液体、固体电介质的极化、电导与损耗
一、电介质物质构造的根柢常识
电介质:能在其间耐久树立电场的物质
物质性质与其微鸡肉构造直接有关
1.构成分子和调集态的各种键
分子:原子或离子构成,气、液、固三种由原子、离子或分子构成。
键——质点间的联络办法
化学键:高子键,共价键,分子由相邻原子间的联络力(彼此吸收效果)
分子键:分子间的联络力
高电压范畴理论根底——电介质与放电理论高电压是根底课
2.电介质分类
(1)非极性及弱极性电介质
非极性电介质——由非极性分子构成,分子由共价键联络
弱极性电介质——存在分子异构或支链,多稀有些极性。
(2)偶极性电介质——由极性分子构成,聚氯乙烯
(3)离子性电介质:只固体办法,无单个分子——晶体和无定形体两类
晶体——云母,电瓷 无定形体——石英
二、电介质的极化及相对介电常数
1.极化的根柢类型
真空中电容量为co,摄入固体介质,容骤变为, 相对介电常数,尽量增大体素——介质极化景象。
由介质极化办法:
(1) 电子位移极化
介质中的原子,分子或离子中的电子在外电场效果下,电子轨迹有关于原子核发作位移,然后发作感应电短的进程。
特征:存在于悉数介质中,极化时刻短,极化程度取决于E,,与电源频率f无关,极化是弹性的,无能量损耗,去掉外电场,极化可当即康复。
(2)位移极化
离子联络成的电介质,外电场效果使正、负离子发作纤细位移,均匀具有电场方向的偶极矩,这种极化时刻极短,极人程度与电源频率f无关,有正的温度系数。
(2) 转向极化(偶极豫极化或取向极化)
极性介质,单个分子子具有偶极矩,无外电场,对外均匀不具有偶极矩,外电场效果下,取向极化率添加,对外具有了偶极矩,存在于偶极性介南中,非弹性的,转向需打败彼此间效果面做功,耗费能量,康复时不或许收回,极化时刻长,与f有关频率较高时,转向极化跟不上电场改动,极化率减小。
温度防碍
(4)夹层介质界面极化
上述3种带电质点的弹性位移或转向构本钱:带点质点移动办法。实习——多层电提质绝缘构造如
双层介质外表电荷尔蒙不从头分配。
实习上,通常电荷从头分配,两层介质接壤处会堆集电荷,故称夹层介质界面极化。
这种极化办法存在于不均匀夹层介质中,伴有能量丢掉,夹层电荷尔蒙堆积通过电导G结束,G很小,极化树立时刻长,因而这种极化低频时才有含义。
(5)空间电荷极化
介质内安闲正、负离子在电场效果下移动,改动发布情况,在电极邻近构成空间电荷,相似夹层界面极化。
2.电介质的介电常数
(1)气体电介质的介电常数
分子间的间隔很大,密度小,极化率很小,悉数气体相对提电常数都挨近,表4-1,子略减小,
略增大,改动不大
(2)介质的介电常数
① 非极性和弱极性电介质,石油苯,
② 偶极性电介质 较大,能用作绝缘介质的
支配,电容浸渍剂使此电容增大,损耗大蓖麻油,
联络图4-2
(3) 固体电介质的介电常数
① 非极性和弱极性固体电介质、多、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、白腊、石棉、有机玻璃等
② 偶极性固体电介质,树脂,纤维,橡胶,虫胶,无机玻璃,聚氯乙烯和涤纶比及
③ ③离子性电介质 陶瓷、去母比及
3.议论极化的含义
①挑选绝缘:要素,电气强度,,容器:寻求体积小,容量大,
,电缆:为减小电容电流,挑选
小介质
②多层介质的合理协作
多层介质,在沟通及冲击电压下,各层电压散布与成反比,挑选
使各层介质电场介质较均匀。
③介质损耗的理论根据——极化办法同介质丢掉有关
④ 避免性实验项意图理论根据
三、电介质的电导电阻及电导率电阻率
1.电介质的漏导电流和位移电流
漏导电流——介质中安闲的或彼此联络弱的带电质点在电场效果下运动构成的,——离子
介质:电导由离子构成
金属:电导由电子构成
