频率和等效阻抗：ESR是EquivalentSeriesResist

4、ance的缩写，艮P“等效串联电阻”。理想的电容自身不会有任何能量损失，但实际上，因为制造电容的材料有电阻,电容的绝缘介质有损耗。这个损耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串联在一起，所以就称为“等效串联电阻”。和ESR类似的另外一个概念是ESL,也就是等效串联电感。早期的卷制电感经常冇很高的ESL,容量越大的电容，ESL—般也越大。ESL经常会成为ESR的一部分，并且ESL会引起串联谐振等现象。但是相对电容量来说，ESL的比例很小，出现问题的几率很小，后来由于电容制作工艺的提高，现在己经逐渐忽略ESL,而把ESR作为

5、除容量、耐压值、耐温值之外选用电容器的主要参考因素了。串联等效电阻ESR的单位是毫欧（mQ）。通常钽电容的ESR通常都在100毫欧以下，而铝电解电容则高于这个数值，有些种类电容的ESR甚至会高达数欧姆。ESR的高低，与电容器的容量、电压、频率及温度都有关系，当额定电压固定时，容量愈大ESR愈低。同样当容量固定时，选用高的额定电压的品种也能降低ESR；故选用耐压高的电容确实有许多好处;低频时ESR高，高频时ESR低；高温也会造成ESR的升高。因此，ESR的出现导致电容的行为背离了原始的定义。电容也不会是-90°C,因此

6、产生了相位角(0),以三角函数来看：其中虚部为容抗，而实部为阻抗，因为感抗与容抗涉及到频率，故在不同的工作频率下就会得到不同的(e)值。了解到电容中如果ESR的成份越小，则此元器件越趋近于理想，这里我们定义了品质因数(Q)及损耗因数(D):(1)、电容的损耗角正切值(损耗因数D):其定义为：由于实际电容器相当于理想电容器串联一个等效电阻，当电容器工作时，在电场的作用下，电容器的一部分电能会通过等效电阻R产生无用有害的热能发热，这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗。因此通常用损耗角正切值来表示电容的寄生电阻。D?tan?

7、?lPUIsin?(其中Cx为被测电容的容值，Rp为电容的寄生电阻，P??wCxRpPqUlcos?为有功损耗，Pq为无功损耗，U是电容上的电压有效值，？为损耗角其中有功功率P就是由漏电引起的损耗，无功功率Q是储存在电容器上的能量与电源间能量交换的功率)(2)、电容的品质因数Cb其定义为：电容在一个周期内储存的能量和消耗的能量之比，即实际匕就是阻抗的虚部和实部之比。Q?2?Wml有用功？?WRD无用功因此若RS=O,则Q变成无穷大，相对的D值=0。于是可以得到一个结论：对元器件而言，Q越大越好，D值越小越好。有的电容

8、器上有一条金色的带状线，上面印有一个大大的空心字母“I”，它表示该电容属于LOWESR低损耗电容。有的电容还会标出ESR值(等效串联电阻)，ESR越低，损耗越小，输出电流就越大，电容器的品质越高。ESR值并不是越小越好,有些场合太小容易引起震荡，要看实际运用场合,火部分场合还是希望越小越好。一般来讲，低ESR的电容依此是：最小是陶瓷电容，再是钽