Pérdidas dieléctricas en dieléctricos

Todo el mundo sabe que un dieléctrico es un material que evita el paso de la corriente eléctrica. Existe una gran cantidad de tales materiales y sustancias. Además de sus propiedades esenciales, también tienen una serie de otras adicionales. Esta característica incluye la pérdida dieléctrica: energía que se disipa en un material bajo la influencia de campos eléctricos. Esta energía calienta el material, lo que resulta en una degradación térmica y otros efectos adversos. A continuación, consideraremos qué son las pérdidas dieléctricas en los dieléctricos, cómo surgen y cómo se miden.

Método de cálculo

Las pérdidas dieléctricas requieren medición utilizando un sistema de renderización bastante complejo. Este sistema consta de varias etapas. En primer lugar, es necesario calcular la potencia que tiene el dieléctrico y lo que se disipa en él con una tensión alterna. Está determinado por la fórmula:

Pa = U * Ia

La siguiente figura muestra los diagramas de conexión en serie (a) y paralelo (b) de un condensador y resistencia activa, así como diagramas vectoriales de corrientes en ellos.

Así, es posible determinar la corriente activa, cuya fórmula de cálculo será la siguiente:

El segundo valor es la tangente del ángulo vectorial del valor actual total a su capacitancia. Este ángulo también se denomina ángulo de pérdida dieléctrica. Ic es la capacitancia del dieléctrico.

Sacando conclusiones de los datos obtenidos, se obtiene una fórmula más detallada para calcular la potencia:

En este caso, la corriente se calcula mediante la fórmula: frecuencia angular * capacitancia. Según las fórmulas proporcionadas, puede calcular la potencia de la siguiente manera:

Con base en esta fórmula, se puede ver de qué factores dependen la calidad y confiabilidad de un dispositivo como un dieléctrico. Si observa el gráfico, puede ver que las propiedades aumentan al disminuir el ángulo.

Tipos de pérdidas

En gases

En sustancias gaseosas, la conductividad eléctrica es pequeña y, como resultado, las pérdidas dieléctricas también serán insignificantes. Cuando las moléculas de gas están polarizadas, no pasa nada. En este caso, se aplica la denominada curva de ionización.

Esta subordinación indica que al aumentar el voltaje, el ángulo también aumentará. Esto significa que hay una inclusión de gas en el aislamiento. En el caso de una alta ionización, la pérdida de gas será significativa y, como resultado, el calentamiento y la destrucción del aislamiento.

Por lo tanto, al realizar el aislamiento, es muy importante tener en cuenta el hecho de que no debe haber inclusiones de gas. Para esto, se utiliza un procesamiento especial. Su esencia es la siguiente: el aislamiento se seca al vacío. Luego, los poros se llenan con un compuesto, que está bajo presión, y luego tiene lugar el rodaje.

Como resultado de la ionización aparecen óxidos de nitrógeno y ozono que destruyen el aislamiento. En los momentos en que el efecto de ionización ocurre en el área de campos irregulares, esto conduce a una disminución de la eficiencia durante la transmisión.

En sólidos

Un dieléctrico sólido tiene ciertas características, como composición, estructura y polarización, que provocan pérdidas dieléctricas. Por ejemplo, están ausentes en azufre, parafina o poliestireno, por lo que estas sustancias se utilizan ampliamente como dieléctrico de alta frecuencia.

El cuarzo, la sal y la mica tienen conductividad eléctrica, por lo que se caracterizan por una cantidad insignificante de estas pérdidas.

Las pérdidas dieléctricas no dependen de la frecuencia (a) y disminuirán junto con la frecuencia de campo según la ley hiperbólica. Pero con la temperatura, dependen directamente de la ley exponencial (b).

Los dieléctricos cristalinos como la cerámica o el mármol tienen un exponente característico de este valor. Esto se debe al hecho de que contienen impurezas de semiconductores. Dicho material tiene una propiedad distintiva: las pérdidas dieléctricas están directamente relacionadas con el medio ambiente y sus condiciones. Por lo tanto, dependiendo del cambio de factores que rodean al dieléctrico, el valor de un material puede cambiar.

En liquidos

En este caso, las pérdidas están directamente relacionadas con la composición del material. Si no hay impurezas en los líquidos, entonces será neutral y las pérdidas tenderán a cero, ya que la conductividad eléctrica es baja.

Los líquidos con polaridad o con presencia de impurezas se utilizan para determinados fines técnicos, ya que sus pérdidas dieléctricas serán mucho mayores. Esto se debe al hecho de que dichos fluidos tienen sus propias propiedades especiales, por ejemplo, viscosidad. Y dado que se establecen por polarización dipolar, estos líquidos se denominan dipolo. Con el aumento de la viscosidad, aumentan las pérdidas dieléctricas.

Además, los líquidos tienen una cierta dependencia de la temperatura de las pérdidas. Cuando aumenta el régimen de temperatura, la tangente del ángulo también aumenta hasta un valor máximo. Luego cae al mínimo y vuelve a subir. Esto se debe al hecho de que la conductividad eléctrica cambia bajo la influencia de la temperatura.

Resumen de instrumentos de medición

Existen instrumentos especiales para medir pérdidas. Estos incluyen el dispositivo "IPI - 10", un dispositivo de la empresa Tettex, con su ayuda se estudian dieléctricos de sustancias sólidas y líquidas. Se utiliza una instalación automatizada llamada "Tangente - 3M" para determinar la tangente de un ángulo en dieléctricos líquidos (como se muestra a continuación). Utilice también el medidor "Ш2 - 12ТМ".

Finalmente, recomendamos ver un video útil sobre el tema:

Ahora ya sabe qué son las pérdidas dieléctricas en los dieléctricos, cómo se calculan y miden. ¡Esperamos que la información proporcionada te haya resultado útil!

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