关于介质损耗的一些基本概念
关于介质损耗的一些基本概念（泛华电子）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。
3、介质损耗正切值tgδ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，则可以得到如下相量图：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。
4、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。
5、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。
国内常见高压电容电桥有：6、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。
国内常见高压介质损耗测量仪有：7、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。
8、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。
9、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。
10、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。
11、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。
12、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。
13、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。
14、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。
介损与频率的关系及变频测量原理（泛华电子）1、变频测量原理干扰十分严重时，变频测量能得到准确可靠的结果。
例如用55Hz 测量时，测量系统只允许55Hz 信号通过，50Hz 干扰信号被有效抑制，原因在于测量系统很容易区别不同频率，由下述简单计算可以说明选频测量的效果：两个频率相差1倍的正弦波叠加到一起，高频的是干扰，幅度为低频的10倍：Y=1.234sin(x+5.678°)+12.34sin(2x+87.65°)在x=0/90/180/270°得到4个测量值Y 0=12.4517，Y 1= -11.1017，Y 2=12.2075，Y 3= -13.5576，计算A=Y 1 - Y 3=2.4559，B=Y 0 - Y 2=0.2442，则：这刚好是低频部分的相位和幅度，干扰被抑制。
实际波形的测量点多达数万，计算量很大，结果反映了波形的整体特征。
2、频率和介损的关系任何有介损的电容器都可以模拟成RC 串联和并联两种理想模型： (1) 并联模型认为损耗是与电容并连的电阻产生的。
这种情况RC 两端电压相等：有功功率，无功功率 ，因此并联模型其中ω＝2πf ，f 为电源频率。
可见，如果用真正用一个纯电阻和一个纯电容模拟介损的话，它与频率成反比。
当R=∞时，没有有功功率，介损为0。
这种方法常用于试验室模拟10％以上的大介损，或用于制做标准介损器。
(2) 串联模型认为损耗是与电容串连的电阻产生的。
这种情况电路的电流相等：有功功率，无功功率，因此串联模型由上分析可知，串联模型tg δ=2πfRC ，并联模型tg δ=1/(2πfRC)，R 和C 基本不变，f 是变化量。
把45Hz 、50Hz 、55Hz 分别代入公式，可看到tg δ分别随频率f 成正比和反比。
如下图所示，f 对完全正比和完全反比两种模型影响较大。
但实际电容器是多种模型交织的混合模型，此时f 的影响就小。
3. 实际电容试品： (1) 固定频率下测量实际电容试品在一个固定频率下，即可以用串连模型也可以用并联模型表示。
例如50Hz 下，下面两个电路对外呈现的特性完全一样：高压电容电桥的基本工作原理（泛华电子）（1）西林电桥调节R3、C4使电桥平衡，此时a、b两点电压相等，即R3、C4两端电压相等。
因为交流电路中电容阻抗为。
电路中R4、C4的并联阻抗为两者倒数和的倒数按阻抗元件分压原理，不难得到：两边取倒数得：按复数相等实部、虚部分别相等的规定得到按串连模型介损定义：,由于R4是固定的可以从C4刻度盘上读出介损，通过R3、R4、Cn可以计算Cx。
采用这个原理的仪器有现场用的QS1、试验室用的2801等。
（2）M型电桥将试品改为并联模型。
注意到Ir与Icx、Icn差90度：调节R4使Uw最小。
这时IcnR4=IcxR3, Uw=IrR3，因此：由于a、b间电压没有完全抵消，因此M型电桥也称为不平衡电桥。
Uw测量的是绝对值，小介损时电压很低，难以保证测量精度。
（3）数字电桥数字电桥的测量回路还是一个桥。
R3、R4两端的电压经过A/D采样送到计算机，求得:进一步可求得试品介损和电容量。
数字电桥的最大优势在于：可以实现自动测量，可以补偿所有原理性误差，没有复杂的机械调节部件，测量以软件为主，性能十分稳定。
测量介损时常用的抗干扰方法（泛华电子）1、干扰源介损测量受到的主要干扰是感应电场产生的工频电流。
无论何种测量方式，它都会进入桥体：一般介损仪都能抗磁场干扰，因为内部的升压变压器就是一个强烈的磁场干扰源。
2、倒相法测量一次介损，然后将试验电源倒相180度再测量一次，然后取平均值。
倒相法是抗干扰最简单的方法，也是效果最差的方法。
因为两次测量之间干扰电流或试品电流的幅度会发生波动，会引起明显误差。
一般干扰电流不超过试验电流2％时，这种方法是很有效的。
3、移相法一种方法是采用大功率移相电源，调整试验高压的相位，使试品电流与干扰电流方向相同或相反，这样干扰电流影响减小，再配合倒相测量，能大大提高测量精度。
另一种方法是采用小功率移相电源，从R3桥臂上抵消干扰电流，再配合倒相测量，能大大提高测量精度。
通常在升压之前先检测干扰电流的大小和方向，然后调整移相电源。
