第二章液体和固体介质的电气特性 固体电介质作用:绝缘 固定导体、非导体材料 液体电介质作用:绝缘 冷却 灭弧 电介质主要参数:y电导率 E一介电常数 tan介质损耗角正切 Eb击穿场强
第二章 液体和固体介质的电气特性 固体电介质作用：绝缘 固定导体、非导体材料 液体电介质作用：绝缘 冷却 灭弧 电介质主要参数：γ—电导率 ε —介电常数 tanδ—介质损耗角正切 Eb— 击穿场强
21液体和固体介质的极化、电导和损耗 211电介质极化 电介质的极化:在外电场作用下,使介质中彼此中和的正 负电荷产生位移,介质表面出现束缚电荷 介电常数表示电介质极化强弱。 平行平板电容器, 极间为真空时: Q= Q0+ Q + o 80A 放置固体介质电容量将为: Q0+Q4 相对介电常数: 图3-1极化现象 (a)极间为真空;(b极间放置固体介质
2.1 液体和固体介质的极化、电导和损耗 2.1.1 电介质极化 电介质的极化：在外电场作用下，使介质中彼此中和的正 负电荷产生位移，介质表面出现束缚电荷 介电常数ε—表示电介质极化强弱。 平行平板电容器， d A U Q C 0 0 0 = = 极间为真空时： 放置固体介质,电容量将为： d A U Q Q C = + = ' 0 相对介电常数： 0 0 = = C C r
电介质的值(20°C时):气体E接近于1, 液体和固体大多在26之间。 电容器: 选取E较大的材料 其他电气设备:选用c较小的电介质。 交流和冲击电压下:串联的多层电介质的电场强度分 布与各层电介质的成反比。 极化型式:电子式、离子式极化、偶极子式、夹层极化
电介质的εr值（20°C时）：气体εr接近于1， 液体和固体大多在2—6之间。 电容器： 选取εr较大的材料； 其他电气设备：选用εr较小的电介质。 交流和冲击电压下：串联的多层电介质的电场强度分 布与各层电介质的εr成反比。 极化型式：电子式、离子式极化、偶极子式、夹层极化
(一)电子式极化 无外电场:介质中原子(分子)正、电 荷作用中心重合,不显电性。 有外电场:原子中的电子轨道发生弹 性位移,正、负电荷作用 中心不再重合,对外呈电性 电子式极化存在于一切电介质中 图2-1电子式位移极化 特点 1、完成极化需要的时间极短;约10-15s。 2、弹性极化,外场消失,正、负电荷作用中心 重合,对外呈中性,不产生能量损耗
(一)电子式极化 有外电场 ：原子中的电子轨道发生弹 性位移，正、负电荷作用 中心不再重合，对外呈电性 无外电场：介质中原子（分子）正、电 荷作用中心重合，不显电性。 特点： 1、完成极化需要的时间极短；约10－15s。 2、弹性极化，外场消失，正、负电荷作用中心 重合，对外呈中性，不产生能量损耗。 电子式极化存在于一切电介质中 图2-1 电子式位移极化
(二)离子式位移极化 离子式极化:存在于(离子式结构)固体无机化合物中。 无外电场时:晶体的正、负离子对称 排列,各个离子对的偶 极矩互相抵消,故平均 极矩为零。介质呈中性。 有外电场时:正、负离子将发生方向相 反的偏移,使平均偶极矩 不再为零,介质呈现电性。图2-2氯化钠晶体的离子式极化 ●○-钠离子极化前后的位置 特点:1、弹性位移极化,外电场消失 △-氯离子极化前后的位置 后即恢复原状,无损耗。 2、所需时间很短(约10-1-10-13s), 几乎与外电场频率无关。 3、随温度的升高极化程度增强,原因:介质体积膨胀, 离子间距增大,相互作用力减弱
(二) 离子式位移极化 离子式极化:存在于（离子式结构）固体无机化合物中。 有外电场时：正、负离子将发生方向相 反的偏移，使平均偶极矩 不再为零，介质呈现电性。 无外电场时：晶体的正、负离子对称 排列，各个离子对的偶 极矩互相抵消，故平均 极矩为零。介质呈中性。 特点：1、弹性位移极化，外电场消失 后即恢复原状，无损耗。 2、所需时间很短（约10－12~ 10－13s)， 几乎与外电场频率无关。 3、随温度的升高极化程度增强， 原因：介质体积膨胀， 离子间距增大，相互作用力减弱。 图2-2 氯化钠晶体的离子式极化 ● ○--钠离子极化前后的位置 ▲ △--氯离子极化前后的位置