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隨著能源需求的不斷增加以及對環(huán)境友好能源的需求,新型能源儲能材料的研究成為了當(dāng)前的熱門領(lǐng)域之一。在開發(fā)新一代的儲能新材料時,對其性能的測試與分析是至關(guān)重要的一環(huán),儲能新材料電學(xué)綜合測試系統(tǒng)可以通過各功能測試模塊,系統(tǒng)的幫組科研人員從能量密度、功率密度、循環(huán)壽命、安全性四個方面對新材料性能進(jìn)行分析檢測,評估材料的性能指標(biāo),判斷是否符合應(yīng)用要求。
系統(tǒng)配置測試模塊01.電壓擊穿(介電場強(qiáng))
由能量密度可知,擊穿場強(qiáng)相對于介電常數(shù)對于材料能量密度的影響更為突出,獲得高能量密度對復(fù)合材料擊穿場強(qiáng)提出了更高的要求。
通過上位機(jī)系統(tǒng)控制高壓擊穿測試模塊,可以安全、便捷、準(zhǔn)確的對測試樣品進(jìn)行工頻下的交流、高壓直流擊穿試驗(yàn),測試出擊穿場強(qiáng)。甚至可以通過測試軟件設(shè)置直流輸出時間,以完成樣品的極化過程。
02.高低頻介電頻譜、溫譜
用于分析寬頻、高低溫環(huán)境下儲能新材料的阻抗Z、電抗X、導(dǎo)納Y、電導(dǎo)G、電納B、電感L、介電損耗D、品質(zhì)因數(shù)Q等物理量,同時還可以分析被測樣品隨溫度、頻率、時間、偏壓變化的曲線。
03.高溫絕緣電阻
高精度的電壓輸出與電流測量,即使在高低溫環(huán)境下可能很好的屏蔽背景電流,保障測試品質(zhì),適用與儲能新材料在不同環(huán)境溫度下絕緣性能的檢測。
04.熱釋電測試
不論是薄膜還是塊體形式的儲能材料,都可對其進(jìn)行熱釋電性能測試。采用電流法進(jìn)行測量,材料的熱釋電電流、熱釋電系數(shù)、剩余極化強(qiáng)度對溫度和時間的曲線。
05.TSDC熱刺激極化電流
熱刺激電流(TSC)是研究熱釋電材料中陷阱結(jié)構(gòu)和陷阱結(jié)構(gòu)所控制的空間電荷存貯及運(yùn)輸特性的工具,同時也是研究熱點(diǎn)材料結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和分子運(yùn)動的重要手段。諸如:分子弛豫、相轉(zhuǎn)變、玻璃化溫度等等,通過TSDC技術(shù)也可以直觀的研究材料的弛豫時間、活化能等相關(guān)介電特性、
06.充放電儲能密度測試
用于研究介電儲能材料高電壓放電性能,同目前常見的方法是通過電滯回線計算高壓下電介質(zhì)能量密度,測試時,樣品的電荷釋放至高壓源上,而非釋放至負(fù)載上,也就是說,通過電滯回線測得的能量密度會大與樣品實(shí)際釋放的能量密度,不能正確評估儲能材料的正常放電性能。華測充放電測試具有專門設(shè)計的電容放電電路來測量,首先將測試材料充電到給定電壓,之后通過閉合高速MOS高壓開關(guān),將存儲在儲能材料中的能量釋放到電阻器負(fù)載中,更符合電介質(zhì)充放電原理。
07.電聲脈沖法空間電荷測量
空間電荷是指在材料特定區(qū)域內(nèi)電荷分布不均勻的現(xiàn)象。該現(xiàn)象是由于載流子的擴(kuò)散和漂移運(yùn)動所導(dǎo)致的,在材料的局部區(qū)域產(chǎn)生了電荷累積,從而使材料改變了原本的電中性狀態(tài)?臻g電荷的存在對材料的電學(xué)性能有著重要的影響,可能導(dǎo)致電場畸變、絕緣性能下降等問題。
電聲脈沖法(PEA)空間電荷測試可以便捷準(zhǔn)確地測量固體儲能材料內(nèi)部空間電荷分布,電聲脈沖法可以測量較厚的介質(zhì),可以在帶電狀態(tài)下直接測量絕緣測試樣品中的空間電荷分布,最小可測空間電荷密度為4μC·cm-3,最小可測試樣厚度為0.2mm。
08.靜電電壓
靜電是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷,雖然其總電荷量不大,但其瞬間釋放所產(chǎn)生的高電壓與大電流非常容易對周邊電路、設(shè)備乃至人員造成損害。對儲能材料的靜電性能(包括面電荷密度與電阻)進(jìn)行測試,可以對后期防靜電工程設(shè)計和改善儲能系統(tǒng)的抗靜電性能設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持,對周圍電路的靜電敏感電子元器件選型提供參考依據(jù)。
配置模塊功能 | 測試儀表 | 測試環(huán)境配件/夾具 | ||
電壓擊穿(介電場強(qiáng)) | 高壓電源 | 變溫油浴槽 溫度范圍:RT~250℃(視絕緣介質(zhì)性能) | ||
高低頻介電溫譜 | 阻抗分析儀 | 高低溫冷熱臺 溫度范圍:-185℃~600℃ | 高溫近紅外爐 溫度范圍:RT~1450℃ | 高低溫環(huán)境箱 溫度范圍:-185℃~450℃ |
