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介质损耗怎样计算_介质损耗计算公式

2018-03-20 10:03 次阅读

介质损耗因数(dielectriclossfactor)指的是衡量介质损耗程度的参数。介质损耗(dielectricloss)指的是绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失,简称介损。

1、介质损耗

什么是介质损耗:绝缘材料在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失,简称介损。

2、介质损耗角δ

在交变电场作用下,电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。简称介损角。

介质损耗因数详细介绍

1、介质损耗正切值tgδ

介质损耗怎样计算_介质损耗计算公式

介质损耗因数图册又称介质损耗因数,是指介质损耗角正切值,简称介损角正切。介质损耗因数的定义如下:

如果取得试品的电流相量和电压相量:总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成,因此:这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此现在的数字化仪器从本质上讲,是通过测量δ或者Φ得到介损因数。测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。绝缘能力的下降直接反映为介损增大。进一步就可以分析绝缘下降的原因,如:绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。测量介损的同时,也能得到试品的电容量。如果多个电容屏中的一个或几个发生短路断路,电容量就有明显的变化,因此电容量也是一个重要参数。

2、功率因数cosΦ功率因数是功率因数角Φ的余弦值,意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P所占的比重。

功率因数的定义如下:有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ),而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。一般cosΦ《tgδ,在损耗很小时这两个数值非常接近。

3、高压电容电桥高压电容电桥的标准通道输入标准电容器的电流、试品通道输入试品电流。通过比对电流相位差测量tgδ,通过出比电流幅值测量试品电容量。因此用电桥测量介损还需要携带标准电容器、升压PT和调压器。接线也十分烦琐。

介质损耗怎样计算_介质损耗计算公式

水轮发电机定子线棒介质损耗因数合成计算的研究图册4、高压介质损耗测量仪简称介损仪,是指采用电桥原理,应用数字测量技术,对介质损耗角正切值和电容量进行自动测量的一种新型仪器。一般包含高压电桥、高压试验电源和高压标准电容器三部分。AI-6000利用变频抗干扰原理,采用傅立叶变化数字波形分析技术,对标准电流和试品电流进行计算,抑制干扰能力强,测量结果准确稳定。5、外施使用外部高压试验电源和标准电容器进行试验,对介损仪的示值按一定的比例关系进行计算得到测量结果的方法。

6、内施使用介损仪内附高压电源和标准器进行试验,直接得到测量结果的方法。

7、正接线用于测量不接地试品的方法,测量时介损仪测量回路处于地电位。

8、反接线用于测量接地试品的方法,测量时介损仪测量回路处于高电位,他与外壳之间承受全部试验电压。

9、常用介损仪的分类现常用介损仪有西林型和M型两种,QS1和AI-6000为西林型。

10、常用抗干扰方法在介质损耗测量中常见抗干扰方法有三种:倒相法、移相法和变频法。AI-6000采用变频法抗干扰,同时支持倒相法测量。

11、准确度的表示方法tgδ:±(1%D+0.0004)Cx:±(1%C+1pF)+前表示为相对误差,+后表示为绝对误差。相对误差小表示仪器的量程线性度好,绝对误差小表示仪器的误差起点低。校验时读数与标准值的差应小于以上准确度,否则就是超差。

12、抗干扰指标抗干扰指标为满足仪器准确度的前提下,干扰电流与试验电流的最大比例,比例越大,抗干扰性能越好。AI-6000在200%干扰(即I干扰/I试品≤2)下仍能达到上述准确度。

3、介质损耗计算公式

电介质在恒定电场作用下,介质损耗的功率为

W=U2/R=(Ed)2S/ρd=σE2Sd

定义单位体积的介质损耗为介质损耗率为

ω=σE2

在交变电场作用下,电位移D与电场强度E均变为复数矢量,此时介电常数也变成复数,其虚部就表示了电介质中能量损耗的大小。

介质损耗怎样计算_介质损耗计算公式

D,E,J之间的相位关系图

如图所示,从电路观点来看,电介质中的电流密度为

J=dD/dt=d(εE)/dt=Jτ+iJe

式中Jτ与E同相位。称为有功电流密度,导致能量损耗;Je,相比较E超前90°,称为无功电流密度。

定义

tanδ=Jτ/Je=ε〞/εˊ

式中,δ称为损耗角,tanδ称为损耗角正切值。

损耗角正切表示为获得给定的存储电荷要消耗的能量的大小,是电介质作为绝缘材料使用时的重要评价参数。为了减少介质损耗,希望材料具有较小的介电常数和更小的损耗角正切。损耗因素的倒数Q=(tanδ)-1在高频绝缘应用条件下称为电介质的品质因素,希望它的值要高。

tanδ被称为介质损耗角的正切,它是交流电压下电介质中的有功分量和无功分量的比值,是一个无量纲的数,反应的是电介质内单位体积中能量损耗的大小。

介质损耗

介质损耗怎样计算_介质损耗计算公式

介质损耗与外施电压、电源频率、介质电容C和介质损耗因数tanδ成正比。但是用介质损耗P表示介质品质的优劣是不方便的,因为,P值和试验电压、介质尺寸(形状、大小、厚度等)等因素有关,不同设备间难以互相比较,因此也不能准确的反映电介质的绝缘状况。而当外加电压、频率一定时,介质损耗仅与介质的等值电容和介质损耗因数有关,对于一定结构及形成的电介质,等值电容是定值,因此tanδ就完全反映了介质损耗情况,可以用来评价高压电力设备的绝缘水平,它是仅取决于材料的特性而与材料尺寸无关的物理量。所以,在工程上选用介质损耗角的正切tanδ的值来判断介质的品质,表征电介质的损耗大小。

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