由于测量过程中无法再了解干扰的信息，因此测量过程中干扰或电源发生相位波动，仍会引起明显误差。
一般干扰电流不超过试验电流20％时，这种方法是很有效的。
4、变频法干扰十分严重时，变频测量能得到准确可靠的结果。
例如用55Hz测量时，测量系统只允许55Hz信号通过，50Hz干扰信号被有效抑制，原因在于测量系统很容易区别不同频率，由下述简单计算可以说明变频测量的效果：两个频率相差1倍的正弦波叠加到一起，高频的是干扰，幅度为低频的10倍：Y=1.234sin(x+5.678°)+12.34sin(2x+87.65°)在x=0/90/180/270°得到4个测量值Y0=12.4517，Y1= -11.1017，Y2=12.2075，Y3= -13.5576，计算A=Y1- Y3=2.4559，B=Y0- Y2=0.2442，则：这刚好是低频部分的相位和幅度，干扰被完全抑制。
变频测量时，仪器需要知道的唯一信息是干扰频率。
因为仪器供电频率就是干扰频率，整个电网的频率是一样的。
仪器在测量中可以动态实时跟踪干扰频率，将数字滤波器的吸收点时刻调整到干扰频率上。
而干扰信号的幅值和相位变化对这种测量是没有影响的。
表面泄漏或屏蔽不良引起正接线测量介质损耗减小的分析（泛华电子）用末端屏蔽法测量电磁式PT 、正接线测量CT 或变压器套管，有时会出现介损极小或负值的现象，这主要是绝缘受潮、表面泄漏或屏蔽不良引起的，可分析如下：示意图等效电路图CX：试品C1：高压端对瓷套的杂散电容C2：低压端对瓷套的杂散电容R：瓷套表面泄漏对地电阻1：为试验电压2：为仪器输入这样，C1、C2、R形成T形网络，由于C1和R微分移相作用，使通过C2的电流超前，而使介损减小。
设1为外加电压U、2接地电位，流过2的电流为：介质损耗因数为实部电流与虚部电流之比，由于第一项为负值，故介损因数减小。
以CX=120pF，C1=1pF，C2=0.1pF，R=1000MΩ，CX无介损，按上式计算，T形网络引起的附加介损为：-0.025%同理，检修用脚手架及包装箱引起正接线测量介质损耗减小：试品对包装箱形成杂散电容，也形成T型网络干扰。
解决方法：1、擦干净瓷套表面的脏污。
2、在阳光下曝晒试品或加热烤干瓷套，变压器套管吹干中间三裙。
3、高压线尽量水平拉远，不要贴近瓷套表面。
4、改用末端加压法或常规法测量电磁式PT。
5、新设备吊装前试验时，一定要拆掉包装箱和脚手架，移开木梯，解开绳套。
做变压器套管时一定要放在套管架上试验，不能斜靠在墙上或躺放在地上。
为什么升压显示不到10kV--仪器防"容升效应"电压自校正技术的介绍（泛华电子）AI-6000介损测试仪在升压测量时，尤其是测量大容量试品（>1000P，如变压器试品），用户有时看到升不到10kV（如9.8kV、9.5kV）的现象，而测量结束后打印的测量电压已到10kV，这就是仪器启动了防“容升”电压自校正技术。
仪器内部升压变压器(L)和试品电容(C)，形成了一个LC回路，回路内电压会抬高，这就是“容升效应”。
介质损耗详解.pdf
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简在交变电场作用下，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)。
称介损角。
3、介质损耗正切值tgδ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，则可以得到如下相量图：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。
4、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:在损一般cosΦ<tgδ，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。
有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ)，耗很小时这两个数值非常接近。
(1) 容量与误差:实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围.一般使用的容量误差有:J级±5%,K级±10%,M级±20%.精密电容器的允许误差较小,而电解电容器的误差较大,它们采用不同的误差等级.常用的电容器其精度等级和电阻器的表示方法相同.用字母表示:D级—±0.5%;F级—±1%;G级—±2%;J级—±5%;K级—±10%;M级—±20%.(2) 额定工作电压:电容器在电路中能够长期稳定、可靠工作,所承受的最大直流电压,又称耐压.对于结构、介质、容量相同的器件,耐压越高,体积越大.(3) 温度系数:在一定温度范围内,温度每变化1℃,电容量的相对变化值.温度系数越小越好.(4) 绝缘电阻:用来表明漏电大小的.一般小容量的电容,绝缘电阻很大,在几百兆欧姆或几千兆欧姆.电解电容的绝缘电阻一般较小.相对而言,绝缘电阻越大越好,漏电也小.(5) 损耗:在电场的作用下,电容器在单位时间内发热而消耗的能量.这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗.通常用损耗角正切值来表示.(6) 频率特性:电容器的电参数随电场频率而变化的性质.在高频条件下工作的电容器,由于介电常数在高频时比低频时小,电容量也相应减小.损耗也随频率的升高而增加.另外,在高频工作时,电容器的分布参数,如极片电阻、引线和极片间的电阻、极片的自身电感、引线电感等,都会影响电容器的性能.所有这些,使得电容器的使用频率受到限制.不同品种的电容器,最高使用频率不同.小型云母电容器在250MHZ以内;圆片型瓷介电容器为300MHZ;圆管型瓷介电容器为200MHZ;圆盘型瓷介可达3000MHZ;小型纸介电容器为80MHZ;中型纸介电容器只有8MHZ.不同材质电容器,最高使用频率不同.COG(NPO)材质特性温度频率稳定性最好,X7R次之,Y5V(Z5U)最差.