高溫絕緣電阻測試 | 高阻計/源表 | 高低溫冷熱臺 溫度范圍:-185℃~600℃ | 高溫近紅外爐 溫度范圍:RT~1450℃ | 高低溫環(huán)境箱 溫度范圍:-185℃~450℃ |
熱釋電測試 | 高阻計/靜電計 | 高低溫冷熱臺 溫度范圍:-185℃~600℃ | 高低溫環(huán)境箱 溫度范圍:-185℃~450℃ |
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TSDC熱刺激電流測試 | 高阻計/靜電計 | 高低溫冷熱臺 溫度范圍:-185℃~600℃ | 高低溫環(huán)境箱 溫度范圍:-185℃~450℃ |
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充放電儲能密度測試 | 充放電測試模塊 | 變溫測試盒 溫度范圍:RT~250℃(視絕緣介質(zhì)性能) | ||
靜電電壓 | 高阻計/靜電計 | 靜電變溫測試罐 溫度范圍: | ||
空間電荷測試 | 示波器+高壓電源+功率放大器 | 電聲脈沖法空間電荷測試夾具 |
(各測試夾具圖片)
拓展資料能量密度常用計算公式:
式中:Uc為電容器的充電能量密度;Ud為電容器的實(shí)際放電能量密度;E為外加電場;D為電位移;Dmax為最大電位移;Dr為剩余電位移;ε0為電介質(zhì)的真空介電常數(shù);εr為電介質(zhì)的相對介電常數(shù);Eb為擊穿場強(qiáng);η為充放電效率。
絕緣診斷測試儀
一、產(chǎn)品描述
IFDS 300是一臺非常緊湊的設(shè)備,需另配電腦進(jìn)行操作。
IFDS 300絕緣診斷分析儀是基于電介質(zhì)介電響應(yīng)理論,集介電響應(yīng)測試與絕緣狀態(tài)評估及診斷一體的綜合絕緣分析系統(tǒng)。該儀器的測試頻率范圍為1mHz-1kHz,且在低頻范圍內(nèi)可以選用快速測試方式,在保證測試精度的前提下, 大幅減少實(shí)驗(yàn)室測量時的等待時間及現(xiàn)場測量的停電時間。
IFDS 300絕緣診斷分析儀需要配合電腦進(jìn)行操作, 用戶操作界面清晰,直觀。用戶在輸入必要的參數(shù)后,可以一鍵得到測試曲線及評估診斷結(jié)果。
二、主要功能
1.絕緣材料頻域介電響應(yīng)測試
當(dāng)前研究中,溫度、水分含量、雜質(zhì)離子濃度等因素對絕緣材料的介電特性影響機(jī)理的解釋并不完善,因此需要更加合理的介電響應(yīng)特性仿真和實(shí)驗(yàn)分析。
2.絕緣系統(tǒng)狀態(tài)評估與診斷
作出設(shè)備維護(hù)或更換決定時,需要得到足夠的絕緣狀態(tài)信息和設(shè)備的預(yù)期負(fù)載情況。在絕緣材料、變壓器、發(fā)電機(jī)或電纜設(shè)計壽命快到時,通過可靠的絕緣診斷和負(fù)載管理,額外增加數(shù)年運(yùn)行時間可節(jié)省大量資金。
3.絕緣系統(tǒng)在任意電壓激勵下的介電響應(yīng)測試
根據(jù)需要自定義輸出任意電壓波形激勵,滿足對不同條件下不同絕緣材料不同方面的測試需求,更好地適應(yīng)用戶需求。
?多功能測試儀除了進(jìn)行油浸式變壓器的水分分析以外,IFDS多功能測試儀還可以測試套管和其它電力設(shè)備,功能包括:
介損測量
電容測量
高壓環(huán)測試
升壓測試
直流絕緣電阻測試(絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù))
勵磁電流測量
IFDS的MAX測試電壓是500 V(DC/AC峰值),使用選配的TREK放大器,MAX測試電壓可達(dá)2 kV(DC/AC峰值)。
三、主要參數(shù)工作環(huán)境
應(yīng)用場合:儀器適用于實(shí)驗(yàn)室絕緣材料研究和多種工業(yè)環(huán)境
環(huán)境溫度:0~+40℃
相對濕度:0%~85%,不凝結(jié)大氣壓力:70~106Kpa
海拔高度:≤2000m
其他:無振動、無塵埃、無腐蝕性氣體、無可燃性氣體、無油霧、水蒸氣、滴水或鹽分等
常規(guī)
電源電壓:220V±10%,50Hz
功率:40VA(MAX)
信號采集率:52.1kS/s(MAX高),分辨率24位
頻域介電譜測試頻率范圍:1mHz-1kHz
測量時間:掃頻模式約40min,快速模式約12min
尺寸:400×400×105mm
測量單元
端口:INPUT,OUTPUT,采集,通訊,接地
輸出電壓幅值范圍:0-500V,電壓上升速率150V/μs
輸出電壓直流偏置:≤1V
高壓電源內(nèi)部電容:300pF
測量電流范圍:2×10-13-2×10-3A(交流峰值)
測試絕緣阻抗范圍:5000-1015Ω
電流測量誤差:≤1%
過流保護(hù)啟動:交流峰值達(dá)到40mA,5ms
校正:允許現(xiàn)場校正
PC要求
操作系統(tǒng):Windows 2000/XP/Vista/7/8/10
處理器:Pentium 500 MHz或更高
內(nèi)存:512Mb RAM或更高
接口:2個USB2.0
圖片顯示了一些標(biāo)配的配件,高壓電纜、USB電纜、接地電纜和測試電纜。