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1、二 电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University第三章第三章液体和固体介质的电气性能液体和固体介质的电气性能电介质按物态分电介质按物态分气态气态液态液态固态固态按分子结构分按分子结构分非极性电介质非极性电介质（非极性分子（非极性分子 组成）组成）偶极性电介质偶极性电介质（极性分子组成）（极性分子组成）离子性电介质离子性电介质引言电介质引言电介质电气信息电气信息学院学院SEE
2、ISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University电介质在电场作用下的电气特性电介质在电场作用下的电气特性(四个参数）四个参数）弱电场弱电场极化极化()电导电导()损耗损耗(tg)强电场强电场击穿（击穿（Ub)电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering
3、and InformationSichuan University 第一节电介质的极化、电导和损耗第一节电介质的极化、电导和损耗一、电介质的极化及相对介电常数一、电介质的极化及相对介电常数电介质在电场中发生的束缚电荷的弹性位移和偶极子的转向电介质在电场中发生的束缚电荷的弹性位移和偶极子的转向现象。现象。1.极化的定义极化的定义电介质分类电介质分类 极性分子；极性分子； 非极性分子；非极性分子；电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering a
4、nd InformationSichuan University电介质极化电介质极化 极性分子偶极子转向；极性分子偶极子转向； 非极性分子正负电荷作用中心发生相对位移；非极性分子正负电荷作用中心发生相对位移；无极性分子有极性分子 图1.电介质的极化电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University2.电介质的相对介电常数电介质的相对介电常数设平板电极处于真空中，其电容量为设平板电
5、极处于真空中，其电容量为C0，则：，则：dA UQC0=0 01291085.8/10361 0=米法其中其中Q0-极板上的电荷量极板上的电荷量0-真空的介电常数真空的介电常数电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University当平板电极间用介质当平板电极间用介质取代取代真空真空时时，其电容量为，其电容量为C，则：，则：UQQ dAC+=0-介质的介电常数介质的介电常数同同一电极下
6、一电极下充满充满介质电容介质电容器器的电容量和真空电容的电容量和真空电容器器的电容量的电容量之比之比，即即为相对介电常数，为相对介电常数，0000=+=QQQ CCr反映反映极化现象强弱的极化现象强弱的指标指标，与温度与温度和和频率有关频率有关。电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University 3.极化的极化的基本形式基本形式(1)无无损极化损极化根据根据极化极化过程过程中中是
7、否伴随是否伴随能量损耗，极化能量损耗，极化可可分为：分为：无无损极化损极化有有损极化损极化1) 电子位移极化：电子位移极化：由由电子电子轨迹偏轨迹偏移引移引起起，存存在于一在于一切切电介质中。电介质中。电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University特特点点： a、瞬时建立瞬时建立 b、完全完全弹性的，弹性的，不消不消耗电场能量耗电场能量2) 离子位移极化：离子位移极化：由由束
8、缚的束缚的正负正负离子间的相对位移引离子间的相对位移引起起，存存在于离子性电介质在于离子性电介质 中。中。特特点点： a、瞬时建立；瞬时建立； b、弹性极化、弹性极化； c、随温度升高随温度升高，极化，极化稍有增加稍有增加。电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University(2)有有损极化损极化1) 转向极化：转向极化：由由极性分子的转向、极性分子的转向、排列排列引引起起，存存在
9、于极性电介质中。在于极性电介质中。特特点点：a、存存在于极性电介质中在于极性电介质中；b、极化、极化建立需要建立需要一定一定时时间间；c、非弹性的，、非弹性的，有有能量损耗能量损耗；d、温度温度对其对其有影响有影响，不是单值关系不是单值关系，有最大值有最大值。电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University2) 夹层夹层极化：极化：由由分分层层介质介质之之间的电荷间的电荷重新重
10、新分分配配引引起起，存存在于在于复合复合介质介质或不均匀或不均匀介质中。介质中。两种不同两种不同介质介质串联串联，突然加突然加上上直流直流电电压压，两层两层介质的电介质的电容和电导分容和电导分别别用用C1、G1和和C2、G2表示表示，u 合闸瞬合闸瞬间：间：绝缘层绝缘层上的电上的电压将与压将与介质的电容成介质的电容成反比反比分分配配，即即：12021 CC uutCC=电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and Informati
11、onSichuan Universityu稳稳态态时时：绝缘层绝缘层上的电上的电压将与压将与介质的电导成介质的电导成反比反比分分配配，即即：1221 GG uutCC=特特点点： a、极化、极化过程过程缓慢缓慢；b、有有能量损耗。能量损耗。电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University4.极化在极化在工工程程实际实际中的中的应应用用（1）选择选择绝缘绝缘。（2）多多层层介质的
12、介质的合合理理配合配合。（3）介质损耗）介质损耗与与极化极化类型类型有关有关，而而介质损耗介质损耗是绝缘是绝缘老老化和化和热热击穿的一个击穿的一个重要影响重要影响因素因素。（4）夹层夹层极化现象在极化现象在绝缘绝缘预防预防性性试验试验中，中，可可用用来判断来判断绝缘绝缘状状况况。电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University 二二、电介质的电导、电介质的电导1.电导的定义电导
13、的定义电场作用下，电介质中的电场作用下，电介质中的带带电质电质点点作作有有向移向移动而动而形形成电成电流流的现象。的现象。2.电介质电导电介质电导与与金属金属电导的电导的本本质质区区别别(1)电介质电导电介质电导是是离子性的，离子性的，而金属而金属电导电导是是电子性的电子性的； (2)电介质电导电介质电导很小很小，金属金属电导电导很很大；大； (3)电介质电导电介质电导具具有正有正的的温度系温度系数，数，金属金属电导电导具具有负有负的的温度温度 系系数。数。电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationS
14、chool of Electrical Engineering and InformationSichuan University3.吸收吸收现象现象加直流加直流电电压压U于介质于介质时时，其中，其中流过流过的电的电流可流可分分解解为三个分量：为三个分量：电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan Universityic-电容电电容电流流分量：电分量：电源源对对几何几何电容电容充充电及电及无
15、无损极化损极化所所引引起起的电的电流；存流；存在在时时间间短短，很快衰减至零很快衰减至零；ia-吸收吸收电电流流分量：分量：由有由有损极化损极化所所引引起起的电的电流；流；衰减较衰减较慢慢，存存在在时时间间长长-此缓慢衰减此缓慢衰减过程过程称称为为吸收吸收现象现象；Ig-泄漏泄漏电电流流分量：分量：由由电介质中的离子移电介质中的离子移动动引引起；不随时起；不随时间间改变改变。电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and Inform
16、ationSichuan University电介质的电介质的绝缘绝缘电电阻阻：gIUR =电气信息电气信息学院学院SEEISEEISchool of Electrical Engineering and InformationSchool of Electrical Engineering and InformationSichuan University 4.电介质的电导电介质的电导（1）气体电介质的电导）气体电介质的电导:（2）液体电介质的电导）液体电介质的电导:构成液体电介质电导的构成液体电介质电导的主主要要因素因素有两种有两种：离子电导和电离子电导和电泳泳电导电导。离子电导离子电导是由是由液体液体本本身身分子分子或或杂杂质的分子离质的分子离解出来解出来的离的离子子造造成的成的；电电泳泳电导电导是
