JIS C 2138:2007 電気絶縁材料―比誘電率及び誘電正接の測定方法

                                                                                   C 2138 : 2007

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 用語及び定義・・・・[1]
•  3 電気絶縁材料の用途及び特性・・・・[4]
•  3.1 誘電材料の使用目的・・・・[4]
•  3.2 誘電特性に影響を及ぼす要因・・・・[4]
•  4 試験片の形状及び電極配置・・・・[4]
•  4.1 固体絶縁材料・・・・[4]
•  4.2 液体絶縁材料・・・・[8]
•  5 測定方法の選択・・・・[9]
•  5.1 零位法・・・・[9]
•  5.2 共振法・・・・[9]
•  6 試験の手順・・・・[10]
•  6.1 試験片の準備・・・・[10]
•  6.2 状態調節・・・・[10]
•  6.3 測定・・・・[10]
•  7 試験結果・・・・[10]

7.1 比誘電率,     10
7.2 誘電正接,     10

•  7.3 精度の期待値・・・・[10]
•  8 報告・・・・[11]
•  附属書A(参考)測定装置・・・・[19]
•  附属書JA(参考)共振法による広域帯・高精度測定方法及び測定装置・・・・[30]
•  附属書JB(参考)JISと対応する国際規格との対比表・・・・[42]
•  参考文献・・・・[44]

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――――― [JIS C 2138 pdf 1] ―――――

C 2138 : 2007

まえがき

  この規格は,工業標準化法第12条第1項の規定に基づき,社団法人電気学会(IEEJ)及び財団法人日本
規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)を制定すべきとの申出があり,日本工業標準
調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本工業規格(日本産業規格)である。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実用新案登録出願に
抵触する可能性があることに注意を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許
権,出願公開後の特許出願,実用新案権又は出願公開後の実用新案登録出願に係る確認について,責任は
もたない。

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――――― [JIS C 2138 pdf 2] ―――――

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                              C 2138 : 2007

電気絶縁材料−比誘電率及び誘電正接の測定方法

Electrical insulating materials-Methods for the determination of the relative permittivityand dielectric dissipation factor

序文

  この規格は,1969年に第1版として発行されたIEC 60250を基に作成した日本工業規格(日本産業規格)であるが,技術
的内容を変更して作成した日本工業規格(日本産業規格)である。
  この規格の対応国際規格であるIEC 60250:1969に,規定されていない新しい測定方法及び測定装置を,
附属書JAに示す。
  この規格で点線の下線を施してある箇所及び附属書JAは,対応国際規格を変更している事項である。
変更の一覧表にその説明を付けて,附属書JBに示す。

1 適用範囲

  この規格は,比誘電率,誘電正接,及びこれらから算出される誘電損率などの誘電特性を,15 Hz300
MHzの周波数範囲で測定する方法について規定する。この規格で規定する幾つかの測定方法は,特別な注
意を払うことによって,この周波数範囲よりもかなり低い周波数領域,又は高い周波数領域においても使
用できる。
  液体及び容易に液状となる材料は,固体材料と同様に,この規格で規定する方法で測定できる。測定値
は,周波数,温度及び試料の水分含有量のような物理的条件,また,特殊な場合として,電界の強さにも
依存する。
  1 000 V以上の電圧を印加して試験した場合,比誘電率及び誘電損率とは関係がない効果を導くことがあ
るが,この規格では規定しない。
    注記 この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。
          IEC 60250:1969,Recommended methods for the determination of the permittivity and dielectric
              dissipation factor of electrical insulating materials at power, audio and radio frequencies including
              metre wavelengths (MOD)
            なお,対応の程度を表す記号(MOD)は,ISO/IEC Guide 21に基づき,修正していることを
          示す。

2 用語及び定義

  この規格で用いる主な用語及び定義は,次による。
2.1   (2.1A及び2.1Bに分割して定義する。)
2.1A
比誘電率,εr(relative permittivity)