贴片电容的材质规格贴片电容目前使用NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的材质规格,不同的规格有不同的用途.下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意.不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法,这里我们引用的是敝司三巨电子公司的命名方法,其他公司的产品请参照该公司的产品手册.NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同.在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同,随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同.所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器.一NPO电容器NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器.它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的.NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一.在温度从-55℃到+125℃时容量变化为电容的漂移或滞后小于±0.05%,相对大于±2%的薄膜0±30ppm/℃,电容量随频率的变化小于±0.3ΔC.NPO电容器随封装形式不同其电容来说是可以忽略不计的.其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%.NPO电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同,大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好.NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容,以及高频电路中的耦合电容.二X7R电容器X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器.当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%,需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的.X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的,它也随时间的变化而变化,大约每10年变化1%ΔC,表现为10年变化了约5%.X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用,而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下.它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大.三Z5U电容器Z5U电容器称为”通用”陶瓷单片电容器.这里首先需要考虑的是使用温度范围,对于Z5U电容器主要的是它的小尺寸和低成本.对于上述三种陶瓷单片电容起来说在相同的体积下Z5U电容器有最大的电容量.但它的电容量受环境和工作条件影响较大,它的老化率最大可达每10年下降5%.尽管它的容量不稳定,由于它具有小体积、等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)低、良好的频率响应,使其具有广泛的应用范围.尤其是在退耦电路的应用中.Z5U电容器的其他技术指标如下:工作温度范围+10℃--- +85℃温度特性+22% ---- -56%介质损耗最大4%四Y5V电容器Y5V电容器是一种有一定温度限制的通用电容器,在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%.电容器.Y5V的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出高达 4.7μＦY5V电容器的其他技术指标如下:工作温度范围-30℃--- +85℃温度特性+22% ---- -82%介质损耗最大5%For personal use only in study and research; not for commercial use（此文档部分内容来源于网络，如有侵权请告知删除，文档可自行编辑修改内容，供参考，感谢您的配合和支持）。
介质损耗详解之欧阳学创编
1、介质损耗时间：2021.03.03 创作：欧阳学什么是介质损耗：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。
3、介质损耗正切值tgδ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，则可以得到如下相量图：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。
4、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。
