產(chǎn)品詳情
簡(jiǎn)單介紹：
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的原理設計開(kāi)發(fā)，更符合電介質(zhì)充放電原理
詳情介紹：
電介質(zhì)充放電測試系統
一、電介質(zhì)充放電測試系統技術(shù)概論：
Huace-DCS10KV電介質(zhì)充放電測試系統主要用于研究介電儲能材料高電壓放電性能。目前常規的方法是通過(guò)電滯回線(xiàn)計算高壓下電介質(zhì)的能量密度，測試時(shí)，樣品的電荷是放回到高壓源上，而不是釋放到負載上，通過(guò)電滯回線(xiàn)測得的儲能密度一般會(huì )大于樣品實(shí)際釋放的能量密度，無(wú)法正確評估電介質(zhì)材料的正常放電性能。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的原理設計開(kāi)發(fā)，更符合電介質(zhì)充放電原理。
二、電介質(zhì)充放電測試系統產(chǎn)品介紹：
在實(shí) 際應用中，當電介質(zhì)或電容器充電后，存儲的能量被放電到外部負載，放電過(guò)程由負載、電工互連和電容器組成的整個(gè)電
路決定，有時(shí)甚至電纜的長(cháng)度變化也會(huì )強烈的影響放電過(guò)程、電壓和電流波形。因此P-E回滯測量的放電條件與實(shí)際實(shí)用中的放電條
件明顯不同，并且在實(shí)際應用中從P-E回滯環(huán)獲得的能量密度可能偏離（通常高于）真實(shí)的放電能量密度。為了評估介電材料在類(lèi)似于現實(shí)應用的放電條件下的性能，另一種測試方式用于測量介電材料的儲能特性。在測量過(guò)程中，首先將介電材料充電到給定的電壓，然后，將電容器中的存儲的能量放電到外部負載，如下圖（1），經(jīng)測試的介電材料可以建模為理想的無(wú)損耗電容，與電阻{等效串聯(lián)電阻（ESR）}串聯(lián)，代表介質(zhì)材料的損耗。很容易看出，當外部負載電阻RL》ESR時(shí)，大部分儲存的能量將通過(guò)ESR（電介質(zhì)材料tanδ 、電極和連接電纜的電阻等）消散，并且來(lái)自RL測量的能量密度將遠遠小于存儲的能量密度（快速放電）。因此，如果RL》ESR，介質(zhì)電容器的放電效率將取決于負載條件，并且可以非常高。RL的選 取影響著(zhù)測試的放電速度。較大的RL意味著(zhù)較大的RLC常數（C是材料的電容）較慢的放電速度。在測試中，盡管可以固定RL，但是介電材料的電容是可能不是恒定的，因為材料介電性能具有場(chǎng)致依賴(lài)性。無(wú)論怎樣，總是可以使用負載電阻和弱場(chǎng)電容來(lái)估算放電速度，并選擇負載電阻進(jìn)行測試。
儲能電介電放電行為
1. 典型的測試電路
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。
電介質(zhì)充放電測試系統主要技術(shù)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。
電介質(zhì)充放電測試系統產(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。
電介質(zhì)充放電系統的測量－技術(shù)概述
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。
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