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介质损耗有哪几种形式 产生的原因是什么

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-07-25

  绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,会在其内部引起能量损耗。这是介质损耗产生的原因。介质损耗有以下几种形式:

  1、漏导损耗,实际使用中的绝缘材料在外电场的作用下,总有一些带电粒子会发生移动而引起微弱的电流,漏导电流流经介质时使介质发热而损耗了电能。这种因电导而引起的介质损耗称为“漏导损耗”。

  2、极化损耗,在介质发生缓慢极化时,带电粒子在电场力的影响下因克服热运动而引起的能量损耗。

  3、电离损耗,是由气体引起的,含有气孔的固体介质在外加电场强度超过气孔气体电离所需要的电场强度时,由于气体的电离吸收能量而造成指耗。

  4、结构损耗,在高频电场和低温下,有一类与介质内邻结构的紧密度密切相关的介质损耗称为结构损耗。

  离子晶体的损耗,离子晶体的介质损耗与其结构的紧密程度有关。以这类晶体为主晶相的陶瓷往往用在高频场合。如刚玉瓷、滑石瓷、金红石瓷、镁橄榄石瓷等;

  玻璃的损耗,复杂玻璃中的介质损耗主要包括三个部分:电导耗、松弛损耗和结构损耗。哪一种损耗占优势,取决于外界因素温度和电场频率;

  陶瓷材料的损耗,陶瓷材料的介质损耗主要来源于电导损耗、松弛质点的极化损耗和结构损耗。此外,表面气孔吸附水分、油污及灰尘等造成的表面电导也会引起较大的损耗;

  高分子材料的损耗,高分子聚合物电介质按单体单元偶极矩的大小可分为极性和非极性两类。

  介质损耗:绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失,简称介损。在交变电场作用下,电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角δ称为介质损耗角。

  介质损耗是指电介质中在交变电场作用下转换成热能的那部分能量。介质损耗根据形成的机理可分为弛豫损耗、共振损耗和电导损耗。弛豫损耗和共振损耗分别与电介质的弛豫极化和共振极化过程相联系,而电导损耗则与电介质的电导相联系。

  弛豫损耗 当交变电场E 改变其大小和方向时,电介质极化的大小和方向随着改变。如电介质为极性分子组成(极性电介质)或含有弱束缚离子(这类偶极子和离子极化由于热运动造成,分别称为偶极子和热离子),转向或位移极化需要一定时间(弛豫时间),电介质极化与电场就产生了相位差,由这种相位差而产生了电介质弛豫损耗Wg。如组成电介质的极性分子和热离子的弛豫时间τ比交变电场的周期T大得多,这些粒子就来不及建立极化,电介质弛豫极化就很小。在低频电场下,粒子的弛豫时间比T小得多,但由于单位时间改变方向的次数很小,电介质的弛豫损耗也很小。当弛豫时间与交变电场的周期T相等时,介质损耗具有极大值(见图)。

  介质损耗 弛豫极化过程在含有极性分子和弱束缚离子的液体和固体电介质中产生。对于含有极性基团的高分子聚合物,极性基团或一定长度分子链亦可产生转向极化形式的弛豫极化。液体电介质的弛豫损耗与粘度有关,对于极低粘度的水、酒精等极性电介质,弛豫损耗出现在厘米波段。弛豫损耗与温度、电场频率有关。

  共振损耗与电导损耗 对于电子弹性位移极化和离子弹性位移极化,电介质可以看成是许多振子的集合,这些振子在电场作用下作受迫振动,并最终以热能方式损耗。当电场频率比振子频率高得多或低得多时,损失能量很少。只有当电场频率等于振子固有频率(共振)时,损失能量最大,故称电介质共振损耗。对于电子弹性位移极化,约在紫外频率波段,而对于离子位移极化,约在红外频率波段。

  实际电介质均具有一定电导,由于贯穿电导电流引起的电介质损耗(焦耳损耗)称为电介质电导损耗,它与电场频率无关。

  介质损耗因数 电介质损耗与该电介质无功功率之比值称为电介质损耗角正切 (tgδ),又称介质损耗因数。理想电介质中电导损耗等于零,此时δ表示电位移D滞后电场强度E的角度。tgδ图一是用来衡量电介质损耗大小、材料品质的重要参数,因为电介质损耗W 可写成 图一中公式:

  而单位体积电介质损耗为图二中公式:图二式中C为电介质电容,u为外施电压,ε0=8.85×10-12法/米,ε为电介质常数。亦有用ε·tgδ乘积表示电介质损耗的常数,称为介质损耗常数。 电介质损耗发热消耗能量并可能引起电介质的热击穿,因此在电绝缘技术中,特别是当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合,应尽可能采用tgδ较低的材料。但也有利用高频(一般为0.3~300兆赫)介质发热来干燥材料(木材、纸、陶瓷等)、加工塑料以及胶粘木材等。利用电介质加热的优点是加热速度快、加热均匀(介质彻体发热)、方便并能较易实现局部加热等。

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