电介质的损耗

介质损耗的基本概念
由于存在损耗，U和I之间的夹 角不再是90º的关系;
•
•
IC
I
IC代表流过介质总的无功电流;
IR代表流过介质的总有功电流，

IR包括了漏导损失和极化损失;

•
定义：介质损失因数
0
•
U
IR
tg IR
IC
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第一章 电介质的极化、电导和损耗
介质功率损耗：
P UI cos UI R UI Ctg U 2Ctg
1、非极性与弱极性电介质介质损耗很小。
（例如:变压器油(20℃ )的 tgδ<0.5％ ,聚乙烯的 tgδ<0.02 ％）
2、极性电介质损耗较大（例如:纤维的 tgδ≈ 1 ％）
3、结构紧密的离子结构电介质损耗较小
（例如:云母的 tgδ<0.01％ ）
4、结构不紧密的离子结构电介质损耗较大
（ 例如:陶瓷的 tgδ≈ 1 ％ ）
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第一章 电介质的极化、电导和损耗
讨论介质损耗的意义
❖ 在绝缘预防性试验中,tgδ是一基本测试项目，当 绝缘受潮或劣化时 tgδ 急剧上升。绝缘内部是 否普遍发生局部放电，也可以通过测 tgδ 〜U的 关系曲线加以判断。
❖ 绝缘结构设计时，必须注意到绝缘材料的tgδ， 如tgδ过大将引起绝缘材料严重发热，使材料劣 化，甚至可能导致热击穿。
❖ 用于传输高频信号的电缆，其绝缘的tgδ必须很 小,否则传播时信号波形将发生严重畸变。
❖ 但介质损耗引起的介质发热有时也可以利用。
❖ （电瓷生产中对泥坯加热）
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第一章 电介质的极化、电导和损耗
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第一章 电介质的极化、电导和损耗
❖极性电介质和结构不紧密的离子结 构电介质的损耗还和温度、频率等
因素有关
tgδ ω=314
0.04
ω=104
0.02
20ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0/3/17
0 40 60 80 100
θ(℃)
第一章 电介质的极化、电导和损耗
tgδ,p,ε
p
ε tgδ
0
f0
f
极性液体介质中的损耗与频率的关系
Cp
R
•
•
IC
I
P

U2 R
U 2CPtg


•
0
•
U
常用于介质损耗主要由电导引起时的情况中
IR
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第一章 电介质的极化、电导和损耗
2）串联等值电路
Cs Cp r = R
tg UR
UC

I r I
Csr
Cs
•
I
+
•
U
-
+
•
Cs
UC
-
+
r
•
- Ur
P

I
2r
为什么用 tg 来表示表示介质损耗的
大小
介质损失因数 tg 仅取决于材料的特
性，而与材料的形状和尺寸无关。
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第一章 电介质的极化、电导和损耗
计算介质损耗的等值电路
1）并联等值电路
tg IR
U R

1
IC UCP RCP
•••
I IC IR
•
•
IC
IR
•
U
电介质中损耗的来源
电介质中的损耗来源于极化和电导
1）在直流电压作用下电介质中仅有电导损耗 (可用 P=γ 或 P=ρ 表示)
2)在交流电压作用下电介质中不仅有电导损 耗,而且有极化损耗
3)交流电压作用下电介质中的损耗比直流电 压作用下电介质损耗中的损耗大得多
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第一章 电介质的极化、电导和损耗

U 2Cstg 1 tg2
U 2Cstg
•
0 UR
•

I

•
•
UC
U
介质损耗主要由介质极化即及接导线电阻引起时常用
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第一章 电介质的极化、电导和损耗
各种电介质的介质损耗角正切值
❖一、气体介质：损耗很小
例如:空气的 tgδ≈ 0
❖二、液体和固体电介质：损耗与介质的极 性有关