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电机介电及介质损耗的探讨

文章来源:未知 人气:8041 发布时间:2021-07-05 08:16 S M L

根据朋友的约定,给出了一个比较通俗的电机介损的描述。要描述介质损耗,先说电介质。对于电机产品来说,绝缘纸、绝缘漆、电磁线绝缘层、缠绕在高压电机线圈上的云母带、高阻带、低阻带、导线的绝缘皮和空气都是相关的电介质。电介质包括气体、液体和固体等多种物质,也包括真空。固体电介质包括晶态电介质和非晶态电介质,后者包括玻璃、树脂和高聚物等。在外电场的作用下,电介质内部会出现发热现象,说明部分电能已经转化为热能而消散。电场作用下单位时间内加热所消耗的能量称为介质损耗功率,简称介质损耗。

如果介质损耗大,甚至可能造成介质过热,损坏绝缘,所以从这个意义上说,介质损耗越小越好。

什么是电介质?

电工普遍认为电阻率超过10cm的物质归为电介质。电介质的带电粒子被原子和分子的内力或分子间力紧紧束缚,所以这些粒子的电荷就是束缚电荷。在外部电场的作用下,这些电荷只能在微观范围内运动,产生极化。在静电场,电介质内部可以有电场,这是电介质和导体的基本区别。非导电物质,如空气、玻璃、云母片、胶木等。

电偶极矩在外电场作用下宏观不等于零,从而形成宏观束缚电荷的现象称为极化,能产生极化的物质统称为电介质。电介质的电阻率一般很高,称为绝缘体。有些电介质电阻率不是很高,不能称之为绝缘体,但由于极化过程,可以归为电介质。

什么是介电损耗?

在外电场的作用下,电介质中会出现发热现象,说明部分电能已经转化为热能而耗散掉了。电场作用下单位时间内加热所消耗的能量称为介质损耗功率,简称介质损耗。介电损耗是交流领域使用的电介质的重要质量指标之一。介质损耗不仅消耗电能,还会使元件发热,影响正常工作。如果介质损耗大,甚至可能造成介质过热,损坏绝缘,所以从这个意义上说,介质损耗越小越好。

各种形式的损失综合在一起。由于介质损耗的原因很多,介质损耗的形式也是多种多样的。介质损耗主要有以下几种形式:

1漏导损耗

漏传导损耗也叫电导损耗。实际使用的绝缘材料并不是完美理想的电介质。在外电场的作用下,一些带电粒子会一直运动,产生微弱的电流,称为漏电流。当漏电流流过介质时,介质会发热,失去动力。这种由电导引起的介质损耗称为“泄漏传导损耗”。实际介质中总是存在一些缺陷,或多或少地存在带电粒子或空位,因此在DC电场或交变电场的作用下,介质中会发生漏电损耗。

2极化损耗

当介质缓慢极化时,带电粒子在电场力的影响下克服热运动造成的能量损失。有些介质在电场极化时也会产生损耗,一般称为极化损耗。将极化从建立极化到稳定极化所需的时间很短,在射频范围内可以认为是极短的,所以基本不消耗能量。在外电场的作用下,其他慢极化需要很长时间才能达到稳定状态,因此会造成能量损失。

如果施加的频率较低,介质中的所有极化都能完全跟上外部电场的变化,因此不存在极化损耗。如果施加的频率高

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(如杂质的掺入、试样经淬火急冷的热处理等)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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