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介質損耗測試儀:
介電損耗:
在交變電場中,電介質極化所產生的偶極距將隨電場方向的變化而改變方向,構成偶極距的帶電微粒或極性分子則須隨之移動位置或轉動方向。這種移動或者轉動都會與周圍物質產生作用一需克服與周圍物質間的摩擦力而做功、發熱,這部分使電介質發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,介電損耗都會發生。在直流電場下,主要表現為電導損耗,由漏導電流產生。在交變電場中,電介質除了漏導電流產生的損耗外,還有交變極化引起的損耗及結構不均勻引起的損耗。由于交變電場轉變頻繁,電介質的極化損耗一般比漏導損耗大,通常用損耗角正切來表示,tanδ。
根據損耗形成機理,介電損耗主要分為以下幾種:
1)電導損耗
實際應用中的電介質材料都不是理想的絕緣材料,介質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電流,漏導電流引起的介電損耗被稱為電導損耗yob。因為所有的電介質材料中都會或多或少存在載流子,所有電介質材料都表現出電導損耗,并且電介質材料的絕緣性能越差,載流子的定向移動越容易,形成的漏導電流越大,電導損耗值也就越大。
2)極化損耗
電介質材料在電場作用下發生極化過程時,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,外加電場頻率較低時,一般可認為不產生極化損耗,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,開始出現極化損耗,外加電場頻率繼續升高,偶極距或者空間電荷全無法做出響應,極化損耗又會表現出減小的趨勢。
3)電離損耗
電離損耗是介電材料在外加強電場作用下發生失去電子的電離時發生的,因為電離過程在特定時間內是不可逆過程,需要消耗一定的電能而產生損耗。通常情況下,電離損耗是由固體介電物質中的氣體電離引起的,當含有易電離氣體的固體介電物質內部局域電場強度超過其他電離所需要的強度時,氣體將發生電離而產生能量損耗,絕緣物質的這種電離損耗往往是造成介電擊穿的重要原因之一。
4)結構損耗
如果電介質材料內部結構不均一,那么在極化過程中電介質內部的電場強度也會不均勻,內部電場強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構損耗。
對絕緣材料或者做電容器的電介質材料來說,介電損耗大不僅引起介質材料本身發熱,影響其使用機能,還會加速材料老化,減少材料壽命,因此要求越小越好。
介質損耗測試儀—介電性能:
介電性能是指在電場作用下,表現出對靜電能的儲蓄和損耗的性質,該詞通常用介電常數和介質損耗來表示。材料應用高頻技術時,如實木復合地板采用高頻熱壓時介電性能是非常重要的性質。介質在外加電場時會產生感應電荷而削弱電場,原外加電場(真空中)與最終介質中電場比值即為介電常數(permittivity),又稱透電率。
無機介質材料表現出來的介電性能的應用中,還涉及到介電常數、介電損耗因子和介電強度等。
介電常數又叫介質常數、介電系數或電容率,它是表示絕緣能力特性的一個系數,以字母ε表示,單位為法/米
如果有高介電常數的材料放在電場中,場的強度會在電介質內有可觀的下降。
損耗:
因子僅與介質有關,其大小可作為絕緣材料的判據。
介質由介電狀態變為導電狀態的臨界電場強度稱為介電強度。
常見溶劑的介電常數 :
H?O (水) 78.5
HCOOH (甲酸) 58.5
CH?COOH(乙酸)6.15
CH?COOC?H?(乙酸乙酯)6.02
HCON(CH?)?(N,N-二甲基甲酰胺)36.7
CH?OH (甲醇) 32.7
C?H?OH (乙醇) 24.5
CH?CH?CH?-OH(正丙醇)20.1
CH?CH?CH?CH?-OH(正丁醇)17.8
n-C?H??OH (正己醇)13.3
CH?COCH? (丙酮) 20.7
C?H?(苯) 2.28
CCl? (四氯化碳) 2.24
n-C?H??(正己烷)1.88
CH?SOCH?(二甲基亞砜,DMSO)47.2
特性:
是指物質分子中的束縛電荷(只能在分子線度范圍內運動的電荷)對外加電場的響應特性,它主要由相對介電常數εr'、相對介質損耗因數εr〃、介質損耗角正切tanδ和介質等效阻抗等參數來表征。
油和水(純凈的水)都屬絕緣體。但純凈的水的介電性能遠遠高于油。拿相對介電常數來講,水的介電常數是81,而變壓器油的在3-5之間。
高聚物:
高聚物的介電性能是指高聚物在電場作用下,表現出對靜電能的儲存和損耗的性質,通常用介電常數和介電損耗來表示。
(1)介電極化
絕大多數高聚物是優良的電絕緣體,有高的電阻率,低介電損耗、高的耐高頻性和高的擊穿強度。但在外電場作用下,或多或少會引起價電子或原子核的相對位移,造成了電荷的重新分布,稱為極化。主要有以下幾種極化:(1)電子極化,(2)原子極化,(3)偶極極化。前兩種產生的偶極矩稱誘導偶極矩,后一種為yong久偶極矩的取向極化。
(2)介電損耗
聚合物在交變電場中取向極化時,伴隨著能量消耗,使介質本身發熱,這種現象稱為聚合物的介電損耗。
常用復數介電常數來同時表示介電常數和介電損耗兩方面的性質:
(3)影響介電性的因素
① 結構
分子極性越大,一般來說 和 都增大。而其中 還對極性基團的位置敏感,極性基團活動性大的(比如在側基上), 較小。
交聯、取向或結晶使分子間作用力增加, 減少;支化減少分子間作用力, 增加。
② 頻率和溫度
與力學松弛相似
③ 外來物的影響
增塑劑的加入使體系黏度降低,有利于趨向極化,介電損耗峰移向低溫。極性增塑劑或導電性雜質的存在會使 和都增大。
聚合物在作電工絕緣材料或電容器材料使用時,要求其介電損耗越小越好,相反在塑料高頻焊接或高頻“熱處理"等情況下,要求 大一些才好。