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介質(zhì)在電壓作用下的能量損耗

時間:2025/1/19閱讀:195
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從前面講的電介質(zhì)的極化和電導(dǎo)可以看出,介質(zhì)在電壓作用下有能量損耗。一種是由電導(dǎo)引起的損耗;另一種是由某種極化引起的損耗,如極性介質(zhì)中偶極子轉(zhuǎn)向極化等。電介質(zhì)在電壓作用下的能量損耗簡稱介質(zhì)損耗。

在直流電壓下,由于介質(zhì)中沒有周期性的極化過程,因此,當外施電壓低于發(fā)生局部放電的電壓時,介質(zhì)中的損耗僅由電導(dǎo)所引起,這時用體積電導(dǎo)率和表面電導(dǎo)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(zhì)損耗這個概念。

在交流電壓下,除電導(dǎo)損耗外,還由于周期性的極化而引起能量損耗。設(shè)有交流電壓。作用于某介質(zhì)。由于介質(zhì)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(zhì)損耗P=Qtanδ,δ稱介質(zhì)損失角,它是功率因數(shù)角的余角。有損介質(zhì)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(zhì)的等值電路及相量圖
有損介質(zhì)的等值電路及相量圖

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

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