介質(zhì)損耗
電介質(zhì)中在交變電場作用下轉(zhuǎn)換成熱能的那部分能量。介質(zhì)損耗根據(jù)形成的機理可分為弛豫損耗、共振損耗和電導(dǎo)損耗。弛豫損耗和共振損耗分別與電介質(zhì)的弛豫極化和共振極化過程相聯(lián)系,而電導(dǎo)損耗則與電介質(zhì)的電導(dǎo)相聯(lián)系。
弛豫損耗 當(dāng)交變電場E 改變其大小和方向時,電介質(zhì)極化的大小和方向隨著改變。如電介質(zhì)為極性分子組成(極性電介質(zhì))或含有弱束縛離子(這類偶極子和離子極化由于熱運動造成,分別稱為偶極子和熱離子),轉(zhuǎn)向或位移極化需要一定時間(弛豫時間),電介質(zhì)極化與電場就產(chǎn)生了相位差,由這種相位差而產(chǎn)生了電介質(zhì)弛豫損耗Wg。如組成電介質(zhì)的極性分子和熱離子的弛豫時間τ比交變電場的周期T大得多,這些粒子就來不及建立極化,電介質(zhì)弛豫極化就很小。在低頻電場下,粒子的弛豫時間比T小得多,但由于單位時間改變方向的次數(shù)很小,電介質(zhì)的弛豫損耗也很小。當(dāng)交變電場頻率時,介質(zhì)損耗具有極大值(見圖)。 介質(zhì)損耗 弛豫極化過程在含有極性分子和弱束縛離子的液體和固體電介質(zhì)中產(chǎn)生。對于含有極性基團的高分子聚合物,極性基團或一定長度分子鏈亦可產(chǎn)生轉(zhuǎn)向極化形式的弛豫極化。液體電介質(zhì)的弛豫損耗與粘度有關(guān),對于極低粘度的水、酒精等極性電介質(zhì),弛豫損耗出現(xiàn)在厘米波段。弛豫損耗與溫度、電場頻率有關(guān)。 共振損耗與電導(dǎo)損耗 對于電子彈性位移極化和離子彈性位移極化,電介質(zhì)可以看成是許多振子的集合,這些振子在電場作用下作受迫振動,并*終以熱能方式損耗。當(dāng)電場頻率比振子頻率高得多或低得多時,損失能量很少。只有當(dāng)電場頻率等于振子固有頻率(共振)時,損失能量*大,故稱電介質(zhì)共振損耗。對于電子彈性位移極化,約在紫外頻率波段,而對于離子位移極化,約在紅外頻率波段。 實際電介質(zhì)均具有一定電導(dǎo),由于貫穿電導(dǎo)電流引起的電介質(zhì)損耗(焦耳損耗)稱為電介質(zhì)電導(dǎo)損耗,它與電場頻率無關(guān)。 介質(zhì)損耗因數(shù) 電介質(zhì)損耗與該電介質(zhì)無功功率之比值稱為電介質(zhì)損耗角正切 (tgδ),又稱介質(zhì)損耗因數(shù)。理想電介質(zhì)中電導(dǎo)損耗等于零,此時δ表示電位移D滯后電場強度E的角度。tgδ 
圖一
是用來衡量電介質(zhì)損耗大小、材料品質(zhì)的重要參數(shù),因為電介質(zhì)損耗W 可寫成 圖一中公式:
而單位體積電介質(zhì)損耗為圖二中公式: 
圖二
式中C為電介質(zhì)電容,u為外施電壓,ε0=8.85×10-12法/米,ε為電介質(zhì)常數(shù)。亦有用ε·tgδ乘積表示電介質(zhì)損耗的常數(shù),稱為介質(zhì)損耗常數(shù)。 電介質(zhì)損耗發(fā)熱消耗能量并可能引起電介質(zhì)的熱擊穿,因此在電絕緣技術(shù)中,特別是當(dāng)絕緣材料用于高電場強度或高頻的場合,應(yīng)盡可能采用tgδ較低的材料。但也有利用高頻(一般為0.3~300兆赫)介質(zhì)發(fā)熱來干燥材料(木材、紙、陶瓷等)、加工塑料以及膠粘木材等。利用電介質(zhì)加熱的優(yōu)點是加熱速度快、加熱均勻(介質(zhì)徹體發(fā)熱)、方便并能較易實現(xiàn)局部加熱等。