液體電介質和固體電介質損耗與溫度的關係,並解釋急急急

2022-09-07 06:45:12 字數 5659 閱讀 6331

1樓:匿名使用者

介質損耗:絕緣材料在電場作用下,由於介質電導和介質極化的滯後效應,在其內部引起的能量損耗。也叫介質損失,簡稱介損。

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)的餘角δ稱為介質損耗角

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電介質在交變電場作用下,所積累的電荷有兩種分量:(1)有功功率。一種為所消耗發熱的功率,又稱同相分量;(2)無功功率,又稱異相分量。

異相分量與同相分量的比值即稱為介質損耗正切值tanδ。   tanδ=1/wcr(式中w為交變電場的角頻率;c為介質電容;r為損耗電阻)。介電損耗角正切值是無量綱的物理量。

可用介質損耗儀、電橋、q表等測量。對一般陶瓷材料,介質損耗角正切值越小越好,尤其是電容器陶瓷。僅僅只有衰減陶瓷是例外,要求具有較大的介質損耗角正切值。

橡膠的介電損耗主要來自橡膠分子偶極化。在橡膠作介電材料時,介電損耗是不利的;在橡膠高頻硫化時,介電損耗又是必要的,介質損耗與材料的化學組成、顯微結構、工作頻率、環境溫度和溼度、負荷大小和作用時間等許多因素有關。

編輯本段正文

電介質中在交變電場作用下轉換成熱能的那部分能量。介質損耗根據形成的機理可分為弛豫損耗、共振損耗和電導損耗。弛豫損耗和共振損耗分別與電介質的弛豫極化和共振極化過程相聯絡,而電導損耗則與電介質的電導相聯絡。

  弛豫損耗 當交變電場e 改變其大小和方向時,電介質極化的大小和方向隨著改變。如電介質為極性分子組成(極性電介質)或含有弱束縛離子(這類偶極子和離子極化由於熱運動造成,分別稱為偶極子和熱離子),轉向或位移極化需要一定時間(弛豫時間),電介質極化與電場就產生了相位差,由這種相位差而產生了電介質弛豫損耗wg。如組成電介質的極性分子和熱離子的弛豫時間τ比交變電場的週期t大得多,這些粒子就來不及建立極化,電介質弛豫極化就很小。

在低頻電場下,粒子的弛豫時間比t小得多,但由於單位時間改變方向的次數很小,電介質的弛豫損耗也很小。當交變電場頻率時,介質損耗具有極大值(見圖)。 介質損耗 弛豫極化過程在含有極性分子和弱束縛離子的液體和固體電介質中產生。

對於含有極性基團的高分子聚合物,極性基團或一定長度分子鏈亦可產生轉向極化形式的弛豫極化。液體電介質的弛豫損耗與粘度有關,對於極低粘度的水、酒精等極性電介質,弛豫損耗出現在釐米波段。弛豫損耗與溫度、電場頻率有關。

共振損耗與電導損耗 對於電子彈性位移極化和離子彈性位移極化,電介質可以看成是許多振子的集合,這些振子在電場作用下作受迫振動,並最終以熱能方式損耗。當電場頻率比振子頻率高得多或低得多時,損失能量很少。只有當電場頻率等於振子固有頻率(共振)時,損失能量最大,故稱電介質共振損耗。

對於電子彈性位移極化,約在紫外頻率波段,而對於離子位移極化,約在紅外頻率波段。 實際電介質均具有一定電導,由於貫穿電導電流引起的電介質損耗(焦耳損耗)稱為電介質電導損耗,它與電場頻率無關。 介質損耗因數 電介質損耗與該電介質無功功率之比值稱為電介質損耗角正切 (tgδ),又稱介質損耗因數。

理想電介質中電導損耗等於零,此時δ表示電位移d滯後電場強度e的角度。tgδ 圖一

是用來衡量電介質損耗大小、材料品質的重要引數,因為電介質損耗w 可寫成 圖一中公式:   而單位體積電介質損耗為圖二中公式: 圖二

式中c為電介質電容,u為外施電壓,ε0=8.85×10-12法/米,ε為電介質常數。亦有用ε·tgδ乘積表示電介質損耗的常數,稱為介質損耗常數。

電介質損耗發熱消耗能量並可能引起電介質的熱擊穿,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,應儘可能採用tgδ較低的材料。但也有利用高頻(一般為0.3~300兆赫)介質發熱來乾燥材料(木材、紙、陶瓷等)、加工塑料以及膠粘木材等。

利用電介質加熱的優點是加熱速度快、加熱均勻(介質徹體發熱)、方便並能較易實現區域性加熱等。

2樓:**上下玄月

隨溫度的升高,其介損先變大後變小再變大

為什麼極性液體、固體的介電常數與溫度的關係是先增後減,與頻率的關係是負相關。如何理解?

