Dielektromos veszteségek dielektrikumban

Mindenki tudja, hogy a dielektrikum olyan anyag, amely megakadályozza az elektromos áram áthaladását. Nagyon sok ilyen anyag és anyag létezik. Lényeges tulajdonságaikon kívül számos további kiegészítővel is rendelkeznek. Ez a jellemző magában foglalja a dielektromos veszteséget - az energiát, amely az anyagban elektromos mezők hatására disszipálódik. Ez az energia felmelegíti az anyagot, ami termikus degradációt és egyéb káros hatásokat eredményez. Ezután megvizsgáljuk, hogy mik a dielektrikumok dielektromos veszteségei, hogyan keletkeznek és hogyan mérik őket.

Számítási módszer

A dielektromos veszteségek mérését meglehetősen bonyolult renderelő rendszerrel kell elvégezni. Ez a rendszer több szakaszból áll. Először is ki kell számítani a dielektrikum teljesítményét és azt, hogy mi disszipálódik benne váltakozó feszültséggel. A képlet határozza meg:

Pa = U * Ia

Az alábbi ábrán egy kondenzátor és az aktív ellenállás soros (a) és párhuzamos (b) kapcsolásának diagramja, valamint a bennük lévő áramok vektordiagramja látható.

Így meghatározható az aktív áram, amelynek számítási képlete a következő lesz:

A második érték a teljes áramérték és a kapacitás vektorszögének érintője. Ezt a szöget dielektromos veszteségszögnek is nevezik. Ic a dielektrikum kapacitása.

A kapott adatokból levonva a következtetéseket, részletesebb képletet kapunk a teljesítmény kiszámításához:

Ebben az esetben az áramot a következő képlettel számítják ki: szögfrekvencia * kapacitás. A megadott képletek alapján a következőképpen számíthatja ki a teljesítményt:

E képlet alapján látható, hogy milyen tényezőktől függ egy ilyen eszköz, mint dielektrikum minősége és megbízhatósága. Ha megnézi a grafikont, láthatja, hogy a tulajdonságok a szög csökkenésével nőnek.

A veszteség típusai

Gázokban

A gáznemű anyagokban az elektromos vezetőképesség kicsi, és ennek következtében a dielektromos veszteségek is elhanyagolhatóak. Amikor a gázmolekulák polarizálódnak, semmi sem történik. Ebben az esetben az úgynevezett ionizációs görbét alkalmazzuk.

Ez az alárendeltség azt jelzi, hogy a feszültség növekedésével a szög is nő. Ez azt jelenti, hogy a szigetelésben gázzárvány található. Magas ionizáció esetén a gázveszteség jelentős lesz, és ennek eredményeként - a szigetelés felmelegedése és megsemmisülése.

Ezért a szigetelés készítésénél nagyon fontos figyelembe venni azt a tényt, hogy ne legyenek gázzárványok. Ehhez speciális feldolgozást alkalmaznak. Lényege a következő: a szigetelést vákuumban szárítják. Ezután a pórusokat nyomás alatt álló keverékkel töltik fel, majd megtörténik a befutó.

Az ionizáció következtében nitrogén- és ózon-oxidok jelennek meg, amelyek tönkreteszik a szigetelést. Azokban a pillanatokban, amikor az ionizációs hatás az egyenetlen mezők területén jelentkezik, ez az átviteli hatékonyság csökkenéséhez vezet.

Szilárd anyagokban

A szilárd dielektrikumnak vannak bizonyos jellemzői, például összetétele, szerkezete és polarizációja, amelyek dielektromos veszteségekhez vezetnek. Hiányoznak például a kénben, a paraffinban vagy a polisztirolban, ezért ezeket az anyagokat széles körben használják nagyfrekvenciás dielektrikumként.

A kvarc, a só és a csillám elektromos vezetőképességgel rendelkezik, így ezek a veszteségek elenyésző mértékben jellemzik őket.

A dielektromos veszteségek nem függnek az (a) frekvenciától, és a hiperbolikus törvény szerint a térfrekvenciával együtt csökkennek. De a hőmérséklettel ezek közvetlenül az exponenciális törvénytől (b) függenek.

A kristályos dielektrikumnak, például a kerámiának vagy a márványnak van egy jellemző kitevője ennek az értéknek. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy félvezető szennyeződéseket tartalmaznak. Az ilyen anyagnak van egy megkülönböztető tulajdonsága: a dielektromos veszteségek közvetlenül kapcsolódnak a környezethez és annak feltételeihez. Ezért a dielektrikumot körülvevő tényezők változásától függően egy anyag értéke változhat.

Folyadékokban

Ebben az esetben a veszteségek közvetlenül az anyag összetételétől függenek. Ha a folyadékokban nincsenek szennyeződések, akkor semleges lesz, és a veszteségek általában nullára csökkennek, mivel az elektromos vezetőképesség alacsony.

A polaritású vagy szennyeződéseket tartalmazó folyadékokat bizonyos műszaki célokra használják, mivel sokkal nagyobb a dielektromos veszteségük. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az ilyen folyadékoknak saját speciális tulajdonságaik vannak, például viszkozitásuk. És mivel dipólus polarizációval jönnek létre, ezeket a folyadékokat dipóloknak nevezik. A viszkozitás növekedésével a dielektromos veszteségek nőnek.

Ezenkívül a folyadékok veszteségeinek bizonyos hőmérsékletfüggősége van. A hőmérsékleti rendszer növekedésével a szög érintője is a maximális értékre nő. Ezután a minimumra csökken, és újra emelkedik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az elektromos vezetőképesség megváltozik a hőmérséklet hatására.

A mérőeszközök áttekintése

Vannak speciális műszerek a veszteségek mérésére. Ezek közé tartozik az "IPI - 10" eszköz, a Tettex cég eszköze, amelynek segítségével szilárd és folyékony anyagok dielektrikumát tanulmányozzák. A "Tangent - 3M" nevű automatizált telepítést a folyékony dielektrikumok szögének tangensének meghatározására használják (az alábbi képen). Használja a "Ш2 - 12ТМ" mérőt is.

Végül javasoljuk, hogy nézzen meg egy hasznos videót a témában:

Most már tudja, mik a dielektrikumok dielektromos veszteségei, hogyan számítják és mérik őket. Reméljük, hogy a megadott információk hasznosak voltak az Ön számára!

Javasoljuk még olvasásra:

• Mire való a szigetelő rúd?
• Az áramkimaradás okai nagy távolságokon
• Programok a földelés kiszámításához