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绝缘材料的电气性能

编辑:天津金埃谱科技有限公司  时间:2018/06/26
绝缘材料的电气性能主要表现在电场作用下材料的导电性能、介电性能及绝缘强度。它们分别以绝缘电阻率ρ(或电导γ) 、相对介电常数εr 、介质损耗角tanδ及击穿强度EB四个参数来表示。

1.绝缘电阻率和绝缘电阻

任何电介质都不可能是绝对的绝缘体,总存在一些带电质点,主要为本征离子和杂质离子。在电场的作用下,它们可作有方向的运动,形成漏导电流,通常又称为泄漏电流。在外加电压作用下的绝缘材料的等效电路如图2-1a所示;在直流电压作用下的电流如图2-1b所示。图中,电阻支路的电流Ii即为漏导电流;流经电容和电阻串联支路的电流Ia称为吸收电流,是由缓慢极化和离子体积电荷形成的电流;电容支路的电流 IC 称为充电电流,是由几何电容等效应构成的电流。

(1) 在正常工作时(稳态),漏导电流决定了绝缘材料的导电性,因此,漏导支路的电阻越大,说明材料的绝缘性能越好。

(2)温度、湿度、杂质含量、电磁场强度的增加都会降低电介质材料的电阻率。

2.介电常数

介电常数是表明电介质极化特征的性能参数。介电常数愈大,电介质极化能力愈强,产生的束缚电荷就愈多。束缚电荷也产生电场,且该电场总是削弱外电场的。现用电容器来说明介电常数的物理意义。设电容器极板间为真空时,其电容量为 Co,而当极板间充满某种电介质时,其电容量变为C, 则C与Co的比值即该电介质的相对介电常数

在填充电介质以后,由于电介质的极化,使靠近电介质表面处出现了束缚电荷,与其对应,在极板上的自由电荷也相应增加,即填充电介质之后,极板上容纳了更多的自由电荷,说明电容被增大。因此,可以看出,相对介电常数总是大于1的。绝缘材料的介电常数受电源频率、温度、湿度等因素而产生变化。频率增加,介电常数减小。温度增加,介电常数增大;但当温度超过某一限度后,由于热运动加剧,极化反而困难一些,介电常数减小。湿度增加,电介质的介电常数明显增加,因此,通过测量介电常数,能够判断电介质受潮程度。大气压力对气体材料的介电常数有明显影响,压力增大,密度就增大,相对介电增大。

3.介质损耗

在交流电压作用下,电介质中的部分电能不可逆地转变成热能,这部分能量叫做介质损耗。单位时间内消耗的能量叫做介质损耗功率。介质损耗使介质发热,是电介质热击穿的根源。施加交流电压时,电流、电压的相量关系。

总电流与电压的相位差φ,即电介质的功率因数角。功率因数角的余角δ称为介质损耗角。