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材料介電常數(shù)介質(zhì)損耗的特性分析
閱讀：1674發(fā)布時(shí)間：2023-3-13
電介質(zhì)極化是指在外電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)表面出現(xiàn)極化電荷，內(nèi)部沿電場(chǎng)方向產(chǎn)生感應(yīng)電偶極矩的現(xiàn)象。電介質(zhì)極化有四種基本形式:電子位移極化、原子(或離子)位移極化、轉(zhuǎn)向極化和夾層極化.
介電常數(shù)可以用來(lái)在宏觀上反應(yīng)固體電介質(zhì)的極化行為。從宏觀的角度來(lái)說(shuō)，極化就是物質(zhì)的正、負(fù)電荷重心發(fā)生偏移，破壞了電中性的過(guò)程。相對(duì)介電常數(shù)sy是表征電介質(zhì)或絕緣材料電性能的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，反映了介電物質(zhì)增加電容器電容能力的度量。介電常數(shù)是相對(duì)介電常數(shù)與真空中絕對(duì)介電常數(shù)的乘積。隨分子偶極矩和可極化性的增大而增大。復(fù)合材料應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域時(shí)，希望其介電常數(shù)值越小越好。復(fù)合材料在電場(chǎng)中存在以下三種極化形式:
(1)位移極化；制備熱界面復(fù)合復(fù)合材料使用的硅橡膠屬于非極性介質(zhì)，位移極化占主導(dǎo)地位，在外電場(chǎng)作用下，構(gòu)成分子的原子(或異號(hào)離子)之間發(fā)生相對(duì)彈性位移而產(chǎn)生感應(yīng)偶極矩;
(2)轉(zhuǎn)向極化；當(dāng)硅橡膠基體中存在水分子等極性分子時(shí)，極性分子可通過(guò)氫鍵作用于硅橡膠分子的側(cè)面，在電場(chǎng)作用下偶極子將沿電場(chǎng)方向發(fā)生轉(zhuǎn)向從而產(chǎn)生宏觀偶極矩;
(3)夾層極化；當(dāng)構(gòu)成熱界面復(fù)合材料的高導(dǎo)熱填料體系中含有多種填料且每種填料的熱導(dǎo)率互不相同時(shí)，不同填料界面之間會(huì)產(chǎn)生界面極化現(xiàn)象，夾層極化由電荷感應(yīng)或者電荷注入產(chǎn)生。
介質(zhì)損耗也叫介質(zhì)損失，是指電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng)，將一部分電能轉(zhuǎn)變成熱能釋放掉，從而在其內(nèi)部引起能量損耗的現(xiàn)象。在交變電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)內(nèi)流過(guò)的電流相量和電壓相量之間的夾角的余角6稱為介質(zhì)損耗角。復(fù)合材料中有因電導(dǎo)引起的泄漏電流，因此在交直流電壓下都存在損耗。介質(zhì)損耗的大小在一定程度上可以說(shuō)明復(fù)合材料的絕緣性能的優(yōu)劣。電介質(zhì)損耗按照產(chǎn)生機(jī)理可分為以下三個(gè)方面:
(1)松弛損耗；電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下發(fā)生的各種極化都需要一定的時(shí)間才能建立，當(dāng)偶極子的轉(zhuǎn)向極化跟不上電場(chǎng)周期的變化時(shí)，電介質(zhì)極化與電場(chǎng)就產(chǎn)生了相位差，產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，這一過(guò)程將消耗能量。當(dāng)松弛時(shí)間與交變電場(chǎng)的周期T相等時(shí)，介質(zhì)損耗具有極大值；
(2)共振損耗；電介質(zhì)可以看成是原子、離子或電子等許多振子的集合，這些振子在電場(chǎng)作用下作受迫振動(dòng)，導(dǎo)致能量的損耗和吸收。當(dāng)電場(chǎng)頻率等于振子固有頻率，即產(chǎn)生共振時(shí)，損失的能量最大，故稱電介質(zhì)共振損耗;
(3)電導(dǎo)損耗；電介質(zhì)均具有一定電導(dǎo)，導(dǎo)電載流子在電場(chǎng)作用下定向漂移，形成傳導(dǎo)電流，傳導(dǎo)電流以熱的形式消耗掉，電導(dǎo)損耗與頻率無(wú)關(guān)。
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