Question

什么是变压器的介质损耗

Answer 1

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。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称为介质损耗角
　　电介质在交变电场作用下，所积累的电荷有两种分量：(1)有功功率。一种为所消耗发热的功率，又称同相分量；(2)无功功率，又称异相分量。异相分量与同相分量的比值即称为介质损耗正切值tanδ。 　　tanδ=1/WCR(式中W为交变电场的角频率；C为介质电容；R为损耗电阻)。介电损耗角正切值是无量纲的物理量。可用介质损耗仪、电桥、Q表等测量。对一般陶瓷材料，介质损耗角正切值越小越好，尤其是电容器陶瓷。仅仅只有衰减陶瓷是例外，要求具有较大的介质损耗角正切值。橡胶的介电损耗主要来自橡胶分子偶极化。在橡胶作介电材料时，介电损耗是不利的；在橡胶高频硫化时，介电损耗又是必要的，介质损耗与材料的化学组成、显微结构、工作频率、环境温度和湿度、负荷大小和作用时间等许多因素有关。
　　电介质中在交变电场作用下转换成热能的那部分能量。介质损耗根据形成的机理可分为弛豫损耗、共振损耗和电导损耗。弛豫损耗和共振损耗分别与电介质的弛豫极化和共振极化过程相联系，而电导损耗则与电介质的电导相联系。 　　弛豫损耗 当交变电场E 改变其大小和方向时，电介质极化的大小和方向随着改变。如电介质为极性分子组成(极性电介质)或含有弱束缚离子（这类偶极子和离子极化由于热运动造成,分别称为偶极子和热离子）,转向或位移极化需要一定时间（弛豫时间），电介质极化与电场就产生了相位差，由这种相位差而产生了电介质弛豫损耗Wg。如组成电介质的极性分子和热离子的弛豫时间τ比交变电场的周期T大得多，这些粒子就来不及建立极化，电介质弛豫极化就很小。在低频电场下，粒子的弛豫时间比T小得多,但由于单位时间改变方向的次数很小,电介质的弛豫损耗也很小。当交变电场频率时，介质损耗具有极大值（见图）。 介质损耗　弛豫极化过程在含有极性分子和弱束缚离子的液体和固体电介质中产生。对于含有极性基团的高分子聚合物，极性基团或一定长度分子链亦可产生转向极化形式的弛豫极化。液体电介质的弛豫损耗与粘度有关，对于极低粘度的水、酒精等极性电介质，弛豫损耗出现在厘米波段。弛豫损耗与温度、电场频率有关。 共振损耗与电导损耗 对于电子弹性位移极化和离子弹性位移极化,电介质可以看成是许多振子的集合,这些振子在电场作用下作受迫振动，并最终以热能方式损耗。当电场频率比振子频率高得多或低得多时，损失能量很少。只有当电场频率等于振子固有频率（共振）时，损失能量最大，故称电介质共振损耗。对于电子弹性位移极化，约在紫外频率波段，而对于离子位移极化，约在红外频率波段。 实际电介质均具有一定电导，由于贯穿电导电流引起的电介质损耗（焦耳损耗）称为电介质电导损耗，它与电场频率无关。 介质损耗因数 电介质损耗与该电介质无功功率之比值称为电介质损耗角正切 (tgδ)，又称介质损耗因数。理想电介质中电导损耗等于零,此时δ表示电位移D滞后电场强度E的角度。tgδ 图一
是用来衡量电介质损耗大小、材料品质的重要参数，因为电介质损耗W 可写成 图一中公式： 　　而单位体积电介质损耗为图二中公式： 图二
式中C为电介质电容,u为外施电压,ε0=8.85×10-12法/米，ε为电介质常数。亦有用ε·tgδ乘积表示电介质损耗的常数，称为介质损耗常数。 电介质损耗发热消耗能量并可能引起电介质的热击穿,因此在电绝缘技术中,特别是当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合,应尽可能采用tgδ较低的材料。但也有利用高频（一般为0.3～300兆赫）介质发热来干燥材料(木材、纸、陶瓷等)、加工塑料以及胶粘木材等。利用电介质加热的优点是加热速度快、加热均匀（介质彻体发热）、方便并能较易实现局部加热等。

Answer 2

　　1、变压器的介质损耗一般是指磁介质损耗。主要包括两部分：一部分是磁滞损耗，另一部分是涡流损耗。
磁滞损耗是因为铁芯存在“磁滞回线”，以至于感生电动势和磁化电流之间的相位差不等于90度了。我们知道，如果是90度，这个电流就是“无功”的了，现在不等于90度，相当于并联上了一个有功的电流成分。
涡流损耗同样也等效于并连上了一个有功的电流成分。
2、具体解释：
　　变压器正常工作时，二次侧电流和一次测电流的主要部分所产生的磁场是抵消的。抵消后剩下的磁场大致应该等于空载时（二次电流为零时）的磁场（假设忽略电阻和漏磁）。所以，我上面所说的“磁化电流”也就应该是等于变压器的空载电流了。
　　理想的情况，空载电流应该是比电压滞后90度，是“无功”的。但是有了上述损耗，这个滞后就不够90度了。这个滞后角的余角δ同样可以代表损耗的大小。其数学关系与草头蒜兄所说的电介质损耗非常相似。
变压器空载时，如果没有损耗，一次侧的输入特性应该相当于一个纯电感，有了损耗，输入电流就等效于在电感上又并联了一个电阻。tanδ应该等于这个等效电阻上的电流与电感上的电流之比。