3樓:匿名使用者

極性液體電介質的介電常數隨電壓頻率升高而減小。這是因為載流子活動能力增強,更容易導電。比如電解電容。

極性液體或固體極性電介質的介電常數與溫度,電壓頻率的關係如何?為什麼

4樓:諾諾百科

極性液體電介質的介電常數隨電壓頻率升高而減小。這是因為載流子活動能力增強,更容易導電。比如電解電容。

極化:在電場的作用下,電荷質點會沿電場方向產生有限的位移現象,併產生電矩(偶極矩)。 介電常數: 電介質極化的強弱可用介電常數的大小來表示,與電介質分子的極性強弱有關。

極性電介質和非極性電介質: 具有極性分子的電介質稱為極性電介質。 由中性分子構成的電介質。

極化的基本形式 電子式、離子式(不產生能量損失) 轉向、夾層介質介面極化(有能量損失)。

氣體,固體,液體的電介質擊穿過程有何異同

5樓:聽雲者

在強電場作用下,電介質喪失電絕緣能力的現象.分為固體電介質擊穿、液體電介質擊穿和氣體電介質擊穿3種.

固體電介質擊穿 導致擊穿的最低臨界電壓稱為擊穿電壓.均勻電場中,擊穿電壓與介質厚度之比稱為擊穿電場強度(簡稱擊穿場強,又稱介電強度).它反映固體電介質自身的耐電強度.

不均勻電場中,擊穿電壓與擊穿處介質厚度之比稱為平均擊穿場強,它低於均勻電場中固體介質的介電強度.固體介質擊穿後,由於有巨大電流通過,介質中會出現熔化或燒焦的通道,或出現裂紋.脆性介質擊穿時,常發生材料的碎裂,可據此破碎非金屬礦石.

固體電介質擊穿有3種形式 :電擊穿、熱擊穿和電化學擊穿.電擊穿是因電場使電介質中積聚起足夠數量和能量的帶電質點而導致電介質失去絕緣效能.

熱擊穿是因在電場作用下,電介質內部熱量積累、溫度過高而導致失去絕緣能力.電化學擊穿是在電場、溫度等因素作用下,電介質發生緩慢的化學變化,效能逐漸劣化,最終喪失絕緣能力.固體電介質的化學變化通常使其電導增加 ,這會使介質的溫度上升,因而電化學擊穿的最終形式是熱擊穿.

溫度和電壓作用時間對電擊穿的影響小,對熱擊穿和電化學擊穿的影響大;電場區域性不均勻性對熱擊穿的影響小,對其他兩種影響大.

液體電介質擊穿

純淨液體電介質與含雜質的工程液體電介質的擊穿機理不同.對前者主要有電擊穿理論和氣泡擊穿理論,對後者有氣體橋擊穿理論.沿液體和固體電介質分介面的放電現象稱為液體電介質中的沿面放電.

這種放電不僅使液體變質,而且放電產生的熱作用和劇烈的壓力變化可能使固體介質內產生氣泡.經多次作用會使固體介質出現分層、開裂現象,放電有可能在固體介質內發展,絕緣結構的擊穿電壓因此下降.脈衝電壓下液體電介質擊穿時,常出現強力氣體衝擊波(即電水錘),可用於水下探礦、橋墩探傷及人體內臟結石的體外破碎.

氣體電介質擊穿

在電場作用下氣體分子發生碰撞電離而導致電極間的貫穿性放電.其影響因素很多,主要有作用電壓、電板形狀、氣體的性質及狀態等.氣體介質擊穿常見的有直流電壓擊穿、工頻電壓擊穿、高氣壓電擊穿、衝擊電壓擊穿、高真空電擊穿、負電性氣體擊穿等.

空氣是很好的氣體絕緣材料,電離場強和擊穿場強高,擊穿後能迅速恢復絕緣效能,且不燃、不爆、不老化、無腐蝕性,因而得到廣泛應用.為提供高電壓輸電線或變電所的空氣間隙距離的設計依據(高壓輸電線應離地面多高等),需進行長空氣間隙的工頻擊穿試驗.

6樓:匿名使用者

固體介質擊穿後,由於有巨大電流通過,介質中會出現熔化或燒焦的通道,或出現裂紋.脆性介質擊穿時,常發生材料的碎裂,可據此破碎非金屬礦石. 純淨液體電介質與含雜質的工程液體電介質的擊穿機理不同.

對前者主要有電擊穿理論和氣泡擊穿理論,對後者有氣體橋擊穿理論.沿液體和固體電介質分介面的放電現象稱為液體電介質中的沿面放電.這種放電不僅使液體變質,而且放電產生.