(1) 容量与误差:实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围.一般使用的容量误差有:J级±5%,K级±10%,M级±20%.精密电容器的允许误差较小,而电解电容器的误差较大,它们采用不同的误差等级.常用的电容器其精度等级和电阻器的表示方法相同.用字母表示:D级—±0.5%;F级—±1%;G级—±2%;J级—±5%;K级—±10%;M级—±20%.(2) 额定工作电压:电容器在电路中能够长期稳定、可靠工作,所承受的最大直流电压,又称耐压.对于结构、介质、容量相同的器件,耐压越高,体积越大.(3) 温度系数:在一定温度范围内,温度每变化1℃,电容量的相对变化值.温度系数越小越好.(4) 绝缘电阻:用来表明漏电大小的.一般小容量的电容,绝缘电阻很大,在几百兆欧姆或几千兆欧姆.电解电容的绝缘电阻一般较小.相对而言,绝缘电阻越大越好,漏电也小.(5) 损耗:在电场的作用下,电容器在单位时间内发热而消耗的能量.这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗.通常用损耗角正切值来表示.(6) 频率特性:电容器的电参数随电场频率而变化的性质.在高频条件下工作的电容器,由于介电常数在高频时比低频时小,电容量也相应减小.损耗也随频率的升高而增加.另外,在高频工作时,电容器的分布参数,如极片电阻、引线和极片间的电阻、极片的自身电感、引线电感等,都会影响电容器的性能.所有这些,使得电容器的使用频率受到限制.不同品种的电容器,最高使用频率不同.小型云母电容器在250MHZ以内;圆片型瓷介电容器为300MHZ;圆管型瓷介电容器为200MHZ;圆盘型瓷介可达3000MHZ;小型纸介电容器为80MHZ;中型纸介电容器只有8MHZ.不同材质电容器,最高使用频率不同.COG(NPO)材质特性温度频率稳定性最好,X7R次之,Y5V(Z5U)最差.贴片电容的材质规格贴片电容目前使用NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的材质规格,不同的规格有不同的用途.下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意.不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法,这里我们引用的是敝司三巨电子公司的命名方法,其他公司的产品请参照该公司的产品手册.NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同.在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同,随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同.所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器.一 NPO电容器NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器.它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的.NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一.在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃,电容量随频率的变化小于±0.3ΔC.NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%,相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的.其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%.NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同,大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好.NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容,以及高频电路中的耦合电容.二 X7R电容器X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器.当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%,需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的.X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的,它也随时间的变化而变化,大约每10年变化1%ΔC,表现为10年变化了约5%.X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用,而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下.它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大.三 Z5U电容器Z5U电容器称为”通用”陶瓷单片电容器.这里首先需要考虑的是使用温度范围,对于Z5U电容器主要的是它的小尺寸和低成本.对于上述三种陶瓷单片电容起来说在相同的体积下Z5U电容器有最大的电容量.但它的电容量受环境和工作条件影响较大,它的老化率最大可达每10年下降5%.尽管它的容量不稳定,由于它具有小体积、等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)低、良好的频率响应,使其具有广泛的应用范围.尤其是在退耦电路的应用中.Z5U电容器的其他技术指标如下:工作温度范围 +10℃ --- +85℃温度特性 +22% ---- -56%介质损耗最大 4%四 Y5V电容器Y5V电容器是一种有一定温度限制的通用电容器,在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%.Y5V的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出高达4.7μF电容器.Y5V电容器的其他技术指标如下:工作温度范围 -30℃ --- +85℃温度特性 +22% ---- -82%介质损耗最大 5%For personal use only in study and research; not for commercial use。
什么是介质损耗
