
【电】 loss factor
damage; expense; lose; losing; loss
【化】 loss
【医】 loss
【经】 decrement; loss
factor
【电】 factor
在电气工程领域,损失因数(英文:Loss Tangent 或Dissipation Factor,常记为tan δ)是描述电介质材料能量损耗特性的关键参数。其定义为介质损耗角(δ)的正切值,即绝缘材料在交变电场作用下,有功功率损耗($P{text{loss}}$)与无功功率($P{text{reactive}}$)的比值:
$$ tan delta = frac{P{text{loss}}}{P{text{reactive}}} = frac{varepsilon''}{varepsilon'} $$
其中:
能量损耗表征
tan δ 直接量化电介质在电场中转化为热能的能量比例。值越高,材料绝缘性能越差,温升风险越大。例如,高频电路中的电容器若选用高 tan δ 的介质,会导致效率下降和过热。
材料性能评估
在电力设备(如电缆、变压器)中,低 tan δ 是优质绝缘材料的标志(通常要求 $<0.01$)。工程中通过测量 tan δ 诊断绝缘老化,如变压器油劣化时 tan δ 会显著上升。
高频设计依据
在射频/微波领域,tan δ 影响信号传输质量。PCB 基材(如 FR-4 的 tan δ ≈ 0.02)的选取需权衡损耗与成本,5G 通信设备则需超低损耗介质(如 PTFE,tan δ < 0.001)。
损失因数是多个领域中用于量化能量损耗或效率的关键参数,其具体定义和计算方式因应用场景不同而有所差异:
振动系统阻尼特性
在机械振动中,损失因数(Loss Factor)表征系统阻尼大小,定义为振动系统相位变化1弧度(rad)期间损失的能量$Delta W$与总能量$W$的比值,即:
$$
eta = frac{Delta W}{W}
$$
该值越大,表明系统能量耗散能力越强。
电力系统线损计算
在线路损耗理论中,损失因数($F$)用于评估平均功率损失与最大负荷功率损失的关系,公式为:
$$
F = frac{P{text{av}}}{P{text{max}}} = frac{I{text{rms}}}{I{text{max}}}
$$
其中$I{text{rms}}$为电流有效值,$I{text{max}}$为最大电流值。
电容器性能指标
在电子元件中,损耗因数(DF)表示电容器无效损耗程度,定义为周期内损耗能量与储存能量之比,或等效串联电阻(ESR)与容抗($X_C$)之比:
$$
text{DF} = frac{text{ESR}}{X_C} = tandelta
$$
其中$delta$为介质的损耗角,DF也可视为品质因数$Q$的倒数。
材料黏弹性表征
对黏弹性材料(如橡胶、高分子材料),损耗因数($tandelta$)反映动态变形下的能量耗散,计算公式为:
$$
tandelta = frac{G''}{G'} quad text{或} quad tandelta = frac{E''}{E'}
$$
$G'$和$E'$为储能模量,$G''$和$E''$为损耗模量。
损失因数在不同学科中名称可能略有差异(如损耗因数、阻尼因子),但其核心均描述能量损耗与存储的比例关系。实际应用中需结合具体领域(如电力、电子、材料科学)选择对应的定义和计算方法。
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