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谈电机的电介质和介质损耗

2021-06-10 来源: 阅读量:0

导读:应朋友之约,对电机的介质损耗进行一个相对通俗的描述。为了描述介质损耗,我们首先来谈电介质。对于电机产品,绝缘纸、绝缘漆、电磁线的绝缘层、高压电机线圈外包云母带
       应朋友之约,对电机的介质损耗进行一个相对通俗的描述。为了描述介质损耗,我们首先来谈电介质。对于电机产品,绝缘纸、绝缘漆、电磁线的绝缘层、高压电机线圈外包云母带、高阻带、低阻带、引接线绝缘皮和空气等都是与其相关的电介质。
 
       电介质包括气态、液态和固态等范围广泛的物质,也包括真空。固态电介质包括晶态电介质和非晶态电介质两大类,后者包括玻璃、树脂和高分子聚合物等,是电介质在外电场作用下,其内部会有发热现象,这说明有部分电能已转化为热能耗散掉,电介质在电场作用下,在单位时间内因发热而消耗的能量称为电介质的损耗功率,或简称介质损耗。
 
       如果介电损耗较大,甚至会引起介质的过热而绝缘破坏,所以从这种意义上讲,介质损耗越小越好。
 
 
       什么是电介质?
 
       电工中一般认为,电阻率超过10欧·厘米的物质便归于电介质。电介质的带电粒子,被原子、分子的内力或分子间的力紧密束缚着,因此这些粒子的电荷为束缚电荷。在外电场作用下,这些电荷也只能在微观范围内移动,产生极化。在静电场中,电介质内部可以存在电场,这是电介质与导体的基本区别。不导电的物质,如空气、玻璃、云母片、胶木等。
 
 
       凡在外电场作用下产生宏观上不等于零的电偶极矩,因而形成宏观束缚电荷的现象称为电极化,能产生电极化现象的物质统称为电介质。电介质的电阻率一般都很高,被称为绝缘体。有些电介质的电阻率并不很高,不能称为绝缘体,但由于能发生极化过程,也归入电介质。
 
       什么是介电损耗?
 
       电介质在外电场作用下,其内部会有发热现象,这说明有部分电能已转化为热能耗散掉,电介质在电场作用下,在单位时间内因发热而消耗的能量称为电介质的损耗功率,或简称介质损耗。介质损耗是应用于交流电场中电介质的重要品质指标之一。介质损耗不但消耗了电能,而且使元件发热影响其正常工作。如果介电损耗较大,甚至会引起介质的过热而绝缘破坏,所以从这种意义上讲,介质损耗越小越好。
 
 
       各种不同形式的损耗是综合起作用的。由于介质损耗的原因是多方面的,所以介质损耗的形式也是多种多样的。介电损耗主要有以下形式:
 
       1漏导损耗
 
       漏导损耗又称电导损耗。实际使用中的绝缘材料都不是完善的理想的电介质,在外电场的作用下,总有一些带电粒子会发生移动而引起微弱的电流,这种微小电流称为漏导电流,漏导电流流经介质时使介质发热而损耗了电能。这种因电导而引起的介质损耗称为“漏导损耗”。由于实际的电介质总存在一些缺陷,或多或少存在一些带电粒子或空位,因此介质不论在直流电场或交变电场作用下都会发生漏导损耗。
 
 
       2极化损耗
 
       在介质发生缓慢极化时,带电粒子在电场力的影响下因克服热运动而引起的能量损耗。一些介质在电场极化时也会产生损耗,这种损耗一般称极化损耗。位移极化从建立极化到其稳定所需时间很短,这在无线电频率范围均可认为是极短的,因此基本上不消耗能量。其他缓慢极化在外电场作用下,需经过较长时间才达到稳定状态,因此会引起能量的损耗。
 
 
       若外加频率较低,介质中所有的极化都能完全跟上外电场变化,则不产生极化损耗。若外加频率较高时,介质中的极化跟不上外电场变化,于是产生极化损耗。
 
       3电离损耗
 
       电离损耗,又称游离损耗。是由气体引起的,含有气孔的固体介质在外加电场强度超过气孔气体电离所需要的电场强度时,由于气体的电离吸收能量而造成损耗,这种损耗称为电离损耗。
 
       4结构损耗
 
       在高频电场和低温下,有一类与介质内邻结构的紧密度密切相关的介质损耗称为结构损耗。这类损耗与温度关系不大,耗功随频率升高而增大。试验表明结构紧密的晶体成玻璃体的结构损耗都很小,但是当某些原因使它的内部结构松散后。其结构耗就会大大升高。
 
 
       5宏观结构不均匀性的介质损耗
 
       工程介质材料大多数是不均匀介质。例如陶瓷材料就是如此,它通常包含有晶相、玻璃相和气相,各相在介质中是统计分布口。由于各相的介电性不同,有可能在两相间积聚了较多的自由电荷使介质的电场分布不均匀,造成局部有较高的电场强度而引起了较高的损耗。但作为电介质整体来看,整个电介质的介质损耗必然介于损耗最大的一相和损耗最小的一相之间。

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