Pertes diélectriques dans les diélectriques

Tout le monde sait qu'un diélectrique est un matériau qui empêche le passage du courant électrique. Il existe un grand nombre de ces matériaux et substances. En plus de leurs propriétés essentielles, ils ont également un certain nombre d'autres propriétés supplémentaires. Cette caractéristique comprend la perte diélectrique - l'énergie qui est dissipée dans un matériau sous l'influence de champs électriques. Cette énergie chauffe le matériau, entraînant une dégradation thermique et d'autres effets indésirables. Ensuite, nous examinerons ce que sont les pertes diélectriques dans les diélectriques, comment elles surviennent et comment elles sont mesurées.

Méthode de calcul

Les pertes diélectriques nécessitent une mesure à l'aide d'un système de rendu assez complexe. Ce système se compose de plusieurs étapes. Tout d'abord, il est nécessaire de calculer la puissance que possède le diélectrique et ce qui y est dissipée avec une tension alternative. Il est déterminé par la formule :

Pa = U * Ia

La figure ci-dessous montre les schémas de connexion en série (a) et en parallèle (b) d'un condensateur et d'une résistance active, ainsi que des schémas vectoriels des courants qu'ils contiennent.

Ainsi, il est possible de déterminer le courant actif, dont la formule de calcul sera la suivante :

La deuxième valeur est la tangente de l'angle vectoriel de la valeur totale du courant à sa capacité. Cet angle est également appelé angle de perte diélectrique. Ic est la capacité du diélectrique.

En tirant des conclusions des données obtenues, une formule plus détaillée pour calculer la puissance est obtenue:

Dans ce cas, le courant est calculé par la formule: fréquence angulaire * capacité. Sur la base des formules fournies, vous pouvez calculer la puissance comme suit :

Sur la base de cette formule, on peut voir de quels facteurs dépendent la qualité et la fiabilité d'un tel dispositif en tant que diélectrique. Si vous regardez le graphique, vous pouvez voir que les propriétés augmentent avec l'angle décroissant.

Types de pertes

Dans les gaz

Dans les substances gazeuses, la conductivité électrique est faible et, par conséquent, les pertes diélectriques seront également négligeables. Lorsque les molécules de gaz sont polarisées, rien ne se passe. Dans ce cas, la courbe dite d'ionisation est appliquée.

Cette subordination indique qu'avec l'augmentation de la tension, l'angle augmentera également. Cela signifie qu'il y a une inclusion de gaz dans l'isolation. Dans le cas d'une ionisation élevée, la perte de gaz sera importante et par conséquent - l'échauffement et la destruction de l'isolation.

Par conséquent, lors de la fabrication de l'isolation, il est très important de prendre en compte le fait qu'il ne doit pas y avoir d'inclusions de gaz. Pour cela, un traitement spécial est utilisé. Son essence est la suivante: l'isolant est séché sous vide. Ensuite, les pores sont remplis d'un composé qui est sous pression, puis le rodage a lieu.

À la suite de l'ionisation, des oxydes d'azote et d'ozone apparaissent, qui détruisent l'isolation. Aux moments où l'effet d'ionisation se produit dans la zone de champs inégaux, cela conduit à une diminution de l'efficacité lors de la transmission.

En solides

Un diélectrique solide a certaines caractéristiques, telles que la composition, la structure et la polarisation, qui conduisent à des pertes diélectriques. Par exemple, ils sont absents du soufre, de la paraffine ou du polystyrène, ces substances sont donc largement utilisées comme diélectrique haute fréquence.

Le quartz, le sel et le mica ont une conductivité électrique traversante, ils se caractérisent donc par une quantité insignifiante de ces pertes.

Les pertes diélectriques ne dépendent pas de la fréquence (a) et diminueront avec la fréquence du champ selon la loi hyperbolique. Mais avec la température, ils dépendent directement de la loi exponentielle (b).

Le diélectrique cristallin tel que la céramique ou le marbre a un exposant caractéristique de cette valeur. Cela est dû au fait qu'ils contiennent des impuretés semi-conductrices. Un tel matériau a une propriété distinctive: les pertes diélectriques sont directement liées à l'environnement et à ses conditions. Par conséquent, en fonction du changement des facteurs qui entourent le diélectrique, la valeur d'un matériau peut changer.

Dans les liquides

Dans ce cas, les pertes sont directement liées à la composition du matériau. S'il n'y a pas d'impuretés dans les liquides, alors il sera neutre et les pertes tendront vers zéro, car la conductivité électrique est faible.

Les liquides avec polarité ou avec la présence d'impuretés sont utilisés à certaines fins techniques, car ils auront des pertes diélectriques beaucoup plus élevées. Cela est dû au fait que ces fluides ont leurs propres propriétés spéciales, par exemple la viscosité. Et puisqu'ils sont établis par polarisation dipolaire, ces liquides sont appelés dipôles. Avec l'augmentation de la viscosité, les pertes diélectriques augmentent.

De plus, les liquides ont une certaine dépendance à la température des pertes. Lorsque le régime de température augmente, la tangente de l'angle augmente également jusqu'à une valeur maximale. Puis il descend au minimum et remonte. Cela est dû au fait que la conductivité électrique change sous l'influence de la température.

Vue d'ensemble des instruments de mesure

Il existe des instruments spéciaux pour mesurer les pertes. Il s'agit notamment de l'appareil "IPI - 10", un appareil de la société Tettex, avec son aide, les diélectriques des substances solides et liquides sont étudiés. Une installation automatisée appelée "Tangent - 3M" est utilisée pour déterminer la tangente d'un angle dans les diélectriques liquides (photo ci-dessous). Utilisez également le compteur "Ш2 - 12ТМ".

Enfin, nous vous recommandons de regarder une vidéo utile sur le sujet :

Vous savez maintenant ce que sont les pertes diélectriques dans les diélectriques, comment elles sont calculées et mesurées. Nous espérons que les informations fournies vous ont été utiles !

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