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介質在電壓作用下的能量損耗

從前面講的電介質的極化和電導可以看出,介質在電壓作用下有能量損耗。一種是由電導引起的損耗;另一種是由某種極化引起的損耗,如極性介質中偶極子轉向極化等。電介質在電壓作用下的能量損耗簡稱介質損耗。

在直流電壓下,由于介質中沒有周期性的極化過程,因此,當外施電壓低于發生局部放電的電壓時,介質中的損耗僅由電導所引起,這時用體積電導率和表面電導率兩個物理量已能夠表達,所以直流電壓下不需要再引入介質損耗這個概念。

在交流電壓下,除電導損耗外,還由于周期性的極化而引起能量損耗。設有交流電壓。作用于某介質。由于介質中有損耗,所以電流/不是純粹的電容電流,而是包含有功和無功兩個分量ir和ic,即

i=ir+ic

所以電源供給的視在功率W=P+jQ=U(Ir+jIc)=UIr+jUIc。于是介質損耗P=Qtanδ,δ稱介質損失角,它是功率因數角的余角。有損介質的等值電路和相量圖如下圖所示。上述等值電路只有計算上的意義,因為它不能確切地反映物理過程。

有損介質的等值電路及相量圖
有損介質的等值電路及相量圖

在電壓很高或頻率很高的場合,介質損耗將顯著增大,引起介質的溫度上升, 絕緣的電氣性能下降,介質損耗的程度可以用介質損失角正切tanδ來表示。它是一個只與材料特性有關,而與材料尺寸或所加電壓無關的物理量。

 

 

發布時間:2021-12-16 訪問次數:766

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