影響固體介質擊穿電壓的主要因素哪些

7樓:雨說情感

影響固體電介質擊穿電壓的主要因素:電場的不均勻程度,作用電壓的種類及施加的時間、溫度、固體電介質效能、結構、電壓作用次數、機械負荷、受潮等。

固體電介質電擊穿的理論是以在介質中發生碰撞電離為基礎的。它不包括由邊 緣效應、介質劣化等因素引起的擊穿。

固體電介質的中間存在少量處於導電能量狀態的電子(傳導電子)。它在電場加速下將與晶格點上的原子碰撞,但因固體介質中的原子相互聯絡十分緊密,所以必須考慮傳導電子與晶格碰撞。

由碰撞電離引起擊穿有下述兩種解釋:固體擊穿理論是考慮單位時間傳導電子從電場中獲得的能量與單位時間內由於碰撞而失去的能量之間,因不平衡而引起擊穿;另一種擊穿理論則認為:傳導電子由電場作用得到了可使晶格原子電離的能量,產生了電子崩,當電子崩發展到足夠強時,引起固體電介質擊穿。

電擊穿的特點:電壓作用時間短,擊穿電壓高,電介質溫度不高;擊穿場強與電場均勻程度有密切關係,而與周圍環境溫度的高低幾乎無關。

擴充套件資料

固體電介質的電化學擊穿的主要概念是:在電場作用下,由於電極和電介質接觸處的空氣隙或由於在介質中的氣孔,氣孔中還有空氣和水分子,這些氣孔電場集中、電場強度高,電場強度先在氣隙或氣孔上擊穿。

將其中的水分子、空氣分子先行擊穿電離,形成臭氧、鹼性、二氧化氮,這些極具腐蝕性的不穩定離子很快與周圍固體介質分子發生化學反應。

致使其效能發生變化,增大了區域性的電導或介質損耗,從而降低了介質的絕緣效能。在足夠長時間的作用下,絕緣效能完全喪失,也就是發生了電化學擊穿。

電化學擊穿的過程,首先電介質在電場作用下發生化學反應,引起電介質的老化。然後再發生具有熱擊穿特點的電化學擊穿。

固體介質的電擊穿、熱擊穿和電化學擊穿是不能截然分開的,往往同時存在,如帶電作業工具1min工頻耐壓試驗的擊穿應有電和熱的聯合作用。

8樓:匿名使用者

①電場的不均勻程度:均勻、緻密的固體電介質在均勻電場中的擊穿場強可達1~10mv/cm。擊穿場強決定於物質的內部結構,與外界因素的關係較小。

當電介質厚度增加時,由於電介質本身的不均勻性,擊穿場強會下降。當厚度極小時 (-3~10-4cm),擊穿場強又會增加。

②作用電壓時間、種類:固體電介質的三種擊穿形式與電壓作用時間有密切關係 (圖3)。同一種固體電介質,在相同電場分佈下,其雷電衝擊擊穿電壓通常大於工頻擊穿電壓,且直流擊穿電壓也大於工頻擊穿電壓。

③溫度:當溫度較低,處於電擊穿範圍內時,固體電介質的擊穿場強與溫度基本無關。當溫度稍高,固體電介質可能發生熱擊穿。周圍溫度越高,散熱條件越差,熱擊穿電壓就越低。

固體電介質擊穿 導致擊穿的最低臨界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場中,擊穿電壓與介質厚度之比稱為擊穿電場強度(簡稱擊穿場強,又稱介電強度)。它反映固體電介質自身的耐電強度。

不均勻電場中,擊穿電壓與擊穿處介質厚度之比稱為平均擊穿場強,它低於均勻電場中固體介質的介電強度。

固體電介質擊穿有3種形式 :電擊穿、熱擊穿和電化學擊穿。

電擊穿電擊穿是因電場使電介質中積聚起足夠數量和能量的帶電質點而導致電介質失去絕緣效能。熱擊穿是因在電場作用下,電介質內部熱量積累、溫度過高而導致失去絕緣能力。電化學擊穿是在電場、溫度等因素作用下,電介質發生緩慢的化學變化,效能逐漸劣化,最終喪失絕緣能力。

熱擊穿當固體電介質承受電壓作用時,介質損耗是電介質發熱、溫度升高;而電介質的電阻具有負溫度係數,所以電流進一步增大,損耗發熱也隨之增加。電介質的熱擊穿是由電介質內部的熱不平衡過程造成的。

熱擊穿的特點是:擊穿電壓隨溫度的升高而下降,擊穿電壓與散熱條件有關,如電介質厚度大,則散熱困難,因此擊穿電壓並不隨電介質厚度成正比增加;當外施電壓頻率增高時,擊穿電壓將下降。

電化學擊穿

固體電介質受到電、熱、化學和機械力的長期作用時,其物理和化學效能會發生不可逆的老化,擊穿電壓逐漸下降,長時間擊穿電壓常常只有短時擊穿電壓的幾分之一,這種絕緣擊穿成為電化學擊穿。

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