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        介質損耗的表征方法

        更新時間:2022-10-19      點擊次數:2650

        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:

        image.png

        復介電常數:

        image.png

        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

        image.png

        交變電場作用下的P(t)為:

        image.png

        A.極化損耗復介電常數

        image.png

        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

        image.png

        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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