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介質損耗的表征方法

更新時間:2022-10-19      點擊次數:3001

介質損耗的表征方法

有關介質的損耗描述方法有多種,哪一種描述方法比較方便,需根據用途而定。

損耗角正切

tg?

介質損耗大小

損耗因子

?tg?

作為絕緣材料的選擇依據

品質因素

Q=1/tg?

應用于高頻

損耗功率

p

功率的計算

等效電導率

?=????

電介質發熱

復介電常數的復項

???

研究材料的功率、發熱

1、介質損耗角δ

在交變電場作用下,電介質內流過的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數角Φ)的余角(δ)。 簡稱介損角

image.png

2、介質損耗正切值tgδ

又稱介質損耗因數,是指介質損耗角正切值,簡稱介損角正切。介質損耗因數的定義如下

image.png

image.png

這正是損失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此現在的數字化儀器從本質上講,是通過測量δ或者Φ得到介損因數。

image.png

損耗角正切:

image.png

復介電常數

1)復介電常數的含義

電極化的基本過程有三:

①原子核外電子云的畸變極化;

②分子中正、負離子的(相對)位移極化;

③分子固有電矩的轉向極化。

在外界電場作用下,介質的介電常數 ε是綜合地反映這三種微觀過程的宏觀物理量;它是頻率 ω的函數ε(ω)。

低頻極化

只當頻率為零或頻率很低(例如1千赫)時,三種微觀過程都參與作用,這時的介電常數ε(0)對于一定的電介質而言是個常數,通稱為介電常數,這也就是靜電介電常數εs或低頻介電常數。

image.png

中頻極化

隨著頻率的增加,分子固有電矩的轉向極化逐漸落后于外場的變化,這時,介電常數取復數形式ε(ω)=ε′(ω)-jε″(ω),其中虛部ε″(ω)代表介質損耗;它是由于電極化過程追隨不上外場的變化而引起的。

image.png

實部隨著·頻率的增加而顯著下降,虛部出現峰值。


高頻極化

頻率再增加,實部ε′(ω)降至新值,虛部ε″(ω)變為零,這表示分子固有電矩的轉向極化已不能響應了。

當頻率進入到紅外區,分子中正、負離子電矩的振動頻率與外場發生共振時,實部ε′(ω)先突然增加,隨即陡然下降,ε″(ω)又出現峰值;

過此以后,正、負離子的位移極化亦不起作用了。 

image.png

2)漏導復介電常數:

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復介電常數:

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損耗角正切

image.png

ε’和ε"是依賴于頻率的量

介質的損耗由復介電常數的虛部???引起,通常電容電流由實部??引起,相當于實際測得介電常數。

2)極化損耗的復介電常數

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交變電場作用下的P(t)為:

image.png

A.極化損耗復介電常數

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B.極化損耗復介電常數含義:

image.png

D.復介電常數的德拜表達式

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其中: ?(0) -----低或靜態的相對介電常數

             ?? ------ ???時的相對介電常數


4、介質損耗功率

1)直流電壓下    PW=IU=GU2             G為介質的電導,單位為西門子(S)。

定義單位體積的介質損耗為介質損耗功率p,

image.png

V為介質體積,σ為純自由電荷產生的電導率(S/m)。

在一定的直流電場下,介質損耗率取決于材料的電導率

image.png


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