什么是介质损耗？介质损耗是什么意思？介质是指能够传播媒体的载体。
媒体包括各种文件、数据等，泛指一切可以用电子信号存储的东西。
介质亦称媒质。
一般地说,它是物理系统在其间存在或物理过程(如力和能量的传递,光和声的传播等)在其间进行的物质。
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。
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。
介质损耗正切值tgδ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，则可以得到如下相量图：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。
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。
通常用正切tanδ表示。
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。
电缆介质损耗
电缆介质损耗电缆介质损耗是指电缆传输信号时由于电缆介质的导电特性引起的信号能量消耗的现象。
电缆介质损耗是电缆传输性能的重要指标之一，对于保证信号传输的质量和可靠性至关重要。
本文将从介质损耗的概念、影响因素、计算方法以及降低电缆介质损耗的方法等方面进行阐述，希望可以给读者提供一定的参考和了解。
首先，介质损耗是指电缆材料中电流经过时产生的能量损耗。
通常情况下，电缆的介质材料是非导体或者是一个导体，导体内不发生能量损耗。
然而，在电缆中引入的导电材料或者导电方式会引起能量损耗。
这是因为电缆介质材料具有一定的电阻，当通过电缆的电流经过介质材料时，会产生热能损失。
这种能量损耗会导致信号衰减、传输速度下降以及信号质量下降等问题。
其次，影响电缆介质损耗的因素主要包括电缆的材料、频率、长度和温度等。
电缆材料的导电特性是影响介质损耗的主要因素之一。
一般来说，电缆的导电材料越好，电缆的介质损耗就越小。
频率也是影响介质损耗的重要因素。
随着频率的增加，电缆的介质损耗也会增加。
此外，电缆的长度越长，电缆的介质损耗就会越大。
最后，温度也会影响电缆的介质损耗。
在高温环境下，电缆的导电材料的电阻会增加，从而增加介质损耗。
计算电缆介质损耗可以使用不同的方法。
如果已知电缆的电阻和长度，可以通过计算电缆的电阻损耗来估计电缆的介质损耗。
另一种方式是通过测量电缆的传输损耗和频率来计算介质损耗。
常用的计算方法是使用电缆的衰减常数来估计电缆的介质损耗。
衰减常数是电缆传输损耗的一种参数，可以通过测量电缆传输损耗和频率来计算。
为了降低电缆的介质损耗，可以采取一些措施。
首先，选择合适的导电材料可以降低电缆的电阻，从而减小介质损耗。
其次，减小电缆的长度可以降低电缆的介质损耗。
另外，降低电缆的工作温度也可以减小电缆的介质损耗。
此外，还可以采取屏蔽措施来减少电缆的干扰和串扰，从而降低介质损耗。
总之，电缆介质损耗是电缆传输性能的重要指标之一。
了解介质损耗的概念、影响因素、计算方法以及降低介质损耗的方法对于保证信号传输的质量和可靠性具有重要意义。
介质损耗的原理及应用
介质损耗的原理及应用1. 引言介质损耗是电磁波在穿过介质时损失能量的现象。
介质损耗是许多电磁学和材料科学领域中的重要概念，对于理解电磁波的传播和相互作用具有重要意义。
本文将介绍介质损耗的原理及其在实际应用中的重要性。
2. 介质损耗的原理介质损耗是由介质中的各种物理和化学机制引起的电磁波能量损失。
以下是一些常见的介质损耗机制：•电导损耗：电导损耗是由于电磁波在介质中激发自由电荷而损失能量。
在导体中，自由电子的运动导致了大量的电极化和反极化过程，从而引起能量损耗。
电导损耗通常是介质中电导率较高时出现的。
•磁导损耗：磁导损耗是由于磁性物质中磁性颗粒的转移运动而引起的能量损耗。
在交变磁场中，磁性颗粒会由于磁矩的重新定向而损耗能量。
磁导损耗通常是介质中含有磁性物质时出现的。
•介质极化损耗：介质极化损耗是由于介质中极化电荷的运动而引起的能量损耗。
当电磁波通过介质时，介质中的极化电荷会随着电场的变化而运动，从而损耗能量。
介质极化损耗通常与介电性质和介质结构有关。
•杂质和缺陷损耗：杂质和缺陷损耗是由于介质中的杂质和缺陷引起的能量损耗。
这些杂质和缺陷会干扰电磁波的传播，并导致能量损耗。
3. 介质损耗的应用介质损耗在许多领域中具有重要的应用价值。
以下是一些介质损耗应用的例子：•无线通信系统：介质损耗的理解对于无线通信系统的设计和优化至关重要。
了解介质损耗特性可以帮助工程师选择和调整天线、传输介质和信号处理方法，从而提高通信系统的性能。
•微波加热：介质损耗可以被用于微波加热应用。
当介质暴露在微波辐射下时，介质中的分子会因为介质损耗而产生热量。
这个原理被广泛应用于微波炉和工业加热领域。
•电磁波吸收材料：介质损耗可以帮助制造电磁波吸收材料。
通过调整介质的特性，可以实现对特定频率的电磁波的吸收和削弱。
•能量转换和传感器：介质损耗可以被用于能量转换和传感器应用。
通过利用介质损耗产生的热量或其他能量形式，可以将电磁波能量转化为其他形式的能量。
关于介质损耗的一些基本概念
第一篇关于介质损耗的一些基本概念1、介质损耗与介质损耗因数：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。
介质损耗指的是电介质在电场作用下引起的能量损耗，主要分为三种形式：漏导引起的损耗、电介质极化引起的损耗、局部放电引起的损耗。
直流电压作用下电介质里的损耗主要是漏导损耗，用绝缘电阻或漏导电流表示就可以了，因此平常讨论的介质损耗均为针对交流电压作用下电介质中的损耗。
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(功率因数角为φ)的余角(δ)。
简称介损角。
3、介质损耗正切值tgδ：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。
