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衡真課堂丨高電壓技術-電介質的電氣特性相關知識點

2021-06-16 17:07:00

省份: 全國
今天小真和同學們一塊上課的時候,聽了老師講授的高電壓技術課程,于是小真把高電壓技術中“電介質的電氣特性”相關知識點給大家整理出來了,同學們趕快收藏起來哦~


電 介 質

幾乎不導電的材料稱為電介質,一般也稱為絕緣材料。在電場作用下,能夠起到隔離不同電位的作用。電介質的絕緣強度都有一定限度,根據所加電壓的大小不同,表現出不同的電氣特性。在低電壓下表現出具有極化、電導與損耗電氣特性。當所施加的電壓超過絕緣材料的擊穿電壓,電介質發生擊穿現象,失去絕緣作用。


電 介 質 的 極 化

電介質內部都是由最基本的原子或離子構成的。分子或離子有序排列構成了電介質。沒有電壓作用時,電介質對外本身不顯電性,電介質內部的正負電荷相互抵消。在外加電場作用下,電介質內部的正電荷與負電荷受到電場力的作用,電介質內部的正電荷與負電荷發生偏移,電介質內部的正負電荷中心不重合,在電介質內部產生了電矩,這種現象叫做電介質的極化。


采用相對介電常數來表示電介質極化的強弱。根據電介質相對介電常數的大小,電介質分為中性電介質、弱極性電介質與強極性電介質。


電介質極化的類型有電子式極化、離子式極化和偶極子極化以及夾層極化和空間電荷極化。


電 介 質 的 電 導

自然界的一切電介質都不可能是理想的絕緣體,因電介質材料內部都會或多或少的會有缺陷,都會有自由的雜質帶電粒子存在。這些自由的雜質粒子主要是可移動的正離子、負離子以及自由移動的電子。在外加電場作用下,帶電粒子受到電場力作用定向移動,產生傳導電流,這就是電介質在電場作用下的電導現象。



電 介 質 的 損 耗

電介質在電場作用下會有極化現象與電導效應。當電介質為極性電介質時,在電場作用下,會出現較為強烈的極化現象,發生偶極子極化與夾層極化時,會有極化損耗。電介質內出現的傳導電流會產生電導損耗。同時當所加的電壓達到電介質內部發生局部放電時,會產生游離損耗。采用介質損耗角正切tanδ表示電介質損耗的大小。電介質產生的介質損耗P與所加電壓U、試品電容量C、電源頻率ω等一系列因素有關,但tanδ是一個僅取決于材料損耗特性的物理量。


固 體 電 介 質 的 擊 穿

實際的電介質都有一定的電氣強度,當在電介質上所加壓比較高的情況下,超過了電介質的耐受強度,在電介質內形成貫穿性導電通道,失去絕緣性能。固體電介質的擊穿類型主要有三種,電擊穿、熱擊穿和電化學擊穿。


電擊穿是僅僅在電場的作用下直接使電介質內部材料結構破壞并喪失絕緣性能的現象。


熱擊穿是由于介質在電場作用下會有介質損耗,如果散熱條件不好,電介質的溫度將急劇上升,導致材料分解、熔化等破壞,這種情況為熱擊穿。


電化學擊穿為電介質在長期工作電壓下,由于電介質內部發生局部放電原因,電介質材料內部逐漸被侵蝕,電氣強度逐步下降,最終引起的擊穿形式。