介质损耗:介质在电压作用下的能量损耗

从前面讲的电介质的极化和电导可以看出,介质在电压作用下有能量损耗。一种是由电导引起的损耗;另一种是由某种极化引起的损耗,如极性介质中偶极子转向极化等。电介质在电压作用下的能量损耗简称介质损耗。

在直流电压下,由于介质中没有周期性的极化过程,因此,当外施电压低于发生局部放电的电压时,介质中的损耗仅由电导所引起,这时用体积电导率和表面电导率两个物理量已能够表达,所以直流电压下不需要再引入介质损耗这个概念。

在交流电压下,除电导损耗外,还由于周期性的极化而引起能量损耗。设有交流电压。作用于某介质。由于介质中有损耗,所以电流/不是纯粹的电容电流,而是包含有功和无功两个分量ir和ic,即

i=ir+ic

所以电源供给的视在功率W=P+jQ=U(Ir+jIc)=UIr+jUIc。于是介质损耗P=Qtanδ,δ称介质损失角,它是功率因数角的余角。有损介质的等值电路和相量图如下图所示。上述等值电路只有计算上的意义,因为它不能确切地反映物理过程。

有损介质的等值电路及相量图

有损介质的等值电路及相量图

在电压很高或频率很高的场合,介质损耗将显著增大,引起介质的温度上升, 绝缘的电气性能下降,介质损耗的程度可以用介质损失角正切tanδ来表示。它是一个只与材料特性有关,而与材料尺寸或所加电压无关的物理量。

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