Pierderi dielectrice în dielectrice

Toată lumea știe că un dielectric este un material care împiedică trecerea curentului electric. Există un număr mare de astfel de materiale și substanțe. Pe lângă proprietățile lor esențiale, au și o serie de altele suplimentare. Această caracteristică include pierderea dielectrică - energie care este disipată într-un material sub influența câmpurilor electrice. Această energie încălzește materialul, ducând la degradarea termică și alte efecte adverse. În continuare, vom lua în considerare ce sunt pierderile dielectrice în dielectrice, cum apar și cum sunt măsurate.

Metoda de calcul

Pierderile dielectrice necesită măsurarea utilizând un sistem de redare destul de complex. Acest sistem constă din mai multe etape. În primul rând, este necesar să se calculeze puterea pe care o are dielectricul și ceea ce este disipat în el cu o tensiune alternativă. Acesta este determinat de formula:

Pa = U * Ia

Figura de mai jos prezintă diagramele conexiunii în serie (a) și paralelă (b) a unui condensator și a rezistenței active, precum și diagramele vectoriale ale curenților din acestea.

Astfel, este posibil să se determine curentul activ, formula de calcul pentru care va fi următoarea:

A doua valoare este tangenta unghiului vectorial al valorii curentului total la capacitatea sa. Acest unghi se mai numește și unghiul de pierdere dielectrică. Ic este capacitatea dielectricului.

Tragând concluzii din datele obținute, se obține o formulă mai detaliată pentru calcularea puterii:

În acest caz, curentul este calculat prin formula: frecvență unghiulară * capacitate. Pe baza formulelor furnizate, puteți calcula puterea după cum urmează:

Pe baza acestei formule, se poate vedea de ce factori depind calitatea și fiabilitatea unui astfel de dispozitiv ca dielectric. Dacă te uiți la grafic, poți vedea că proprietățile cresc odată cu descreșterea unghiului.

Tipuri de pierderi

În gaze

În substanțele gazoase, conductivitatea electrică este mică și, ca urmare, pierderile dielectrice vor fi și ele neglijabile. Când moleculele de gaz sunt polarizate, nu se întâmplă nimic. În acest caz, se aplică așa-numita curbă de ionizare.

Această subordonare indică faptul că odată cu creșterea tensiunii, unghiul va crește și el. Aceasta înseamnă că există o includere de gaz în izolație. În cazul ionizării mari, pierderea de gaz va fi semnificativă și ca urmare - încălzirea și distrugerea izolației.

Prin urmare, atunci când faceți izolație, este foarte important să țineți cont de faptul că nu ar trebui să existe incluziuni de gaz. Pentru aceasta, se utilizează o prelucrare specială. Esența sa este următoarea: izolația este uscată în vid. Apoi porii sunt umpluți cu un compus, care este sub presiune, iar apoi are loc rodajul.

Ca urmare a ionizării, apar oxizi de azot și ozon, care distrug izolația. În momentele în care efectul de ionizare are loc în zona câmpurilor inegale, aceasta duce la o scădere a eficienței în timpul transmiterii.

În solide

Un dielectric solid are anumite caracteristici, cum ar fi compoziția, structura și polarizarea, care duc la pierderi dielectrice. De exemplu, ele sunt absente în sulf, parafină sau polistiren, prin urmare aceste substanțe sunt utilizate pe scară largă ca dielectric de înaltă frecvență.

Cuarțul, sarea și mica au prin conductivitate electrică, deci se caracterizează printr-o cantitate nesemnificativă a acestor pierderi.

Pierderile dielectrice nu depind de frecvența (a) și vor scădea odată cu frecvența câmpului conform legii hiperbolice. Dar cu temperatura, ele depind direct de legea exponențială (b).

Dielectricul cristalin precum ceramica sau marmura are un exponent caracteristic al acestei valori. Acest lucru se datorează faptului că acestea conțin impurități semiconductoare. Un astfel de material are o proprietate distinctivă: pierderile dielectrice sunt direct legate de mediu și de condițiile acestuia. Prin urmare, în funcție de schimbarea factorilor care înconjoară dielectricul, valoarea unui material se poate modifica.

În lichide

În acest caz, pierderile sunt direct legate de compoziția materialului. Dacă nu există impurități în lichide, atunci va fi neutru și pierderile vor tinde spre zero, deoarece conductivitatea electrică este scăzută.

Lichidele cu polaritate sau cu prezența impurităților sunt folosite în anumite scopuri tehnice, deoarece vor avea pierderi dielectrice mult mai mari. Acest lucru se datorează faptului că astfel de fluide au propriile lor proprietăți speciale, de exemplu, vâscozitatea. Și deoarece sunt stabilite prin polarizarea dipolului, aceste lichide se numesc dipol. Odată cu creșterea vâscozității, pierderile dielectrice cresc.

În plus, lichidele au o anumită dependență de temperatură a pierderilor. Când regimul de temperatură crește, și tangenta unghiului crește până la o valoare maximă. Apoi scade la minim și crește din nou. Acest lucru se datorează faptului că conductivitatea electrică se modifică sub influența temperaturii.

Prezentare generală a instrumentelor de măsură

Există instrumente speciale pentru măsurarea pierderilor. Printre acestea se numără dispozitivul „IPI - 10”, un dispozitiv de la compania Tettex, cu ajutorul acestuia se studiază dielectricii substanțelor solide și lichide. O instalație automată numită „Tangent - 3M” este utilizată pentru a determina tangentei unui unghi în dielectricii lichidi (imaginea de mai jos). Utilizați și contorul „Ш2 - 12ТМ”.

În cele din urmă, vă recomandăm să vizionați un videoclip util pe această temă:

Acum știți ce sunt pierderile dielectrice în dielectrice, cum sunt calculate și măsurate. Sperăm că informațiile furnizate ți-au fost de folos!

De asemenea, vă recomandăm să citiți:

• Pentru ce este o tijă izolatoare?
• Cauzele pierderii de putere pe distanțe lungi
• Programe de calcul pentru împământare