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今天小真和同学们一块上课的时候,听了老师讲授的高电压技术课程,于是小真把高电压技术中“电介质的电气特性”相关知识点给大家整理出来了,同学们赶快收藏起来哦~
电介质几乎不导电的材料称为电介质,一般也称为绝缘材料。在电场作用下,能够起到隔离不同电位的作用。电介质的绝缘强度都有一定限度,根据所加电压的大小不同,表现出不同的电气特性。在低电压下表现出具有极化、电导与损耗电气特性。当所施加的电压超过绝缘材料的击穿电压,电介质发生击穿现象,失去绝缘作用。
电介质的极化电介质内部都是由最基本的原子或离子构成的。分子或离子有序排列构成了电介质。没有电压作用时,电介质对外本身不显电性,电介质内部的正负电荷相互抵消。在外加电场作用下,电介质内部的正电荷与负电荷受到电场力的作用,电介质内部的正电荷与负电荷发生偏移,电介质内部的正负电荷中心不重合,在电介质内部产生了电矩,这种现象叫做电介质的极化。采用相对介电常数来表示电介质极化的强弱。根据电介质相对介电常数的大小,电介质分为中性电介质、弱极性电介质与强极性电介质。电介质极化的类型有电子式极化、离子式极化和偶极子极化以及夹层极化和空间电荷极化。
电介质的电导
自然界的一切电介质都不可能是理想的绝缘体,因电介质材料内部都会或多或少的会有缺陷,都会有自由的杂质带电粒子存在。这些自由的杂质粒子主要是可移动的正离子、负离子以及自由移动的电子。在外加电场作用下,带电粒子受到电场力作用定向移动,产生传导电流,这就是电介质在电场作用下的电导现象。
电介质的损耗电介质在电场作用下会有极化现象与电导效应。当电介质为极性电介质时,在电场作用下,会出现较为强烈的极化现象,发生偶极子极化与夹层极化时,会有极化损耗。电介质内出现的传导电流会产生电导损耗。同时当所加的电压达到电介质内部发生局部放电时,会产生游离损耗。采用介质损耗角正切tanδ表示电介质损耗的大小。电介质产生的介质损耗P与所加电压U、试品电容量C、电源频率ω等一系列因素有关,但tanδ是一个仅取决于材料损耗特性的物理量。
固体电介质的击穿
实际的电介质都有一定的电气强度,当在电介质上所加压比较高的情况下,超过了电介质的耐受强度,在电介质内形成贯穿性导电通道,失去绝缘性能。固体电介质的击穿类型主要有三种,电击穿、热击穿和电化学击穿。
电击穿是仅仅在电场的作用下直接使电介质内部材料结构破坏并丧失绝缘性能的现象。
热击穿是由于介质在电场作用下会有介质损耗,如果散热条件不好,电介质的温度将急剧上升,导致材料分解、熔化等破坏,这种情况为热击穿。
电化学击穿为电介质在长期工作电压下,由于电介质内部发生局部放电原因,电介质材料内部逐渐被侵蚀,电气强度逐步下降,最终引起的击穿形式。