介質(zhì)損耗（介電常數(shù)介質(zhì)損耗測試儀）

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介質(zhì)損耗測試儀，體積電阻率表面電阻率測試儀

介質(zhì)損耗：絕緣材料在電場作用下，由于介質(zhì)電導和介質(zhì)極化的滯后效應，在其內(nèi)部引起的能量損耗。也叫介質(zhì)損失，簡稱介損。在交變電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)流過的電流相量和電壓相量之間的夾角（功率因數(shù)角Φ）的余角δ稱為介質(zhì)損耗角

電介質(zhì)在交變電場作用下，所積累的電荷有兩種分量：（1）有功功率。一種為所消耗發(fā)熱的功率，又稱同相分量；（2）無功功率，又稱異相分量。同相分量與異相分量的比值（有功功率與無功功率的比值）即稱為介質(zhì)損耗正切值tanδ。

tanδ=1/WCR（式中W為交變電場的角頻率；C為介質(zhì)電容；R為損耗電阻）。介電損耗角正切值是無量綱的物理量。可用介質(zhì)損耗儀、電橋、Q表等測量。對一般陶瓷材料，介質(zhì)損耗角正切值越小越好，尤其是電容器陶瓷。僅僅只有衰減陶瓷是例外，要求具有較大的介質(zhì)損耗角正切值。橡膠的介電損耗主要來自橡膠分子偶極化。在橡膠作介電材料時，介電損耗是不利的；在橡膠高頻硫化時，介電損耗又是必要的，介質(zhì)損耗與材料的化學組成、顯微結(jié)構(gòu)、工作頻率、環(huán)境溫度和濕度、負荷大小和作用時間等許多因素有關(guān)。

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)形成的機理可分為弛豫損耗、共振損耗和電導損耗。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，而電導損耗則與電介質(zhì)的電導相。

弛豫損耗 　當交變電場E 改變其大小和方向時，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動造成,分別稱為偶極子和熱離子）,轉(zhuǎn)向或位移極化需要一定時間（弛豫時間），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，粒子的弛豫時間比T小得多,但由于單位時間改變方向的次數(shù)很小,電介質(zhì)的弛豫損耗也很小。當交變電場頻率時，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。

對于含有極性基團的高分子聚合物，極性基團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)。

　共振損耗與電導損耗 　對于電子的彈性位移極化和離子的彈性位移極化,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，并zui終以熱能方式損耗。當電場頻率比振子頻率高得多或低得多時，損失能量很少。

只有當電場頻率等于振子固有頻率（共振）時，損失能量zui大，故稱電介質(zhì)共振損耗。對于電子的彈性位移極化，約在紫外頻率波段，而對于離子位移極化，約在紅外頻率波段。 　

實際電介質(zhì)均具有一定電導，由于貫穿電導電流引起的電介質(zhì)損耗（焦耳損耗）稱為電介質(zhì)電導損耗，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)中電導損耗等于零,此時δ表示電位移D滯后電場強度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)，因為電介質(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,特別是當絕緣材料用于高電場強度或高頻的場合,應盡可能采用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）、方便并能較易實現(xiàn)局部加熱等。

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