电介质材料基础知识.ppt

4.计及漏导电流时的介质损耗任何介质都不是理想的绝缘体，在加上交变电场后，除极化损耗外，还有漏导电流产生，电流做功，以热的形式散发出来，形成介质损耗的一部分，称为漏导损耗，也称电导损耗。介质损耗：：极化引起的损耗角正切；：电导引起的损耗角正切；(为介质的电导率)第32页,共41页，星期六，2024年，5月：，只有电导电流引起的损耗：1）与频率的关系：3）随着频率的升高，极化损耗开始起作用，出现损耗峰值；2）频率很低时：可忽略不计；损耗主要由电导引起：4）频率极高时：1）2）3）4）O第33页,共41页，星期六，2024年，5月与电导率的关系：当电介质的电导增加时，漏导损耗的比例就相应增加；1）很小时：明显的极化损耗特征；2）逐渐增大时：极化损耗极大值逐渐变得不明显；3）很大时：极大值完全被淹没，随频率增加迅速下降，表现出明显的电导损耗特征。12345O第34页,共41页，星期六，2024年，5月电导率与温度的关系：低温区：极化损耗为主；高温区：漏导损耗呈指数急剧上升。OT极化损耗漏导损耗与温度的关系：OT12345与温度的关系，随着的增加，极化损耗也逐渐被电导损耗覆盖。第35页,共41页，星期六，2024年，5月1.电介质的电导3-1-3电介质的电导和击穿实际电介质中或多或少地存在着一定量的自由带电粒子，在不高的外电场下，这些载流子定向迁移，形成很小的电流，称为漏导电流。若电介质中正负载流子的浓度相同，均为n，每个载流子的带电量为q，则介质中的电流密度为：欧姆定律：（为电介质的电导率）单位截面电导率和电阻率直接表征了介质绝缘性能的优劣；电场不高时，电导率与电场无关；提高介质的绝缘性：①减少载流子数；②降低迁移率。正负载流子的迁移速率与外电场强度成正比：（和为迁移率）；+q第36页,共41页，星期六，2024年，5月2.电介质的击穿当电场强度相当高时，电导率随E升高迅速增加；若电场继续升高，介质的电导将突然急剧增加，电介质的绝缘性被破坏，几乎变成导体，称为电击穿；发生电击穿时的临界电压称为击穿电压；相应的临界电场强度称为抗电强度（Ep）。抗电强度表征了电介质承受电场作用能力的高低。抗电强度有时也称击穿强度。击穿的主要形式：电击穿—电介质的结构直接被电场力所破坏；热击穿—由于电介质材料的介质损耗导致电介质发热而被破坏；电化学击穿—由于外加电压的作用，致使电介质内部发生化学变化而引起击穿。第37页,共41页，星期六，2024年，5月3-1-4电介质材料的非电性能1.热稳定性介电常数温度系数：热稳定性：在温度变化时，电介质材料的电参数和其他物理量的稳定程度，以及长期在高温下工作和温度反复冷热循环变化的情况下，电介质材料不改变其介电、机械及物理化学性能的能力，又称温度稳定性。温度系数：温度每变化一度时，电介质材料的物理参量的相对变化率；温度系数在10-7~10-6/℃的材料，被认为是高稳定性的。线膨胀系数：温度每改变1℃时，其长度的变化和它在0℃时长度之比；第38页,共41页，星期六，2024年，5月2.耐电弧性3.耐电晕性电介质材料的耐寒性、导热性、化学性能、吸水性、机械性能和抗生物性能等非电性能在电介质材料的使用过程中也会起到相当重要的作用。电弧是由于电场过强，气体发生电崩溃而持续形成等离子体，使得电流通过了通常状态下的绝缘介质（例如空气）的现象。耐电弧性用来评价绝缘材料经受电弧作用后的绝缘性能。材料在电晕放电电流（约10-9～10-6A）作用下缓慢破坏，原因在于电晕放电产生的氧原子、氧离子及氧化氮等对材料进行氧化。电晕放电是高压带电体附近产生空气的局部放电。耐电晕性：绝缘材料经受电晕放电作用能够抵抗质量下降的性质。第39页,共41页，星期六，2024年，5月作业什么叫电介质？什么是介质的极化？简述介电常数的物理意义。表征电介质极化性质的宏观参数εr与微观参数间的关系怎样?如何提高材料的介电常数值？介质的极化有哪几种常见的形式？什么是瞬时极化？什么是缓慢极化？在交变电场的频率变动过程中，各种极化机制如何响应？求德拜方程中εr’