1
1
四、夹层极化 U1
1
G1 U1
1
U 1
极化机G1 理G：2 C1
C1G11GU2G2 C2
U C2 C1 C2
U
U2 GU1G21GC2 1UC1C2 U
合闸时： 稳态时：
U1 C2 U2 t0 C1
U1
G2
U 2 t G1
当： 则：
1 2 1 2
U1 U1
U U 2 t 0
2 t
特点：
1、存在离子化合物中； 2、极化完成时间约为 l0-12-10-13s，与频率无关 3、极化程度与电场强度成正比 4、温度对离子式极化的影响，存在着相反的两种因素；
即离子间结合力随温度升高而降低，使极化程度增 加；但离子的密度随温度升高而减小，则使极化程 度降低。通常前一种因素影响较大 5、有极微量的能量损耗
电缆 r 小 可使电缆工作时充电电流减小
电机定子线圈槽出口和套管 r小,可提高沿面放电电压
2、多层介质的合理配合： 1E1 2 E2 电场分布与 成反比 组合绝缘采用适当的材料可使电场分布合理
3、研究介质损耗的理论依据：介质损耗与极化类型有关，损耗是绝缘 劣化和热击穿的主要原因
4、绝缘试验的理论依据：在绝缘预防性试验中通过测量吸收电流可以 反映夹层极化现象，能够判断绝缘受潮情况。吸收电荷将对人身构 成威胁
4.5 4.6 ~ 5.2
22 33 81
2.0 ~ 2.5 2.5 ~ 2.6 2.0 ~ 2.2 2.5 ~ 2.6 2.6 ~ 2.7
6.5 4.5 3.0 ~ 3.5 2.6 ~2.7
5~7 5.5 ~ 6.5
讨论电介质极化的意义：
1、选择绝缘：
电容器 r 大 电容器单位容量体积和重可减少
存在电压从新分配，电荷
在介质空间从新分布，夹层界 面由电荷堆积的过程，从而产 生电矩
高电压设备的绝 缘由几种不同的 材料组成，或介质不均匀，这种情况 会出现“夹层介质界面 极化”现象。
特点：
1、多层介质 2、只在低频下存在，夹层界面上电荷的堆积是通
过介质电导G完成的，其过程很缓慢，它的形成 时间从几十分之—秒到儿分钟，甚至有长达几小 时的。 3、与电场强度和温度有关 4、有能量损耗
电介质极化的概要
名称
产生极化的地方、 特征等
到达平衡 的时间
电子式极化 离子式极化 偶极子极化 夹层介质界面极化 空间电荷极化
任何物质的原子中 离子组成的物质 极性分子组成的物质 复合介质的交界面
电极近旁
10-15秒 10-13秒 10-10 ~ 10-2秒 数秒 ~ 数日 数秒 ~ 数日
发生极化的原因 束缚电荷的位移 自由电子的移动
研究电介质电气性能意义
设备绝缘的基础 超高压大容量的发展 新材料促进了电力工业的进步 加强绝缘材料的研究，促进科技发展
电介质电气性能的划分
四个电气性能：电介质极化特性、电介质损耗特性、 电气传导特性、电气击穿特性
介 电 特 性：
电介质极化机理，主要物理量为介电常数ε 电介质损耗机理，主要物理量为介损tgδ
能产生，与频率无关
当物质原子里的电子轨道受
4、极化强度与电矩的大小成正比， 且随着外电场的增强而增大
5、与温度基本无关 6、不引起能量损耗
到外电场 E 的作用时，其负电荷 作用中心相对于原子核产生位移， 形成电矩，称电子的位移极化。
二、离子的位移极化
极化机理：
在外电场作用下，正、负离子发生偏移，使整个分子呈现极 性，正负离子的中心之间产生电矩，称离子的位移极化
几种介电质的介电常数
材料类别 气体介质（标准大气条件）
弱极性
液体介质
极性
强极性
固体介质
中性或 弱极性
极性
离子性
名称
空气
变压器油 硅有机液体
蓖麻油 氯化联苯
丙酮 酒精 水
石蜡 聚苯乙烯 聚四氯乙烯
松香 沥青
纤维素 胶水 电常数εr（20℃）
1.00058
2.2 ~ 2.5 2.2 ~ 2.8
电子位移极化 离子位移极化 转向极化 夹层介质界面极化 空间电荷极化
一、电子的位移极化
特点：
极化机理：
No 1、电子位移极化存在于一切气体、 液体及固体介质中 2、具有弹性，当外电场去掉后，
依靠正、负电荷间的吸引力，
作用中心又马上会重合，对
Image 外不显电性
3、极化速度快，10--14~10--15秒， 在各种频率的交变电场下均
三、极性分子的转向极化
极化机理：
E=0
(a)无外电场
E
-
+ +
-+ -+
-+ -+
-+ -+
-
+
+ -+ -+ -+ -
(b)有外电场
在外电场作用下，原来杂乱分布的极性分子顺电场方向定向排 列，对外显示出极性，称极性分子的转向极化
特点：
1、极性共价化和物 2、极化完成时间约为 l0-6-10-2s，甚至更长，与频率有关，
Q' — 由电介质极化引起的 束缚电荷
一、极化现象
电介质原先不显电性，放入到电场时，由于电场的作 用电介质内部物理结构发生变化，结果导致电介质内 部电荷分布发生变化，出现束缚电荷，整体上对外显 现电性。这个过程称作极化
+ + + + + + + E0
极化前
--- - - --
极化后
电介质的极化有五种基本形式：
有可能跟不上交变电场的变化，使极化率减小 3、与外加电场有关，外电场越强，极性分子的转向排列就
越整齐，转向极化就越强 4、与温度有关，对于极性气体介质：温度高时，分子热
运动加剧，妨碍极性分子沿电场方向取向，使极化减弱。 对于液体、固体介质：则温度过低时，由于分子间联系 紧(例如粘度很大)，分子难以转向．极化较弱。所以极 性液体、固体介质在低温下先随温度的升高极化加强， 以后当热运动变得较强烈时，极化又随温度上升而减小 5、有能量损耗
五、空间电荷极化
极化机理：正负离子移动 介质类型：含离子和杂质离子的介质 建立极化时间：很长 极化程度影响因素：
电场强度（有关） 电源频率（低频下存在） 温度（有关） 极化弹性：非弹性； 消耗能量：有
E
_ _
_-
+ ++
空间电荷极化
特点：
1、主要在含离子和杂质离子的介质中发生 2、过程较慢 3、有能量损耗 4、时间很长，仅在低频率下存在
电气传导特性： 主要物理量为绝缘电导和泄漏电流 电气击穿特性： 主要物理量为击穿场强
一、电介质的极化及 介电常数
极化现象
平板真空电容器电容量：
C0
Q0 U
0A
d
插入固体电解质后电容量：
C Q0 Q' A
U
d
相对介电常数：
r
0
C C0
Q0 Q' Q0
相对介电常数是反映电介 质极化程度的物理量