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技術(shù)文章

介質(zhì)損耗
電介質(zhì)中在交變電場作用下轉(zhuǎn)換成熱能的那部分能量。介質(zhì)損耗根據(jù)形成的機(jī)理可分為弛豫損耗、共振損耗和電導(dǎo)損耗。弛豫損耗和共振損耗分別與電介質(zhì)的弛豫極化和共振極化過程相聯(lián)系，而電導(dǎo)損耗則與電介質(zhì)的電導(dǎo)相聯(lián)系。
 
　　弛豫損耗 當(dāng)交變電場E 改變其大小和方向時(shí)，電介質(zhì)極化的大小和方向隨著改變。如電介質(zhì)為極性分子組成(極性電介質(zhì))或含有弱束縛離子（這類偶極子和離子極化由于熱運(yùn)動(dòng)造成,分別稱為偶極子和熱離子）,轉(zhuǎn)向或位移極化需要一定時(shí)間（弛豫時(shí)間），電介質(zhì)極化與電場就產(chǎn)生了相位差，由這種相位差而產(chǎn)生了電介質(zhì)弛豫損耗Wg。如組成電介質(zhì)的極性分子和熱離子的弛豫時(shí)間τ比交變電場的周期T大得多，這些粒子就來不及建立極化，電介質(zhì)弛豫極化就很小。在低頻電場下，粒子的弛豫時(shí)間比T小得多,但由于單位時(shí)間改變方向的次數(shù)很小,電介質(zhì)的弛豫損耗也很小。當(dāng)交變電場頻率時(shí)，介質(zhì)損耗具有極大值（見圖）。 介質(zhì)損耗　弛豫極化過程在含有極性分子和弱束縛離子的液體和固體電介質(zhì)中產(chǎn)生。對(duì)于含有極性基團(tuán)的高分子聚合物，極性基團(tuán)或一定長度分子鏈亦可產(chǎn)生轉(zhuǎn)向極化形式的弛豫極化。液體電介質(zhì)的弛豫損耗與粘度有關(guān)，對(duì)于極低粘度的水、酒精等極性電介質(zhì)，弛豫損耗出現(xiàn)在厘米波段。弛豫損耗與溫度、電場頻率有關(guān)。 共振損耗與電導(dǎo)損耗 對(duì)于電子彈性位移極化和離子彈性位移極化,電介質(zhì)可以看成是許多振子的集合,這些振子在電場作用下作受迫振動(dòng)，并*終以熱能方式損耗。當(dāng)電場頻率比振子頻率高得多或低得多時(shí)，損失能量很少。只有當(dāng)電場頻率等于振子固有頻率（共振）時(shí)，損失能量*大，故稱電介質(zhì)共振損耗。對(duì)于電子彈性位移極化，約在紫外頻率波段，而對(duì)于離子位移極化，約在紅外頻率波段。 實(shí)際電介質(zhì)均具有一定電導(dǎo)，由于貫穿電導(dǎo)電流引起的電介質(zhì)損耗（焦耳損耗）稱為電介質(zhì)電導(dǎo)損耗，它與電場頻率無關(guān)。 介質(zhì)損耗因數(shù) 電介質(zhì)損耗與該電介質(zhì)無功功率之比值稱為電介質(zhì)損耗角正切 (tgδ)，又稱介質(zhì)損耗因數(shù)。理想電介質(zhì)中電導(dǎo)損耗等于零,此時(shí)δ表示電位移D滯后電場強(qiáng)度E的角度。tgδ
  

圖一

是用來衡量電介質(zhì)損耗大小、材料品質(zhì)的重要參數(shù)，因?yàn)殡娊橘|(zhì)損耗W 可寫成 圖一中公式：
 
　　而單位體積電介質(zhì)損耗為圖二中公式：
  

圖二

式中C為電介質(zhì)電容,u為外施電壓,ε0=8.85×10-12法/米，ε為電介質(zhì)常數(shù)。亦有用ε·tgδ乘積表示電介質(zhì)損耗的常數(shù)，稱為介質(zhì)損耗常數(shù)。 電介質(zhì)損耗發(fā)熱消耗能量并可能引起電介質(zhì)的熱擊穿,因此在電絕緣技術(shù)中,特別是當(dāng)絕緣材料用于高電場強(qiáng)度或高頻的場合,應(yīng)盡可能采用tgδ較低的材料。但也有利用高頻（一般為0.3～300兆赫）介質(zhì)發(fā)熱來干燥材料(木材、紙、陶瓷等)、加工塑料以及膠粘木材等。利用電介質(zhì)加熱的優(yōu)點(diǎn)是加熱速度快、加熱均勻（介質(zhì)徹體發(fā)熱）、方便并能較易實(shí)現(xiàn)局部加熱等。