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介電損耗機(jī)理
閱讀：2015發(fā)布時(shí)間：2023-4-10
介電損耗：
在交變電場(chǎng)中，電介質(zhì)極化所產(chǎn)生的偶極距將隨電場(chǎng)方向的變化而改變方向，構(gòu)成偶極距的帶電微?；驑O性分子則須隨之移動(dòng)位置或轉(zhuǎn)動(dòng)方向。這種移動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)都會(huì)與周圍物質(zhì)產(chǎn)生作用一需克服與周圍物質(zhì)間的摩擦力而做功、發(fā)熱，這部分使電介質(zhì)發(fā)熱所損耗的電能稱為介電損耗。無(wú)論是直流電場(chǎng)還是交流電場(chǎng)，介電損耗都會(huì)發(fā)生。在直流電場(chǎng)下，主要表現(xiàn)為電導(dǎo)損耗，由漏導(dǎo)電流產(chǎn)生。在交變電場(chǎng)中，電介質(zhì)除了漏導(dǎo)電流產(chǎn)生的損耗外，還有交變極化引起的損耗及結(jié)構(gòu)不均勻引起的損耗。由于交變電場(chǎng)轉(zhuǎn)變頻繁，電介質(zhì)的極化損耗一般比漏導(dǎo)損耗大，通常用損耗角正切來(lái)表示，tanδ。
根據(jù)損耗形成機(jī)理，介電損耗主要分為以下幾種：
1)電導(dǎo)損耗
實(shí)際應(yīng)用中的電介質(zhì)材料都不是理想的絕緣材料，介質(zhì)中總會(huì)存在少量的載流子，在外電場(chǎng)的作用下，載流子在兩個(gè)電極之間形成定向移動(dòng)會(huì)引起微弱的電流一漏導(dǎo)電流，漏導(dǎo)電流引起的介電損耗被稱為電導(dǎo)損耗yob。因?yàn)樗械碾娊橘|(zhì)材料中都會(huì)或多或少存在載流子，所有電介質(zhì)材料都表現(xiàn)出電導(dǎo)損耗，并且電介質(zhì)材料的絕緣性能越差，載流子的定向移動(dòng)越容易，形成的漏導(dǎo)電流越大，電導(dǎo)損耗值也就越大。
2)極化損耗
電介質(zhì)材料在電場(chǎng)作用下發(fā)生極化過(guò)程時(shí)，偶極極化和空間電荷極化的建立過(guò)程要克服一定阻力，從而伴隨一定的能量損耗，這類介電損耗被稱為極化損耗。極化損耗與外加交變電場(chǎng)的頻率變化有關(guān)，外加電場(chǎng)頻率較低時(shí)，一般可認(rèn)為不產(chǎn)生極化損耗，隨著外加電場(chǎng)頻率的提高，偶極距或者空間電荷的極化過(guò)程跟不上頻率的變化，極化與頻率變化不能同步，開(kāi)始出現(xiàn)極化損耗，外加電場(chǎng)頻率繼續(xù)升高，偶極距或者空間電荷全無(wú)法做出響應(yīng)，極化損耗又會(huì)表現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。
3)電離損耗
電離損耗是介電材料在外加強(qiáng)電場(chǎng)作用下發(fā)生失去電子的電離時(shí)發(fā)生的，因?yàn)殡婋x過(guò)程在特定時(shí)間內(nèi)是不可逆過(guò)程，需要消耗一定的電能而產(chǎn)生損耗。通常情況下，電離損耗是由固體介電物質(zhì)中的氣體電離引起的，當(dāng)含有易電離氣體的固體介電物質(zhì)內(nèi)部局域電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)其他電離所需要的強(qiáng)度時(shí)，氣體將發(fā)生電離而產(chǎn)生能量損耗，絕緣物質(zhì)的這種電離損耗往往是造成介電擊穿的重要原因之一。
4)結(jié)構(gòu)損耗
如果電介質(zhì)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均一，那么在極化過(guò)程中電介質(zhì)內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度也會(huì)不均勻，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度不均一會(huì)使得微觀偶極子的受力不均勻，由此帶來(lái)的能量損耗稱為結(jié)構(gòu)損耗。
對(duì)絕緣材料或者做電容器的電介質(zhì)材料來(lái)說(shuō)，介電損耗大不僅引起介質(zhì)材料本身發(fā)熱，影響其使用機(jī)能，還會(huì)加速材料老化，減少材料壽命，因此要求越小越好。
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