根据推导当电介质、外加电压及其频率一定时，介质损耗P与介质损耗因数tgδ成正比，所以可以用tgδ来表征介质损耗的大小，工程上都是通过测量计算tgδ值来表示介损的大小。
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。
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：现常用介损测试仪有西林型和M型两种。
QS1和KD9000属于西林型。
10、常用抗干扰方法：目前介质损耗测量中常见抗干扰方法有以下几种：倒相法、移相法、变频法和移相跟踪抗干扰法等。
11、准确度的表示方法tgδ：±（1%D+0.0004）CX：±（1%C+1pF）加号前表示为相对误差，加号后表示为绝对误差。
介质损耗详解之欧阳育创编
1、介质损耗时间：2021.02.04 创作：欧阳育什么是介质损耗：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。
3、介质损耗正切值tgδ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，则可以得到如下相量图：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。
4、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。
(1) 容量与误差:实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围.一般使用的容量误差有:J级±5%,K级±10%,M级±20%.精密电容器的允许误差较小,而电解电容器的误差较大,它们采用不同的误差等级.常用的电容器其精度等级和电阻器的表示方法相同.用字母表示:D级—±0.5%;F级—±1%;G级—±2%;J级—±5%;K级—±10%;M级—±20%.(2) 额定工作电压:电容器在电路中能够长期稳定、可靠工作,所承受的最大直流电压,又称耐压.对于结构、介质、容量相同的器件,耐压越高,体积越大.(3) 温度系数:在一定温度范围内,温度每变化1℃,电容量的相对变化值.温度系数越小越好.(4) 绝缘电阻:用来表明漏电大小的.一般小容量的电容,绝缘电阻很大,在几百兆欧姆或几千兆欧姆.电解电容的绝缘电阻一般较小.相对而言,绝缘电阻越大越好,漏电也小.(5) 损耗:在电场的作用下,电容器在单位时间内发热而消耗的能量.这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗.通常用损耗角正切值来表示.(6) 频率特性:电容器的电参数随电场频率而变化的性质.在高频条件下工作的电容器,由于介电常数在高频时比低频时小,电容量也相应减小.损耗也随频率的升高而增加.另外,在高频工作时,电容器的分布参数,如极片电阻、引线和极片间的电阻、极片的自身电感、引线电感等,都会影响电容器的性能.所有这些,使得电容器的使用频率受到限制.不同品种的电容器,最高使用频率不同.小型云母电容器在250MHZ以内;圆片型瓷介电容器为300MHZ;圆管型瓷介电容器为200MHZ;圆盘型瓷介可达3000MHZ;小型纸介电容器为80MHZ;中型纸介电容器只有8MHZ.不同材质电容器,最高使用频率不同.COG(NPO)材质特性温度频率稳定性最好,X7R次之,Y5V(Z5U)最差.贴片电容的材质规格贴片电容目前使用NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的材质规格,不同的规格有不同的用途.下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意.不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法,这里我们引用的是敝司三巨电子公司的命名方法,其他公司的产品请参照该公司的产品手册.NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同.在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同,随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同.所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器.一 NPO电容器NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器.它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的.NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一.在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃,电容量随频率的变化小于±0.3ΔC.NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%,相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的.其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%.NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同,大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好.NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容,以及高频电路中的耦合电容.二 X7R电容器X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器.