介質損耗（介電常數(shù)介質損耗測試儀）

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介質損耗測試儀，體積電阻率表面電阻率測試儀

介質損耗：絕緣材料在電場作用下，由于介質電導和介質極化的滯后效應，在其內部引起的能量損耗。也叫介質損失，簡稱介損。在交變電場作用下，電介質內流過的電流相量和電壓相量之間的夾角（功率因數(shù)角Φ）的余角δ稱為介質損耗角

電介質在交變電場作用下，所積累的電荷有兩種分量：（1）有功功率。一種為所消耗發(fā)熱的功率，又稱同相分量；（2）無功功率，又稱異相分量。同相分量與異相分量的比值（有功功率與無功功率的比值）即稱為介質損耗正切值tanδ。

tanδ=1/WCR（式中W為交變電場的角頻率；C為介質電容；R為損耗電阻）。介電損耗角正切值是無量綱的物理量。可用介質損耗儀、電橋、Q表等測量。對一般陶瓷材料，介質損耗角正切值越小越好，尤其是電容器陶瓷。僅僅只有衰減陶瓷是例外，要求具有較大的介質損耗角正切值。橡膠的介電損耗主要來自橡膠分子偶極化。在橡膠作介電材料時，介電損耗是不利的；在橡膠高頻硫化時，介電損耗又是必要的，介質損耗與材料的化學組成、顯微結構、工作頻率、環(huán)境溫度和濕度、負荷大小和作用時間等許多因素有關。

電介質中在交變電場作用下轉換成熱能的那部分能量。介質損耗根據(jù)形成的機理可分為弛豫損耗、共振損耗和電導損耗。弛豫損耗和共振損耗分別與電介質的弛豫極化和共振極化過程相，而電導損耗則與電介質的電導相。

弛豫損耗 　當交變電場E 改變其大小和方向時，電介質極化的大小和方向隨著改變。如電介質為極性分子組成（極性電介質）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）,轉向或位移極化需要一定時間（弛豫時間），電介質極化與電場就產(chǎn)生了相位差，由這種相位差而產(chǎn)生了電介質弛豫損耗Wg。如組成電介質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,電介質的弛豫損耗也很小。當交變電場頻率時，介質損耗具有極大值（見圖）。 介質損耗　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)生轉向極化形式的弛豫極化。液體電介質的弛豫損耗與粘度有關，對于極低粘度的水、酒精等極性電介質，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。

　共振損耗與電導損耗 　對于電子的彈性位移極化和離子的彈性位移極化,電介質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zui終以熱能方式損耗。當電場頻率比振子頻率高得多或低得多時，損失能量很少。

只有當電場頻率等于振子固有頻率（共振）時，損失能量zui大，故稱電介質共振損耗。對于電子的彈性位移極化，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。 　

實際電介質均具有一定電導，由于貫穿電導電流引起的電介質損耗（焦耳損耗）稱為電介質電導損耗，它與電場頻率無關。 　介質損耗因數(shù) 　電介質損耗與該電介質無功功率之比值稱為電介質損耗角正切 （tgδ），又稱介質損耗因數(shù)。理想電介質中電導損耗等于零,此時δ表示電位移D滯后電場強度E的角度。tgδ

圖一

是用來衡量電介質損耗大小、材料品質的重要參數(shù)，因為電介質損耗W 可寫成 圖一中公式：而單位體積電介質損耗為圖二中公式：

圖二

式中C為電介質電容,u為外施電壓,ε0=8.85×10-12法/米，ε為電介質常數(shù)。亦有用ε·tgδ乘積表示電介質損耗的常數(shù)，稱為介質損耗常數(shù)。 　

電介質損耗發(fā)熱消耗能量并可能引起電介質的熱擊穿,因此在電絕緣技術中,特別是當絕緣材料用于高電場強度或高頻的場合,應盡可能采用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。利用電介質加熱的優(yōu)點是加熱速度快、加熱均勻（介質徹體發(fā)熱）、方便并能較易實現(xiàn)局部加熱等。

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