Perdite dielettriche nei dielettrici

Tutti sanno che un dielettrico è un materiale che impedisce il passaggio della corrente elettrica. Esiste un numero enorme di tali materiali e sostanze. Oltre alle loro proprietà essenziali, ne hanno anche molte altre aggiuntive. Questa caratteristica include la perdita dielettrica - energia che viene dissipata in un materiale sotto l'influenza di campi elettrici. Questa energia riscalda il materiale, il che può portare alla degradazione termica e ad altri effetti negativi. Successivamente, considereremo quali sono le perdite dielettriche nei dielettrici, come si presentano e come vengono misurate.

Metodo di calcolo

Le perdite dielettriche richiedono la misurazione utilizzando un sistema di rendering piuttosto complesso. Questo sistema è composto da più fasi. Innanzitutto è necessario calcolare la potenza che ha il dielettrico e quanto viene dissipata in esso con una tensione alternata. È determinato dalla formula:

Pa = U * Ia

La figura seguente mostra gli schemi del collegamento in serie (a) e parallelo (b) di un condensatore e della resistenza attiva, nonché i diagrammi vettoriali delle correnti al loro interno.

Pertanto, è possibile determinare la corrente attiva, la cui formula di calcolo sarà la seguente:

Il secondo valore è la tangente dell'angolo del vettore del valore di corrente totale alla sua capacità. Questo angolo è anche chiamato angolo di perdita dielettrica. Ic è la capacità del dielettrico.

Traendo conclusioni dai dati ottenuti, si ottiene una formula più dettagliata per il calcolo della potenza:

In questo caso, la corrente viene calcolata dalla formula: frequenza angolare * capacità del condensatore. Sulla base delle formule fornite, è possibile calcolare la potenza come segue:

Sulla base di questa formula, si può vedere da quali fattori dipendono la qualità e l'affidabilità di un tale dispositivo come dielettrico. Se osservi il grafico, puoi vedere che le proprietà aumentano al diminuire dell'angolo.

Tipi di perdita

Nei gas

Nelle sostanze gassose la conducibilità elettrica è piccola e, di conseguenza, anche le perdite dielettriche saranno trascurabili. Quando le molecole di gas sono polarizzate, non succede nulla. In questo caso viene applicata la cosiddetta curva di ionizzazione.

Questa subordinazione indica che con l'aumento della tensione, anche l'angolo aumenterà. Ciò significa che c'è un'inclusione di gas nell'isolamento. In caso di ionizzazione elevata, la perdita di gas sarà significativa e, di conseguenza, il riscaldamento e la distruzione dell'isolamento.

Pertanto, quando si effettua l'isolamento, è molto importante tenere conto del fatto che non dovrebbero esserci inclusioni di gas. Per questo, viene utilizzata un'elaborazione speciale. La sua essenza è la seguente: l'isolamento viene essiccato nel vuoto. Quindi i pori vengono riempiti con un composto, che è sotto pressione, e quindi avviene il rodaggio.

Come risultato della ionizzazione, compaiono ossidi di azoto e ozono, che distruggono l'isolamento. Nei momenti in cui l'effetto di ionizzazione si verifica nell'area dei campi irregolari, questo durante la trasmissione porta a una diminuzione dell'efficienza.

nei solidi

Un dielettrico solido ha determinate caratteristiche, come composizione, struttura e polarizzazione, che portano a perdite dielettriche. Ad esempio, sono assenti in zolfo, paraffina o polistirene, quindi queste sostanze sono ampiamente utilizzate come dielettrico ad alta frequenza.

Quarzo, sale e mica hanno una conduttività elettrica, quindi sono caratterizzati da una quantità insignificante di queste perdite.

Le perdite dielettriche non dipendono dalla frequenza (a) e diminuiranno insieme alla frequenza di campo secondo la legge iperbolica. Ma con la temperatura, dipendono direttamente dalla legge esponenziale (b).

Il dielettrico cristallino come la ceramica o il marmo ha un esponente caratteristico di questo valore. Ciò è dovuto al fatto che contengono impurità di semiconduttori. Tale materiale ha una proprietà distintiva: le perdite dielettriche sono direttamente correlate all'ambiente e alle sue condizioni. Pertanto, a seconda del cambiamento dei fattori che circondano il dielettrico, il valore di un materiale può cambiare.

Nei liquidi

In questo caso, le perdite sono direttamente correlate alla composizione del materiale. Se non ci sono impurità nei liquidi, allora sarà neutro e le perdite tenderanno a zero, poiché la conduttività elettrica è bassa.

I liquidi con polarità o con presenza di impurità vengono utilizzati per determinati scopi tecnici, poiché le loro perdite dielettriche saranno molto più elevate. Ciò è dovuto al fatto che tali fluidi hanno le loro proprietà speciali, ad esempio la viscosità. E poiché sono stabiliti dalla polarizzazione del dipolo, questi liquidi sono chiamati dipolo. All'aumentare della viscosità, aumentano le perdite dielettriche.

Inoltre, i liquidi hanno una certa dipendenza dalla temperatura delle perdite. Quando il regime di temperatura aumenta, anche la tangente dell'angolo aumenta fino a un valore massimo. Poi scende al minimo e risale. Ciò è dovuto al fatto che la conduttività elettrica cambia sotto l'influenza della temperatura.

Panoramica degli strumenti di misura

Esistono strumenti speciali per misurare le perdite. Questi includono il dispositivo "IPI - 10", un dispositivo dell'azienda Tettex, con il suo aiuto vengono studiati i dielettrici di sostanze solide e liquide. Un'installazione automatizzata denominata "Tangent - 3M" viene utilizzata per determinare la tangente di un angolo nei dielettrici liquidi (nella foto sotto). Utilizzare anche il misuratore "Ш2 - 12ТМ".

Infine, ti consigliamo di guardare un video utile sull'argomento:

Ora sai cosa sono le perdite dielettriche nei dielettrici, come vengono calcolate e misurate. Speriamo che le informazioni fornite ti siano state utili!

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