電介質損耗

電介質損耗

電介質損耗 (dielectric losses ):電介質中在外電場作用下將電能轉換成熱能過程。

定義

電介質損耗(dielectric losses ):電介質中在外電場作用下將電能轉換成熱能過程。

這些熱會使電介質升溫並可能引起熱擊穿,因此,在電絕緣技術中,特別是當絕緣材料用於高電場強度或高頻的場合,應儘量採用介質損耗因數(即電介質損耗角正切tgδ,它是電介質損耗與該電介質無功功率之比)較低的材料。但是,電介質損耗也可用作一種電加熱手段,即利用高頻電場(一般為0.3~300 兆赫) 對電介質損耗大的材料(如木材、紙、陶瓷等)進行加熱。這種加熱由於熱量產生在介質內部,比外部加熱的加熱速度快、熱效率高,且加熱均勻。頻率高於 300兆赫時 ,達到微波波段 ,即為微波加熱( 家用微波爐即據此原理)。

電介質損耗按其形成機理可分為弛豫損耗、共振損耗和電導損耗。前兩者分別與電介質的弛豫極化和共振極化過程有關 。對於弛豫損耗,當交變電場的頻率 ω=1/τ時,介質損耗達到極大值,τ為組成電介質的極性分子和熱離子的弛豫時間。對於共振損耗,當電場頻率等於電介質振子固有頻率(共振)時,損失能量最大。電導損耗則是由貫穿電介質的電導電流引起,屬焦耳損耗,與電場頻率無關。

基本類型

電導損耗:

在電場作用下介質中會有泄露電流流過:由該電流引起的損耗稱為電導損耗

1.

電導損耗:

在電場作用下介質中會有泄露電流流過:由該電流引起的損耗稱為電導損耗

2.極化損耗

在電介質中各種介質極化會造成的電流:由該電流引起的損耗為極化損耗

3.游離損耗

氣體間隙中的電暈損耗和液、固絕緣體中局部放電引起的功率損耗稱為游離損耗

4.電離損耗和結構損耗

①主要發生在含有氣相的材料中。它們在外電場強度超過了氣孔內氣體電離所需要的電場強度時,由於氣體電離而吸收能量,造成損耗,即電離損耗 ②在高頻、低溫下,與介質內部結構的緊密程度密切相關的介質損耗

影響因素

溫度

介質損耗與溫度的關係決定於結構,中性或弱極性介質的損耗主要來源於電導,所以tan δ隨溫度的升高而增大。

頻率

對於某一種材料來說,頻率增大時tan δ=f(θ)曲線的形狀保持不變,但極值往高溫方向移動是因為在較高的頻率下偶極分子不易充分轉向,要使轉向進行的更充分,只能升高溫度減小粘滯性

電壓

當外加電壓較低時tgd 不隨電壓變化而改變,但當有絕緣缺陷時,如氣泡的存在當外加電壓高於氣泡的電離電壓時空氣產生游離介質損耗急劇增加。

濕度

電介質在吸潮後介質損耗會增大,因為濕度增大會使電導損耗和極化損耗增大,濕度對極性材料和多孔材料的影響特別大

降低介質損耗

(1)選擇合適的主晶相

(2)改善主晶相的性能時應儘量避免產生缺位固溶體或間隙固溶體最好形成連續固溶體。

(3)儘量減少玻璃相

(4)防止產生多晶轉變

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