电介质的极化二
23页1、电气试验的基本知识主讲:于兰芝CONTENTS绝缘材料的电气性能01.气体绝缘材料及其击穿特性02.液体绝缘材料及其击穿特性03.固体绝缘材料及其击穿特性04.问题导入问题导入1 11977年一次雷电直击广西某电视塔顶,塔顶上的微波机损坏,雷电过电压波通过塔上引线把高电位引入发射机房,致使发射机、载波机、电源设备等都受到严重损坏,停播数日之久问题导入问题导入2 21997年一次闪电,雷电过电压波通过电话线引入广西大学网络中心机房,致使Modem池和拨号服务器损坏由直击雷或雷电感应突然加到电力系统中,使电气设备所承受的电压远远超过其额定值。大气过电压可以分为直击雷过电压和感应雷过电压。电力系统遭受大气过电压后,可使输配电线路及电气设备的绝缘发生击穿或闪络,造成停电以致危害人的生命安全雷电产生强大电流,瞬间通过物体时产生高温,引起燃烧、熔化;触及人畜时,会造成人畜伤亡01绝缘材料的电气性能1过电压对电力系统的危害是很大,容易使电气设备的绝缘发生击穿或闪络,造成停电以致危害设备和人的生命安全,如何进行电气设备的绝缘防护?正常运行条件下的工频电压:设备在运行中长期作用在其绝缘上的电压。在电力系
2、统中的工作电压都不能超过最高工作电压。最高工作电压:是指在设备相对地绝缘的电压。对于3220KV等级的为1.15倍,330KV以上的为1.1倍。例如对于220KV电网的最高工作电压为220*1.15/1.732=146KV(有效值)由于操作、故障、或其他原因在系统中引起过渡过程的过电压。(内部过电压)由于雷电放电在系统中引起的过电压。(大气过电压)发布讨论01电气设备的绝缘特性及诊断1绝缘的概念:将不同电位的导体分开,使之在电气上不相连接。具有绝缘作用的材料称为电介质或绝缘材料。电介质的分类:按状态分为气体、液体和固体三类。学习情境学习情境1 1:电气设备的绝缘性能及诊断:电气设备的绝缘性能及诊断在电场作用下电介质会产生许多物理现象,如极化、电导、游离、损耗和击穿放电等现象,正确理解和认识这些现象,对我们进行绝缘结构的合理设计、绝缘材料的合理利用以及对绝缘性能的准确评估有着非常重要的意义。01绝缘材料的电气性能1任务一电介质的极化01绝缘材料的电气性能1【学习任务】了解电介质在电场作用下的极化了解电介质在电场作用下的极化现象,熟悉各类电介质极化的特点,了解介电现象,熟悉各类电介质极化的
3、特点,了解介电常数的物理意义及电介质极化在工程上的意义。常数的物理意义及电介质极化在工程上的意义。01电介质的极化1.1当有外电场作用时,均匀介质内部各处仍呈电中性,但在介质表面要出现异号电荷(靠近正极板的表面出现负电荷,靠近负极板的表面出现正电荷),这种电荷不能离开电介质到其它带电体,也不能在电介质内部自由移动,我们称它为束缚电荷。它不象导体中的自由电荷能用传导方法将其引走。因此,在外电场作用下,电介质表面出现束缚电荷的现象,我们称为极化。01电介质的极化1.1无论何种结构的电介质,在没有外电场作用时,内部的正、负电荷处于相对平衡状态,整体上对外没有极性。极化的概念:极化的概念:在外电场作用下,电介质的表面上出现束缚电荷的现象叫做电介质极化。极化的形式:极化的形式:电子式极化、离子式极化偶极子式极化、夹层式极化一、极化的概念和极化的形式一、极化的概念和极化的形式01电介质的极化1.1任何电介质都是由原子组成,原子为带正电荷的原子核和带负电荷的外层电子组成,其电荷量相等,正、负电荷作用中心重合,对外不显电性。而在外电场作用下,原子外层电子轨道相对于原子核产生位移,其正、负电荷作用中心不
4、再重合,对外呈现出一个电偶极子的状态。电子式极化:由于电子发生相对位移而电子式极化:由于电子发生相对位移而发生的极化。发生的极化。特点:时间短,弹性极化,无能量损耗存在于一切材料中存在于一切材料中01电介质的极化1.1离子式极化离子式极化离子式极化发生于离子结构的电介质中。固体无机化合物(如云母、陶瓷、玻璃等)多属于离子结构。在无外电场作用时,每个分子的正、负离子的作用中心是重合的,故不呈现极性。在外电场作用下,正、负离子偏移其平衡位在外电场作用下,正、负离子偏移其平衡位置,作用中心不再重合,使整个分子呈现极置,作用中心不再重合,使整个分子呈现极性。性。特点:时间短,弹性极化,无能量损耗存在于离子结构物质中存在于离子结构物质中01电介质的极化1.1有些电介质具有固有的电矩,即正、负电荷作用中心永不重合,这种分子称为极性分子,这种电介质称为极性电介质,例如胶木、橡胶、纤维素、蓖麻油、氯化联苯等。每个极性分子都是偶极子,具有一定的电矩,但当不存在外电场时,这些偶极子因热运动而杂乱无序地排列着,宏观电矩等于零,整个介质对外并不表现出极性偶极子式极化偶极子式极化出现外电场后偶极子沿电场方向转动
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