介電損耗機(jī)理

介電損耗：

在交變電場中，電介質(zhì)極化所產(chǎn)生的偶極距將隨電場方向的變化而改變方向，構(gòu)成偶極距的帶電微粒或極性分子則須隨之移動位置或轉(zhuǎn)動方向。這種移動或者轉(zhuǎn)動都會與周圍物質(zhì)產(chǎn)生作用一需克服與周圍物質(zhì)間的摩擦力而做功、發(fā)熱，這部分使電介質(zhì)發(fā)熱所損耗的電能稱為介電損耗。無論是直流電場還是交流電場，介電損耗都會發(fā)生。在直流電場下，主要表現(xiàn)為電導(dǎo)損耗，由漏導(dǎo)電流產(chǎn)生。在交變電場中，電介質(zhì)除了漏導(dǎo)電流產(chǎn)生的損耗外，還有交變極化引起的損耗及結(jié)構(gòu)不均勻引起的損耗。由于交變電場轉(zhuǎn)變頻繁，電介質(zhì)的極化損耗一般比漏導(dǎo)損耗大，通常用損耗角正切來表示，tanδ。

根據(jù)損耗形成機(jī)理，介電損耗主要分為以下幾種：

1)電導(dǎo)損耗

實際應(yīng)用中的電介質(zhì)材料都不是理想的絕緣材料，介質(zhì)中總會存在少量的載流子，在外電場的作用下，載流子在兩個電極之間形成定向移動會引起微弱的電流一漏導(dǎo)電流，漏導(dǎo)電流引起的介電損耗被稱為電導(dǎo)損耗yob。因為所有的電介質(zhì)材料中都會或多或少存在載流子，所有電介質(zhì)材料都表現(xiàn)出電導(dǎo)損耗，并且電介質(zhì)材料的絕緣性能越差，載流子的定向移動越容易，形成的漏導(dǎo)電流越大，電導(dǎo)損耗值也就越大。

2)極化損耗

電介質(zhì)材料在電場作用下發(fā)生極化過程時，偶極極化和空間電荷極化的建立過程要克服一定阻力，從而伴隨一定的能量損耗，這類介電損耗被稱為極化損耗。極化損耗與外加交變電場的頻率變化有關(guān)，外加電場頻率較低時，一般可認(rèn)為不產(chǎn)生極化損耗，隨著外加電場頻率的提高，偶極距或者空間電荷的極化過程跟不上頻率的變化，極化與頻率變化不能同步，開始出現(xiàn)極化損耗，外加電場頻率繼續(xù)升高，偶極距或者空間電荷全無法做出響應(yīng)，極化損耗又會表現(xiàn)出減小的趨勢。

3)電離損耗

電離損耗是介電材料在外加強(qiáng)電場作用下發(fā)生失去電子的電離時發(fā)生的，因為電離過程在特定時間內(nèi)是不可逆過程，需要消耗一定的電能而產(chǎn)生損耗。通常情況下，電離損耗是由固體介電物質(zhì)中的氣體電離引起的，當(dāng)含有易電離氣體的固體介電物質(zhì)內(nèi)部局域電場強(qiáng)度超過其他電離所需要的強(qiáng)度時，氣體將發(fā)生電離而產(chǎn)生能量損耗，絕緣物質(zhì)的這種電離損耗往往是造成介電擊穿的重要原因之一。

4)結(jié)構(gòu)損耗

如果電介質(zhì)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均一，那么在極化過程中電介質(zhì)內(nèi)部的電場強(qiáng)度也會不均勻，內(nèi)部電場強(qiáng)度不均一會使得微觀偶極子的受力不均勻，由此帶來的能量損耗稱為結(jié)構(gòu)損耗。

對絕緣材料或者做電容器的電介質(zhì)材料來說，介電損耗大不僅引起介質(zhì)材料本身發(fā)熱，影響其使用機(jī)能，還會加速材料老化，減少材料壽命，因此要求越小越好。