Dielektrični gubici u dielektricima

Svi znaju da je dielektrik materijal koji sprječava prolaz električne struje. Postoji ogroman broj takvih materijala i tvari. Osim svojih bitnih svojstava, imaju i niz drugih dodatnih. Ova značajka uključuje dielektrične gubitke - energiju koja se raspršuje u materijalu pod utjecajem električnih polja. Ova energija zagrijava materijal, što rezultira toplinskom degradacijom i drugim štetnim učincima. Zatim ćemo razmotriti koji su dielektrični gubici u dielektricima, kako nastaju i kako se mjere.

Metoda izračuna

Dielektrični gubici zahtijevaju mjerenje pomoću prilično složenog sustava prikazivanja. Ovaj sustav se sastoji od nekoliko faza. Prije svega potrebno je izračunati snagu koju ima dielektrik i što se u njemu raspršuje izmjeničnim naponom. Određuje se formulom:

Pa = U * Ia

Na slici ispod prikazani su dijagrami serijskog (a) i paralelnog (b) spoja kondenzatora i aktivnog otpora, kao i vektorski dijagrami struja u njima.

Dakle, moguće je odrediti aktivnu struju, čija će formula za izračun biti sljedeća:

Druga vrijednost je tangent vektorskog kuta ukupne vrijednosti struje na njegov kapacitet. Ovaj kut se također naziva kutom dielektričnog gubitka. Ic je kapacitet dielektrika.

Izvodeći zaključke iz dobivenih podataka, dobiva se detaljnija formula za izračun snage:

U ovom slučaju, struja se izračunava po formuli: kutna frekvencija * kapacitet. Na temelju priloženih formula, možete izračunati snagu na sljedeći način:

Na temelju ove formule može se vidjeti o kojim čimbenicima ovisi kvaliteta i pouzdanost takvog uređaja kao što je dielektrik. Ako pogledate grafikon, možete vidjeti da se svojstva povećavaju sa smanjenjem kuta.

Vrste gubitaka

U plinovima

U plinovitim tvarima električna vodljivost je mala i kao rezultat toga će dielektrični gubici također biti zanemarivi. Kada su molekule plina polarizirane, ništa se ne događa. U tom slučaju se primjenjuje tzv. ionizacijske krivulje.

Ova podređenost ukazuje da će se s povećanjem napona i kut povećati. To znači da postoji uključivanje plina u izolaciju. U slučaju visoke ionizacije, gubitak plina bit će značajan i kao rezultat - zagrijavanje i uništavanje izolacije.

Stoga je pri izradi izolacije vrlo važno uzeti u obzir činjenicu da ne bi trebalo biti plinskih inkluzija. Za to se koristi posebna obrada. Njegova je bit sljedeća: izolacija se suši u vakuumu. Zatim se pore pune smjesom, koja je pod pritiskom, a zatim dolazi do uhodavanja.

Kao rezultat ionizacije pojavljuju se oksidi dušika i ozona koji uništavaju izolaciju. U trenucima kada se ionizacijski učinak javlja u području neravnih polja, to dovodi do smanjenja učinkovitosti tijekom prijenosa.

U krutim tvarima

Čvrsti dielektrik ima određene karakteristike, kao što su sastav, struktura i polarizacija, koje dovode do dielektričnih gubitaka. Na primjer, oni su odsutni u sumporu, parafinu ili polistirenu, pa se te tvari naširoko koriste kao visokofrekventni dielektrik.

Kvarc, sol i liskun imaju kroz električnu vodljivost, pa ih karakterizira neznatna količina tih gubitaka.

Dielektrični gubici ne ovise o frekvenciji (a) i smanjit će se zajedno s frekvencijom polja prema hiperboličkom zakonu. Ali s temperaturom, oni izravno ovise o eksponencijalnom zakonu (b).

Kristalni dielektrik poput keramike ili mramora ima karakterističan eksponent ove vrijednosti. To je zbog činjenice da sadrže poluvodičke nečistoće. Takav materijal ima karakteristično svojstvo: dielektrični gubici izravno su povezani s okolišem i njegovim uvjetima. Stoga, ovisno o promjeni faktora koji okružuju dielektrik, vrijednost jednog materijala može se promijeniti.

U tekućinama

U ovom slučaju gubici su izravno povezani sa sastavom materijala. Ako u tekućinama nema nečistoća, tada će biti neutralna i gubici će težiti nuli, budući da je električna vodljivost niska.

Tekućine s polarnošću ili s prisutnošću nečistoća koriste se za određene tehničke svrhe, jer će imati mnogo veće dielektrične gubitke. To je zbog činjenice da takve tekućine imaju svoja posebna svojstva, na primjer, viskoznost. A budući da se uspostavljaju dipolnom polarizacijom, te se tekućine nazivaju dipolnim. S povećanjem viskoznosti povećavaju se dielektrični gubici.

Osim toga, tekućine imaju određenu temperaturnu ovisnost gubitaka. Kada se temperaturni režim povećava, tangent kuta također se povećava na maksimalnu vrijednost. Zatim pada na minimum i opet raste. To je zbog činjenice da se električna vodljivost mijenja pod utjecajem temperature.

Pregled mjernih instrumenata

Postoje posebni instrumenti za mjerenje gubitaka. To uključuje uređaj "IPI - 10", uređaj tvrtke Tettex, uz njegovu pomoć proučavaju se dielektrici čvrstih i tekućih tvari. Za određivanje tangente kuta u tekućim dielektricima (slika dolje) koristi se automatizirana instalacija pod nazivom "Tangenta - 3M". Također koristite mjerač "Š2 - 12TM".

Na kraju, preporučujemo da pogledate koristan video na ovu temu:

Sada znate što su dielektrični gubici u dielektricima, kako se izračunavaju i mjere. Nadamo se da su vam pružene informacije bile korisne!

Također preporučujemo čitanje:

• Čemu služi izolacijska šipka?
• Uzroci gubitka snage na velikim udaljenostima
• Programi za proračun uzemljenja