交变电场中电介质的损耗-复介电常数ppt课件.ppt

《交变电场中电介质的损耗-复介电常数ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交变电场中电介质的损耗-复介电常数ppt课件.ppt（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益问题提出问题提出外外 场：场：交变电场，可以理解为电磁场交变电场，可以理解为电磁场，变化频率通常为：变化频率通常为：kHz，MHz，GHz，等。，等。快极化：快极化：电子极化极化建立时间电子极化极化建立时间 10-14-10-15 s原子极化极化建立时间原子极化极化建立时间 10-12-10-13 s 这两个快极化完全可以跟得上电场的变化，不会有极化滞后，也没有能量损耗。慢极化：慢极化：转向极化、弱离子极化，极化建立时间极化建立时间 10-2-10-6 s。这类慢极化等，极化建立

2、时间相对长很多，极化跟不上外电场的变化，会产生极化滞后，也就是驰豫。第四章第四章 交变电场中电介质的损耗交变电场中电介质的损耗为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益本章内容及研究思路提要本章内容及研究思路提要慢极化的电介质在交变电场作用下所表现出的介质特性：极化与损耗都与与电场频率有关。极化与损耗都与与电场频率有关。因此需要引入新概念，建立专门的理论。因此需要引入新概念，建立专门的理论。概念：概念：引入复介电常数引入复介电常数*，*与频率和温度都关系。与频率和温度都关系。理论：理论：德拜松弛极化德拜松弛极化、介质损耗

3、理论介质损耗理论。结合松弛极化机制讨论结合松弛极化机制讨论：、”及及 tg 与频率和温度的关系式与频率和温度的关系式。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益在讨论在讨论”及及 tg 与频率和温度的关系时：与频率和温度的关系时：需要计及电场强度 E 与电位移 D （回避不掉的物理量回避不掉的物理量）需要考虑电流 I 或电流密度 j （非常有用的物理量非常有用的物理量）特别需要考虑：特别需要考虑：交变场中电流电压之间的相位关系交变场中电流电压之间的相位关系即电流即电流 I 或密度或密度 j 与电压与电压 U 或场强或场强

4、 E 之间的相位关系之间的相位关系引出功率损耗功率损耗概念。在计入漏电导损耗漏电导损耗后，给出漏导漏导对松弛损耗松弛损耗的附加影响影响。最后，还讨论了有损耗介质等效电路有损耗介质等效电路的处理方法。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益具体内容：具体内容：复介电常数复介电常数介质损耗介质损耗弛豫现象弛豫现象德拜方程德拜方程弛豫机制弛豫机制介质损耗与温度的关系介质损耗与温度的关系考虑漏电导时的介质损耗考虑漏电导时的介质损耗为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单

5、位和职工的合法权益l.复介电常数复介电常数我们还是以平行板电容器为例分析电容器的电容量为例：C0 0 S/d；加上角频率为=2 f 的交流电压：则电极上出现电荷 Q C0 V，并且 Q 与外加电压同相位与外加电压同相位。4-1图图 4-1 理想电容器电流与电压理想电容器电流与电压 的关系的关系可见电路中电流与外加电压差电路中电流与外加电压差 90o 相位相位，见图 4-1。外电路上电流为电荷 Q 对时间导数：4-2为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益它比上述的电流要大它比上述的电流要大 r 倍倍。此时，电流与电压仍

6、然相差电流与电压仍然相差 90o 相位相位。电极间充满相对介电常数为电极间充满相对介电常数为 r 的电介质的电介质，此时电容量此时电容量 C r C。，相应的电流变为：。，相应的电流变为：4-3但是式（4-3）仅适用理想电介质理想电介质。即电介质是理想绝缘非极性电介质。即电介质是理想绝缘非极性电介质。如果所填充电介质是弱电导性的如果所填充电介质是弱电导性的，或是极性的或是极性的，或者兼有这两种特性或者兼有这两种特性，那么，电容器就不再是理想的电容器。于是，电流对电压的相位就不会恰好相差电流对电压的相位就不会恰好相差 90o。事实上，电介质中存在有限的电导，所以事实上，电介质中存在有限的电导，所

7、以电流对电压的相位变化。电流对电压的相位变化。记住这个事实记住这个事实！为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益电流与电压关系如图 4-2。对于有电导介质，增加了一个与电压相同相位的电导分量电导分量 GV。故总电流为两部分电流的和：图图 4-2 非理想电容器电流与电压非理想电容器电流与电压 的关系的关系4-4由于，G=S/d；C r0 S/d；V=E d (S-极板面积，d 电介质厚度 )。代入式(4-4)后，可求出电流密度 j 为：式(4-5)还可以写成 式式 (4-5)的意义：的意义：第一项第一项 ir0 E 就是

8、位移电流密度就是位移电流密度 D，是由于介质极化产生的。是由于介质极化产生的。第二项第二项 E 亦即传导电流密度亦即传导电流密度。4-54-6 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益根据式(4-6)，由 j *E，引出复电导率复电导率*：或者引入由 j i*E 定义的复介电常数复介电常数*：4-64-74-8由式由式(4-7)和式和式(4-8)可以看出：可以看出：交变电场中，电介质的特性参数为交变电场中，电介质的特性参数为*和和*，都与电场频率有关。，都与电场频率有关。这与恒定电场中电介质静态介电常数和稳态电导率有着

9、本质的差别。这与恒定电场中电介质静态介电常数和稳态电导率有着本质的差别。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益为便于考察在交变电场作用下电介质的性质，为便于考察在交变电场作用下电介质的性质，引入复介电常数，将复介电常数引入复介电常数，将复介电常数*分成实、虚部，分成实、虚部，引入两个实数：引入两个实数：和和”。于是有：。于是有：4-9引入复相对介电常数复相对介电常数*r 时，有：从相位关系上分析式(4-9)或式(4-l0)可知：”或或 r”对应于损耗项对应于损耗项;或或 r 对应于电容项（储能）对应于电容项（储能）。

10、第一第一项项()，复介复介电电常数的常数的实实部部第二第二项项(”)，复介，复介电电常数的虚部常数的虚部4-10为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益由图 4-2 看出，由于存在与电压同相位的损耗电流分量损耗电流分量 Il =G V，使合成电流 I 与电容电流分量电容电流分量 I c iCV 之间形成一个 角，此角称为介质损耗角。该角度正切值 tg 可表示为：或表示为：”称为损耗因素，r”称为相对损耗因数。介质损耗角正切值介质损耗角正切值4-114-12图图 4-2 非理想电容器电流与电压非理想电容器电流与电压 的关系的关系 和和 r 为通常的介电常数和相对介电常数，都依赖于频率；为通常的介电常数和相对介电常数，都依赖于频率；只有当只有当 0，成为静态介电常数成为静态介电常数 s。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益由于 j i*E，把复介电常数定义式(4-9)代入，得到下列公式：式中：含”项与电场同相位；含 的项与电场强度差 900 相位。由式(4-13)并联系式(4-7)后可知：4-144-13