第二章电介质理论(一)试卷.ppt

* 介质中的原子、分子或离子中的电子在外电场的作用下电子轨道相对于原子核发生位移，从而产生感应电矩的过程称电子位移极化。 * 上述三种极化都是带电质点的弹性位移或转向形成的，此类极化与上述三种完全不同，它是由带电质点的移动形成的。 在实际电气设备中有不少都是多层电介质的绝缘结构，现以最简单的双层电介质模型来分析介质界面极化。参见图4-1，在合闸瞬间两层介质的电压比由电容决定。稳态时分压比由电导决定。 * 介质内的自由正、负离子在电场的作用下移动，改变分布状况，在电极附近形成空间电荷，因而称这种极化形式为空间电荷极化，它的特性和夹层介质界面极化相似。 * * * 第二章 电介质的电气性能（一） * 电介质的电气性能 研究电介质电气性能的意义 电介质电气性能的划分 电介质的极化及介电常数 电介质的电导特性 电介质中的能量损耗及介质损失角正切 液体电介质的击穿 固体电介质的击穿 电介质的其它性能 * 一、研究电介质电气性能意义 设备绝缘的基础 超高压大容量的发展 新材料促进了电力工业的进步 我国绝缘材料发展的现状 加强绝缘材料的研究，促进科技发展 * 二、电介质电气性能的划分 极化特性 电气传导特性 损耗特性 电气击穿特性 极化特性：指介电常数ε 损耗特性：介损tgδ 电气传导特性：载流子移动、高场强下的电气传导机理等，电导G 或电阻 R 电气击穿特性：包括击穿机理、劣化、电压--时间特性曲线（V–t ）等，击穿电压UC 或击穿场强EC * 三、电介质的极化与介电常数 电介质物质结构的基本形式 极化 (polarization)与电介质 (dielectrics) 电介质极化的基本类型 电介质的介电常数 讨论极化的意义 * (一)电介质物质结构的基本形式 形成分子和聚集态的各种健 离子健 共价键 分子健 电介质的分类：根据化学结构分为3类 非极性及弱极性电介质 偶极性电介质 离子性电介质 * 极化现象 平板真空电容器电容：C0 插入固体电解质后电容：C=?rC0 电容量增大的原因在于电介质的极化现象， 是由电介质极化引起的束缚电荷 (二)极化与电介质 * 极化与电介质 极化概念：电场中有电介质时，由于电场的作用电介质内部发生形变，结果导致电介质内部电荷分布的变化。这个过程称作极化 * 偶极子(dipole)：单位体积电介质在施加电场前内部的电荷是均匀分布的，在电场的作用下这些电荷发生位移，这个单位体积就形成一对偶极子 极化强度：偶极子的扭矩称作极化强度P 每单位体积的电荷量： 极化电荷：?P是电场作用下电介质内部呈现的电荷密度，称作极化电荷。这些电荷由于是极化引起的，不能单独取出来 真实电荷: 导体中带电的电荷可以自由地取出 * (三）电介质极化基本类型 电介质的极化有五种基本形式： 电子位移极化 离子位移极化 转向极化 夹层介质界面极化 空间电荷极化 * 极化机理：电子偏离轨道 介质类型：所有介质 建立极化时间：极短，10-14?10-15s 极化程度影响因素： 电场强度（有关） 电源频率（无关） 温度（无关） 极化弹性：弹性 消耗能量：无 1.电子位移极化 * 极化机理：正负离子位移 介质类型：离子性介质 建立极化时间：极短，10-12~10-13 s 极化程度影响因素： 电场强度（有关） 电源频率（无关） 温度（随温度升高而增加） 极化弹性：弹性 消耗能量：无 2.离子位移极化 * 极化机理：极性分子转向 介质类型：偶极性及有离子弛豫性极化的离子性介质 建立极化时间：需时较长，10-6?10-2 s 极化程度影响因素： 电场强度（有关） 电源频率（有关） 温度（温度较高时降低，低温段随温度增加） 极化弹性：非弹性 消耗能量：有 3.转向极化（偶极弛豫极化） * 4.夹层介质界面极化 夹层介质界面极化概念： 当t=0: 当t=∞: * 一般有 电荷重新分配，在两层介质的交界面处有积累电荷，这种极化形式称夹层介质界面极化。 夹层界面上电荷的堆积是通过介质电导G完成的，高压绝缘介质的电导通常都很小，这种性质的极化只有在低频时才有意义 * 极化机理：带电质点移动 介质类型：不均匀夹层介质中 建立极化时间：很长 极化程度影响因素： 电场强度（有关） 电源频率（低频下存在） 温度（有关） 极化弹性：非弹性 消耗能量：有 * 极化机理：正负离子移动 介质类型：含离子和杂质离子的介质 建立极化时间：很长 极化程度影响因素： 电场强度（有关） 电源频率（低频下存在） 温