產(chǎn)品詳情
簡(jiǎn)單介紹:
儲能電介質(zhì)充放電測試系統簡(jiǎn)介
儲能電介質(zhì)充放電測試系統采用特殊高壓開(kāi)關(guān),通過(guò)單刀雙擲控制充電和放電過(guò)程,開(kāi)關(guān)可以承受10kV高壓,寄生電容小,動(dòng)作時(shí)間短;
詳情介紹:
儲能電介質(zhì)充放電測試系統
產(chǎn)品簡(jiǎn)介
華測Huace-DCS10KV儲能電介質(zhì)充放電系統采用**設計的電容放電電路來(lái)測量,測試電路如下圖所示。在該電路中,首先將介電膜充電到給定電壓,之后通過(guò)閉合高速MOS高壓開(kāi)關(guān),存儲在電容器膜中的能量被放電到電阻器負載。在放電過(guò)程中電壓對樣品的時(shí)間依賴(lài)性可以通過(guò)檢波器進(jìn)行記錄。介電材料的儲能性能通常取決于放電速度,可通過(guò)改變負載電阻器的電阻來(lái)調節。通常測試系統中裝了具有不同電阻的電阻器。在測試過(guò)程中,用戶(hù)需要選擇電阻器或幾個(gè)電阻器的組合獲得得所需的電阻,并將電阻器或電阻的組合連接到測試的電介質(zhì)材料。在該電路中,選擇高壓MOSFET開(kāi)關(guān)以釋放儲存的能量非常重要。該開(kāi)關(guān)限制電路的*大放電速度和*大充電電壓。本套測試系統由放電采集電路、高壓放大器或高壓直流電源和控制計算機構成。在測試中,測試人員需要通過(guò)選擇合適的電阻來(lái)確定測量的放電速度,測試樣品上的電壓可以由計算機自動(dòng)獲得。
主要參數
1、電流探頭帶寬:120MHz;
2、峰值電流:0-100A,150 A(多種電流可監測);
3、電流采集精度:1mA;
4、高壓源模塊:3KV,5KV, 10kV,15KV多可選(電流:0-5mA);
5、開(kāi)關(guān)適用:100萬(wàn)次,耐壓15kV;
6、溫控范圍:0-200℃;
7、溫度穩定性和精度:0.1℃;
8、測試樣品:薄膜,厚膜,陶瓷,玻璃等;
9、可以配合各種極化設備進(jìn)行多種壓電材料和介電材料的測試。
產(chǎn)品特點(diǎn):
1、 本系統采用特殊高壓開(kāi)關(guān),通過(guò)單刀雙擲控制充電和放電過(guò)程,開(kāi)關(guān)可以承受10kV高壓,寄生電容小,動(dòng)作時(shí)間短;
2、 電壓10kV,電流5mA;
3、 可外接高壓放大器或高壓直流電源;
4、 通過(guò)電流探頭檢測放電電流,可達100A;
5、 可以實(shí)現欠阻尼和過(guò)阻尼兩種測試模式,欠阻尼測試時(shí),放電回路短路,不使用電阻負載,過(guò)阻尼測試時(shí),使用較大的高精
度無(wú)感電阻作為放電負載;
6、 可以作為一個(gè)信號源,產(chǎn)生任意波形;
7、 通過(guò)示波器采集數據,并能直接計算儲能密度;
8、 定制載樣平臺,可適用于陶瓷和薄膜樣品測試;
9、 可以進(jìn)行變溫測試,RT~200℃;
10、 可以進(jìn)行疲勞測試;
11、 還可用于極化材料之用
利用放電電路進(jìn)行測試
與P-E回滯測量類(lèi)似,在放電測試之前,應在介電材料的表面制備導電電極,
還應測量可用于估計測試的放電速度的弱場(chǎng)介電特性。因為在測試中經(jīng)常涉及
幾千伏的高電壓,所以介電材料通常浸入硅油中。測試者應該確定他們感興趣
的放電速度。放電速度可以通過(guò)樣品的低場(chǎng)電容C和負載電阻RL(RLC常數)
粗略計算。一旦確定了期望的放電速度,就可以選擇負載電阻器并將其連接到
測試樣品,然后將充電電壓施加到介電材料。一旦樣品完全充電,然后通過(guò)按
下電路盒上的放電按鈕關(guān)閉高速開(kāi)關(guān),將儲存的能量釋放到負載電阻器,電阻
器上電壓的時(shí)間依賴(lài)性就可由計算機自動(dòng)記錄。
在此將以P(VDF-TrFE-CFE)三元共聚物(63/37/7.5)作為示例材料,來(lái)
演示如何解釋放電結果。使用上圖所示的電路,表征三元共聚物對負載電阻器
的放電行為。使用時(shí)間相關(guān)的電壓數據公式,可以計算放電能量密度的時(shí)間依
賴(lài)性。圖中顯示了三元共聚物中不同充電電場(chǎng)的1MΩ負載的放電能量密度隨
時(shí)間的變化??偡烹娔芰棵芏扰c從單極P-E回路推導出的能量密度相當。這里
使用薄膜樣品的電容在1kHz下測量為約1nF。對幾種三元共聚物膜樣品進(jìn)行表
征發(fā)現,由于極化響應的非線(xiàn)性和頻率依賴(lài)性,三元共聚物的放電特性不能簡(jiǎn)
單地通過(guò)RC常數來(lái)描述,其中R是電阻(R=RL+ESR)
假設電容器電容不隨頻率、電場(chǎng)和RC電路的時(shí)間常數(τ=RLC+ESRXC)變化,
如果RL>ESR,可以忽略ESRXC,,則放電能量密度與時(shí)間的關(guān)系如下:
Uc(1)=UD(1-e-(21/t))
式中,UD為放電能量。
為了便于比較,使用1nF的電容和1MΩ的負載電阻,利用公式來(lái)估算能量放電
時(shí)間。70%能量釋放所需理論放電時(shí)間為0.6ms,50%能量釋放所需理論放電
時(shí)間為0.35ms。而實(shí)驗中,這兩種能量釋放所需放電時(shí)間分別為0.66ms和
0.3ms。估計值和測量值之間的差異反映了非線(xiàn)性[有效介電常數在高場(chǎng)(>
100MV/m)變?。莺徒殡婍憫念l率依賴(lài)性(介電常數在更高頻率或更短
放電時(shí)間下變得更?。?。此外,ESR在高頻(或短放電時(shí)間)下很小,并且在
放電后時(shí)間變長(cháng)。
對于相同的三元共聚物薄膜電容器,其他負載電阻((RLL分別為100kΩ和
1kΩ)下放電能量密度如圖所示。正如預期的那樣,減小的RL會(huì )縮短放電時(shí)
間。然而,仔細檢查實(shí)驗數據發(fā)現,放電時(shí)間的減少與RL的減少不成比例。