当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%,需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的.X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的,它也随时间的变化而变化,大约每10年变化1%ΔC,表现为10年变化了约5%.X7R电容器主要应用于要求不高的工业应用,而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下.它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大.三 Z5U电容器Z5U电容器称为”通用”陶瓷单片电容器.这里首先需要考虑的是使用温度范围,对于Z5U电容器主要的是它的小尺寸和低成本.对于上述三种陶瓷单片电容起来说在相同的体积下Z5U电容器有最大的电容量.但它的电容量受环境和工作条件影响较大,它的老化率最大可达每10年下降5%.尽管它的容量不稳定,由于它具有小体积、等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)低、良好的频率响应,使其具有广泛的应用范围.尤其是在退耦电路的应用中.Z5U电容器的其他技术指标如下:工作温度范围 +10℃ --- +85℃温度特性 +22% ---- -56%介质损耗最大 4%四 Y5V电容器Y5V电容器是一种有一定温度限制的通用电容器,在-30℃到85℃范围内其容量变化可达+22%到-82%.Y5V的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出高达4.7μF电容器.Y5V电容器的其他技术指标如下:工作温度范围 -30℃ --- +85℃温度特性 +22% ---- -82%介质损耗最大 5%For personal use only in study and research; not for commercialuse。
耗散因子 介质损耗
耗散因子和介质损耗是两个与信号传输和能量损耗相关的概念，它们在电路、通信和材料科学等领域中具有重要意义。
1. 耗散因子（Damping Factor）：
耗散因子通常用于描述电路或系统中的能量损耗。
在模拟电路中，耗散因子是指电路的输出信号与输入信号的幅值比值的平方根的倒数。
它反映了电路放大信号时能量的损耗程度。
耗散因子越小，表示电路的能量损耗越少，放大效果越好。
在无线通信系统中，耗散因子也可以用来描述信号在传输过程中的能量损耗。
2. 介质损耗（Dielectric Loss）：
介质损耗是指在电场作用下，介质材料在交流电信号作用下能量损耗的特性。
在绝缘材料、电容器和其他电子元件中，介质损耗会导致能量以热的形式损耗掉。
介质损耗通常用介电损耗角正切（Tanδ）来表征，它是指介质材料的损耗角正切值，反映了介质在交流电场中的能量损耗能力。
介电损耗角正切值越大，表示介质的能量损耗越大。
在实际应用中，耗散因子和介质损耗都是非常重要的参数，因为它们直接影响到电子设备和系统的性能。
例如，在设计电路时，需要选择耗散因子小的元件以确保信号的有效传输；在选择电容器等元件时，需要考虑其介质损耗以避免过多的能量损耗。
关于介质损耗的一些基本概念
第一篇关于介质损耗的一些基本概念1、介质损耗与介质损耗因数：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。
介质损耗指的是电介质在电场作用下引起的能量损耗，主要分为三种形式：漏导引起的损耗、电介质极化引起的损耗、局部放电引起的损耗。
直流电压作用下电介质里的损耗主要是漏导损耗，用绝缘电阻或漏导电流表示就可以了，因此平常讨论的介质损耗均为针对交流电压作用下电介质中的损耗。
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(功率因数角为φ)的余角(δ)。
简称介损角。
3、介质损耗正切值tgδ：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。
根据推导当电介质、外加电压及其频率一定时，介质损耗P与介质损耗因数tgδ成正比，所以可以用tgδ来表征介质损耗的大小，工程上都是通过测量计算tgδ值来表示介损的大小。
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。
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：现常用介损测试仪有西林型和M型两种。
QS1和KD9000属于西林型。
10、常用抗干扰方法：目前介质损耗测量中常见抗干扰方法有以下几种：倒相法、移相法、变频法和移相跟踪抗干扰法等。
11、准确度的表示方法tgδ：±（1%D+0.0004）CX：±（1%C+1pF）加号前表示为相对误差，加号后表示为绝对误差。
介损的一些概念(终审稿)
介损的一些概念文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-关于介质损耗的一些基本概念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。
3、介质损耗正切值tgδ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，则可以得到如下相量图：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。
4、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。
5、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，通过对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。
国内常见高压电容电桥有：6、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。