平成９年　電気学会全国大会原稿

新電極系の誘電特性測定に及ぼす電極部直列抵抗の影響

所哲郎（岐阜高専）長尾雅行（豊橋技術科学大学）小﨑正光（豊橋技術科学大学）

Effect of Series Resistance to the Measurement of Ac Loss by New Three Terminal Electrode System Tetsuro Tokoro, Member (Gifu National College of Technology) Masayuki Nagao, Member & Masamitsu Kosaki, Member (Toyohashi University of Technology)

１．まえがき

筆者らは高分子電気絶縁材料の高電界誘電特性に関する研究の一環として、フィルム状試料の誘電特性測定用新電極系の開発(1)を行ってきた。試作段階において、一部試料の自動ブリッジで測定したtandがゼロとなってしまうことがあり、電流比較型のブリッジでこの試料のtandを測定したところ、tandが負となる現象が観測された。今回、この奇異な現象の発生理由を考察した。

２．新電極系とその等価回路

新電極系とその等価回路を図１に示す。Hは高圧電極、Mは主電極、Gはガード電極であり、RH，RG，RMは蒸着電極部分の抵抗・測定系などに関係した、各電極に直列に存在する抵抗分である。GおよびCは試料フィルムの各平行平板電極間の等価並列コンダクタンスと容量である。新電極系試料では、従来電極系に比べてGM間のGGMとCGMが新たに加わっていることになる。等価回路において、VH, VG, VM, IH, IG, IMはそれぞれの部分の電位と電流を表す。普通はRG，RMが小さいためVG, VMも小さく、GM間には電位差はなくIGMは流れない。しかしながらRG，RMがゼロでない場合はVG, VMが生じ、両者に電位差VGMが生ずる可能性がある。この電位差に関係した電流IGMが本来測定すべき電流IM' に加わることになる。

試料のtand<<1，印加電圧=Eとして、各値を求めると、

VGM = VG - VM

= IGRG - IMRM

≒jwCHGERG - jwCHMERM　・・・・・・・・・・・・・・(1)

IGM = VGM / ZGM

≒jwCGM× ( jwCHGERG - jwCHMERM)

= - w2CGME(CHGRG - CHMRM)　・・・・・・・・・・・・(2)

∴測定tand = 損失電流 / 充電電流

= [GHME - w2CGME(CHGRG - CHMRM)] / wCHME ・・・・・(3)

となり、分子第2項によって測定tandは正負両方向にシフトすることが可能となる。上式から、主電極・ガード電極間のインピーダンスに流れる電流IGMをゼロとすれば、この特異な現象は観測されなくなることがわかる。

３．実験結果および検討

図2にRG，RMを意図的につけた場合のLDPE試料の交流ランプ電圧応答のFFT波形解析(2)結果を示す。tandの電界依存性はそのままに、RG，RMによりそのオフセット分が変化するのがわかる。以上より、新電極系での測定に際してはRG , RMなど、電極部の抵抗や、GM間の容量 CGMをできるだけ小さくすることが必要であることがわかる。なお、本研究の一部は平成8年度文部省科学研究費（基盤（C））の援助によって行われた。

　　図2 RG，RMを変化させた場合の誘電特性 Fig.2. Tand measurement with RG or RM.

文献

(1) 遠山他:電学論A, 109巻7月号, 311-317 (平元)
(2) 所:電気学会全国大会シンポジウム, S.5-7, 23-26 (1994)