Answer 3

对不起恕我直言：草头蒜兄所说好像不对：
(1)草头蒜兄所说的是电介质损耗，主要是电容性的设备上的；而楼主问的是变压器的介质损耗，应该主要是指磁介质损耗。
(2)草头蒜兄所说的“异相分量与同相分量的比值即称为介质损耗正切值tanδ。”这句话可能将分子分母说反了。理想的电容上的电流应该是只有无功成分，有了有功成分就是有“损耗”了，故有功成分应该是分子。公式tanδ=1/ωCR是对的。这里其实就是（1/R）和（ωC）之比，（1/R）正比于有功电流，（ωC）正比于无功电流。电介质损耗等效于一个电阻R与电容并联。

回到楼主的问题上。楼主问的应该主要是指磁介质损耗。
对于磁介质损耗，主要包括两部分：一部分是磁滞损耗，另一部分是涡流损耗。
磁滞损耗是因为铁芯存在“磁滞回线”，以至于感生电动势和磁化电流之间的相位差不等于90度了。我们知道，如果是90度，这个电流就是“无功”的了，现在不等于90度，相当于并联上了一个有功的电流成分。
涡流损耗同样也等效于并连上了一个有功的电流成分。

变压器正常工作时，二次侧电流和一次测电流的主要部分所产生的磁场是抵消的。抵消后剩下的磁场大致应该等于空载时（二次电流为零时）的磁场（假设忽略电阻和漏磁）。
所以，我上面所说的“磁化电流”也就应该是等于变压器的空载电流了。

理想的情况，空载电流应该是比电压滞后90度，是“无功”的。
但是有了上述损耗，这个滞后就不够90度了。这个滞后角的余角δ同样可以代表损耗的大小。
其数学关系与草头蒜兄所说的电介质损耗非常相似。

变压器空载时，如果没有损耗，一次侧的输入特性应该相当于一个纯电感，有了损耗，输入电流就等效于在电感上又并联了一个电阻。tanδ应该等于这个等效电阻上的电流与电感上的电流之比。

Answer 4

电
相位角
。反映
电介质
在
交变电场
作用下，
电位移
与
电场强度
的位相差。在交变电场作用下，根据
电场
频率
、介质
种类
的不同，其介电行为可能产生两种情况。对于
理想介质
电位移与电场强度在时间上没有
相位差
，此时
极化强度
与交变电场同
相位
，
交流电流
刚好超前
电压
π/2。对于实际介质而言，电位移与电场强度存在位相差。此时介质
电容器
交流电流超前电压的
相角
小于π/2。由此，
介质损耗角
等于π/2与介质电容器交流电流超差电压的相角之差。
　　介质损耗角是在交变电场下，电介质内流过的
电流
向量
和电压向量之间的夹角（即功率向量角ф）的余角δ，简称
介损
角。
　　介质损耗角（介损角）是一项反映
高压电气设备
绝缘性能的重要指标。介损角的变化可反映受潮、劣化变质或绝缘中
气体放电
等绝缘
缺陷
，因此测量介损角是研究绝缘老化
特征
及
在线监测
绝缘状况的一项重要内容。
　　介质损耗检测的意义及其注意问题
　　（1）在绝缘设计时，必须注意
绝缘材料
的tanδ
值。若tanδ
值过大则会引起严重发热，使绝缘加速老化，甚至可能导致热击穿。而在
直流电压
下，tanδ
较小而可用于制造直流或脉冲电容器。
　　（2）
值反映了绝缘的状况，可通过测量
tanδ=f(ф)的关系
曲线
来判断从良状态向劣化状态转化的进程，故tanδ的测量是
电气设备
绝缘试验
中的一个基本项目。
　　（3）通过研究温度对tanδ值的影响，力求在
工作温度
下的tanδ值为
最小值
而避开
最大值
。
　　（4）极化损耗随频率升高而增大，尤其电容器采用
极性
电介质时，其极化损耗随频率升高增加很快，当
电源
中出现高次（如3次、5次）谐波时，就很容易造成电容器绝缘材料因过热而击穿。
　　（5）用于冲击测量的
连接电缆
，其绝缘的tanδ必须很小，否则所测
冲击电压
通过电缆后将发生严重的
波形
畸变，影响到测量的准确性。
如果有这方面的技术疑难问题可以去
大比特论坛
询问

Answer 5

电机的电介质和介质损耗