――――― [JIS C 2138 pdf 3] ―――――

2
C 2138 : 2007
  その絶縁材料が,電極の間及び周囲の空間を完全に満たしているコンデンサの静電容量Cxの,同一の電
極構成で電極の間及び周囲の空間が真空のコンデンサの静電容量C0に対する比。
                            Cx
                          r                                                           (1)
                            C0
  二酸化炭素を含まない乾燥空気の標準大気圧における比誘電率は1.000 53で,ほぼ1に等しいため,実
際には,通常C0の代わりにその電極の構成の空気中における静電容量Caを用いることによって比誘電率
 r          な精度で測定できる。
    注記 対応国際規格では,比誘電率及び誘電率を2.1に定義しているが,この規格では分割した。
2.1B
誘電率(permittivity)
  ある測定系における,その絶縁材料の比誘電率 r        その測定系における真空の誘電率0     
  国際単位系(SI)では,絶対誘電率を,ファラド毎メートル(F/m)を単位として表す。さらに,国際単
位系(SI)では,真空の誘電率0          次の値となる。
                                                 1
                          0 .8854 10 12
                                       (F/m)       10 9 (F/m)                     (2)
                                                36π
  この規格では,静電容量を計算するときピコファラド及びセンチメートルを使用するので,真空の誘電
率は次の値である。
                          0
                            .0088 54 (pF/cm)
2.2
誘電損角,δ(dielectric loss angle)
  コンデンサの誘電体をその誘電材料だけから構成するとき,印加された電圧とそれによって生じた電流
との間の位相差をπ/2(ラジアン)から引いた角。
2.3
誘電正接1),tan δ(dielectric dissipation factor)
  誘電損角δの正接。
     注1) 損失の測定の結果が誘電損角の正接として報告されるため,幾つかの国では“誘電正接”より
           も“損失正接(loss tangent)”ということがある。
2.4
比誘電損率,εr       (relative loss index)
  その材料の誘電正接tan δと比誘電率 r   
2.5
複素比誘電率,εr*(relative complex permittivity)
  比誘電率と比誘電損率とを組み合わせることによって導かれる値。
                          *r
                              r  j r

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                          r   r                                                       (4)
                                  r        2.1Aに定義した比誘電率
                      ここに,
                          r
                              rtan                                                    (5)
                                r
                         tan                                                          (6)
                                r

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                                                                                              3
                                                                                   C 2138 : 2007
     注記 誘電損失をもつコンデンサは,任意の周波数において,静電容量Cs及び抵抗Rsの直列接続,
           又は静電容量Cp及び抵抗Rp(又はコンダクタンスGp)の並列接続のいずれかの等価回路によ
           って表すことができる。
                                          等価並列回路
                                 1      Gp
                         tan                                                          (7)
                                Cp Rp    Cp
                                          等価直列回路
                         tan    Cs Rs                                                 (8)
            誘電損失のある絶縁材料の場合は,通常,等価並列回路がより適切な表現であるが,ある単
          一周波数において,コンデンサを,抵抗 sRと直列につながれた静電容量 Cで表現することが
                                                                             s
          常に可能であり,そのほうが望ましい場合がある。
            直列等価回路を構成する素子と並列等価回路を構成する素子との間には,次の関係が成り立
          つ。
                                Cs
                        Cp                                                             (9)
                             1  tan 2
                             1  tan 2 δ
                         Rp          Rs                                             (10)
                               tan 2 δ
                                   1
                          Cs Rs                                                      (11)
                                  Cp Rp
            誘電正接tan δは,直列等価回路及び並列等価回路のいずれでも同じである。
          測定回路が,直列等価回路素子に関する結果を与え,かつ,式 (9) における tan 2が無視でき
          ないほどに大きい場合には,比誘電率を計算する前に等価並列静電容量を算出しなければなら
          ない。
            この規格における計算及び測定では, ω   f の正弦波交流電流波形を前提とする。

3 電気絶縁材料の用途及び特性

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