Тангенс угла потерь

Тангенс угла потерь — угол, на который отличается сдвиг фаз между током и напряжением в реальных радиоэлементах относительно идеальных элементов. Из-за наличия потерь в различного рода емкостных и индуктивных компонентах реальный сдвиг фаз φ между током и напряжением отличается от 90°. Разность между идеальным сдвигом фаз 90° и реальным называется углом потерь δ, который часто выражают через его тангенс. Чем меньше тангенс угла потерь, тем качественнее радиоэлемент. При отсутствии потерь δ=0. Тангенс угла потерь определяется отношением активной мощности P_а к реактивной P_р при синусоидальном напряжении определенной частоты.

,

С ростом частоты значение tgδ увеличивается. Величина, обратная tgδ, называется добротностью. Термины добротности и тангенса угла потерь применяются и для индуктивностей, и для конденсаторов.

Измерение емкости и тангенса угла потерь

Для измерения емкости и тангенса угла потерь конденсаторов с малыми потерями применяют мостовую схему, представленную на рис. 1 (последовательное соединение элементов С_х и R_х), а с большими потерями — на рис. 2 (параллельное соединение элементов С_х и R_х).

(1)     (2)
Схемы мостов для измерения емкости и угла потерь конденсаторов: 1 — с малыми потерями; 2 — с большими потерями

Для схемы рис. 1 имеем следующие формулы для определения параметров конденсатора:

C_х = C₃R₄/R₂; R_х = R₃R₂/R₄.

Тангенс угла потерь конденсатора

tgδ_х = ωC_хR_х = ωC₃R₃.

Для моста с параллельным соединением C_х и R_х (рис. 2)

C_х = C₃R₂/R₄; R_х = R₃R₄/R₂.

Тангенс угла потерь конденсатора при параллельной схеме замещения:

tgδ_х = 1/(ωC_хR_х) = 1/(ωC₃R₃).

Поскольку условия уравновешивания моста зависят от частоты, мостовые схемы измерения предназначены для работы на одной из определенных частот, например: 50, 100, 1000, 10 000, 100 000 Гц.

Уравновешивание схем достигается поочередным регулированием переменных образцовых сопротивлений или емкостей. Эта процедура называется шагами, а количество шагов определяет сходимость моста. Мост с хорошей сходимостью имеет не более пяти шагов. Уравновешенные мосты переменного тока обеспечивают погрешность измерения от 0,5 до 5%.