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《電介質(zhì)極化與介電常數(shù).ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、電介質(zhì)的電氣性能研究電介質(zhì)電氣性能意義設(shè)備絕緣的基礎(chǔ)超高壓大容量的發(fā)展新材料促進了電力工業(yè)的進步我國絕緣材料發(fā)展的現(xiàn)狀加強絕緣材料的研究，促進科技發(fā)展電介質(zhì)電氣性能的劃分四個電氣性能：電介質(zhì)極化特性、電介質(zhì)損耗特性、電氣傳導(dǎo)特性、電氣擊穿特性介電特性：電氣傳導(dǎo)特性：如載流子移動、高場強下的電氣傳導(dǎo)機理等；主要物理量為絕緣電導(dǎo)和泄漏電流電氣擊穿特性：包括擊穿機理、劣化、電壓-時間特性曲線（V-t）等；主要物理量為擊穿場強電介質(zhì)極化機理，主要物理量為介電常數(shù)ε電介質(zhì)損耗機理，主要物理量為介損tgδ電介質(zhì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本
2、形式形成分子和聚集態(tài)的各種健離子健共價鍵分子健電介質(zhì)的分類：根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)分為3類非極性及弱極性電介質(zhì)偶極性電介質(zhì)離子性電介質(zhì)Na11281離子結(jié)構(gòu)電介質(zhì)(巖鹽)NaCl共價鍵+中性共價鍵極性共價鍵H+=H一、電介質(zhì)的極化及介電常數(shù)極化現(xiàn)象平板真空電容器電容量：插入固體電解質(zhì)后電容量：相對介電常數(shù)：相對介電常數(shù)是反映電介質(zhì)極化程度的物理量—由電介質(zhì)極化引起的束縛電荷極化概念：電場中有電介質(zhì)時，由于電場的作用電介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生形變，結(jié)果導(dǎo)致電介質(zhì)內(nèi)部電荷分布的變化。這個過程稱作極化偶極子(dipole)：單位體積電介質(zhì)在
3、施加電場前內(nèi)部的電荷是均勻分布的，在電場的作用下這些電荷發(fā)生位移，這個單位體積就形成一對偶極子。極化強度：偶極子的扭矩稱作極化強度P。極化電荷(polarizationcharge)：ρP是電場作用下電介質(zhì)內(nèi)部呈現(xiàn)的電荷密度，稱作極化電荷。均勻極化(uniformpolarization)：絕緣體內(nèi)部任何地方電荷的位移相同時叫做均勻極化。這些電荷由于是極化引起的，不能單獨取出來真實電荷：與之相對應(yīng)，導(dǎo)體中帶電的電荷可以自由地取出，稱作真實電荷。具備有這種特性的物質(zhì)稱作電介質(zhì)由P可得每單位體積的電荷量：電介質(zhì)的極化
4、有五種基本形式：電子位移極化離子位移極化轉(zhuǎn)向極化夾層介質(zhì)界面極化空間電荷極化一、電子的位移極化當物質(zhì)原子里的電子軌道受到外電場E的作用時，其負電荷作用中心相對于原子核產(chǎn)生位移，形成電矩，稱電子的位移極化。特點：1、電子位移極化存在于一切氣體、液體及固體介質(zhì)中2、具有彈性，當外電場去掉后，依靠正、負電荷間的吸引力，作用中心又馬上會重合，對外不顯電性3、極化速度快，10--14~10--15秒，在各種頻率的交變電場下均能產(chǎn)生，與頻率無關(guān)4、極化強度與電矩的大小成正比，且隨著外電場的增強而增大5、與溫度無關(guān)6、不引起能
5、量損耗極化機理：二、離子的位移極化在外電場作用下，正、負離子發(fā)生偏移，使整個分子呈現(xiàn)極性，正負離子的中心之間產(chǎn)生電矩，稱離子的位移極化極化機理：特點：1、有彈性，可恢復(fù)2、極化完成時間約為l0-12-10-13s，當交變電場的頻率低于紅外線光頻率，離子的位移極化與頻率無關(guān)3、極化程度與電場強度成正比4、溫度對離子式極化的影響，存在著相反的兩種因素；即離子間結(jié)合力隨溫度升高而降低，使極化程度增加；但離子的密度隨溫度升高而減小，則使極化程度降低。通常前一種因素影響較大5、有極微量的能量損耗三、極性分子的轉(zhuǎn)向極化在外電
6、場作用下，原來雜亂分布的極性分子順電場方向定向排列，對外顯示出極性，稱極性分子的轉(zhuǎn)向極化極化機理：(a)無外電場E=0-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+(b)有外電場+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-E+-特點：1、有彈性，可恢復(fù)2、與頻率有關(guān)，極化完成時間約為l0-6-10-2s，甚至更長，有可能跟不上交變電場的變化，使極化率減小3、與外加電場有關(guān)，外電場越強，極性分子的轉(zhuǎn)向排列就越整齊，轉(zhuǎn)向極化就越強4、與溫度有關(guān)，對于極性氣體介質(zhì)：溫度高時，分子熱運動加劇，妨礙極性分子沿電場方向
7、取向，使極化減弱。對于液體、固體介質(zhì)：則溫度過低時，由于分子間聯(lián)系緊(例如粘度很大)，分子難以轉(zhuǎn)向．極化較弱。所以極性液體、固體介質(zhì)在低溫下先隨溫度的升高極化加強，以后當熱運動變得較強烈時，極化又隨溫度上升而減小5、有能量損耗四、夾層極化高電壓設(shè)備的絕緣由幾種不同的材料組成，或介質(zhì)不均勻，這種情況會出現(xiàn)“夾層介質(zhì)界面極化”現(xiàn)象。合閘時：穩(wěn)態(tài)時：當：則：存在電壓從新分配，電荷在介質(zhì)空間從新分布，夾層界面由電荷堆積的過程，從而產(chǎn)生電矩極化機理：設(shè)：T=0時:T時：整個介質(zhì)等值電容：增大了特點：1、只在低頻下有意義，夾
8、層界面上電荷的堆積是通過介質(zhì)電導(dǎo)G完成的，其過程很緩慢，它的形成時間從幾十分之—秒到兒分鐘，甚至有長達幾小時的。2、與電場強度和溫度有關(guān)3、有能量損耗4、出現(xiàn)在電纜、電容器、旋轉(zhuǎn)電機、變壓器、互感器、電抗器等復(fù)合絕緣中五、空間電荷極化極化機理：正負離子移動介質(zhì)類型：含離子和雜質(zhì)離子的介質(zhì)建立極化時間：很長極化程度影響因素：電場強度（有關(guān)）電源頻率（低頻下存在）溫度（有關(guān)）