半导体:二者之间
位移电流——指介质极化构成的吸收电流
度验曲线
图4-3测外表电位,体积电们,三电极构造
图4-4测表介质体积电位的回路
辅佐电极——流过介质外表的电流的内部电位分隔,A测得介质内部电流。S1合闸,ic活络极化构成位移电流,ia:吸收电位——空间电荷极化等缓慢极化构成,ig漏导电流,ia’也称吸收电位,ic’瞬时放电电流,s3短接,瞬闪翻开,合上s1安稳后断开s1,合上s2.吸收电流,气体中没有,液一中极化快,ia衰减快,固体ia显着
2.体积电导和外表电导
体积电阻率
A丈量电极面极,h介质厚度,Rv=v/ig体积电阻体积电导率
外表电阻率(电导率)丈量
3.气体电介质电导
外电离要素——离子浓度500-十00对/cm3场强起过EB,气体电介质磕碰电离电导急剧增大。
4.液体电介质电导
两种要素
①离子电导:液体本身或杂质的分子解离的离子挑选,离子电导巨细和分子极性及液体线净程度有关。
线净非极性液体电介质 弱极性电介质
偶极性液体
高频下不必,损耗太大,强极性液体——水、乙醇实习是导电液,不是绝缘材料表4-2
添加
A、B常数
分子解高度加P,离子易打败位垒至变成安闲离子
③ 电流电导:由固体或液体杂质以高档涣散情况悬浮于液体中构成的胶体质点吸附离子而带电构成的,变压器由中水滴
5.固体电介质的电导
相似液体,没有电流电导
●离子性电介质——电导与离子本身性质有关
单价小离子(li+,Na+, K+)绑缚弱,易构成电介流,电导大构造严密,洁净的离子性电介质
构造不严密且含单价小离子的电介质
●非极性、弱极性介质——杂质离子构成电导
●偶极性电介质——本身解离,还有杂质小
电导取决于微观构造和微观构造,有体积电导,还有外表电导,外表电导——外表吸附水分和污物致使,清洗,下降外表电导
6.议论电导的含义
①绝缘避免性实验的理论根据——运用绝缘电阻,走漏电流,吸收比区别的绝级情况
②直流电压效果下,挑选适合电阻率,结束各层间合理分压
③留神环境温度对固体介质外表电阻的影响,留神亲水性材料的外表防水处理。
四、电介质中的能量损耗及介质丢掉角正切
1.介质丢掉角正切
直流电压下,介质仅有漏导丢掉体积电阻率
外表电阻率
沟通电压下,介质还有极化丢掉,作外,还城别的特征量,沟通电压下,介质叫流i,存在损耗,ui夹角非90度 ic流过介质总的无功电流,iR总的有功电流,iR包含漏导和极化丢掉,iR大则丢掉大,介质丢掉角正切
,标明介质在沟通电压下的损耗,反映介质本身功用
2.电介质的并联与串联等效回路
剖析介质沟通下的能量损耗等效回路
并联:
串联:因而有
等效电路只需核算上的含义,并不反映损耗的物理进程,损耗由电扶致使,用并联等效电路。
等效电路介质极化及导线电阻致使,用串联等电路
等效电路由多种介质串并联致使,活络选用等效电路
介质损耗率
3.气体电介质的损耗
极化率极小,损耗即电导损耗
规范电容器:气体介质电容器,气体电导小,损耗极小,强电场下,易电离,——不均匀场有些放电,空位损耗添加。
4.液体和固体电介质的损耗
①非极性,弱极性及构造严密的离子性介质首要是电子们移极化离子们移极化,没有能量损耗——损耗由漏导挑选。
较小,十-4数量级,聚乙烯等代良的绝缘材料,用于高频或精细设备中。
②偶极性固体、液体介质及构造不严密的离子性介质,漏导丢掉外,还有极化丢掉,湿度,频率等要素有较凌乱的联络。
反映电场变支一星期内的能量丢掉
5.议论的含义
①挑选绝缘材料。过大热击穿
②避免性实验中区别绝缘情况,与U的关第曲线来区别是不是发作有些放电。
③当在的材料需求加热时,可对材料加沟通(工频或高频)电压,材料本身介质损耗发热——加热均匀。
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