Dielektriskie zudumi dielektriķos

Ikviens zina, ka dielektriķis ir materiāls, kas neļauj elektriskajai strāvai iziet cauri. Šādu materiālu un vielu ir milzīgs skaits. Papildus būtiskajām īpašībām tiem ir arī vairākas citas papildu īpašības. Šī īpašība ietver dielektriskos zudumus - enerģiju, kas izkliedējas materiālā elektrisko lauku ietekmē. Šī enerģija uzsilda materiālu, izraisot termisko degradāciju un citus nelabvēlīgus efektus. Tālāk mēs apsvērsim, kādi ir dielektriskie zudumi dielektriķos, kā tie rodas un kā tos mēra.

Aprēķina metode

Dielektriskie zudumi ir jāmēra, izmantojot diezgan sarežģītu renderēšanas sistēmu. Šī sistēma sastāv no vairākiem posmiem. Pirmkārt, ir jāaprēķina dielektriķa jauda un tas, kas tajā tiek izkliedēts ar mainīgu spriegumu. To nosaka pēc formulas:

Pa = U * Ia

Zemāk redzamajā attēlā parādītas kondensatora un aktīvās pretestības sērijas (a) un paralēlā (b) savienojuma diagrammas, kā arī tajās esošo strāvu vektoru diagrammas.

Tādējādi ir iespējams noteikt aktīvo strāvu, kuras aprēķina formula būs šāda:

Otrā vērtība ir kopējās strāvas vērtības vektora leņķa pieskare tās kapacitātei. Šo leņķi sauc arī par dielektrisko zudumu leņķi. Ic ir dielektriķa kapacitāte.

Izdarot secinājumus no iegūtajiem datiem, tiek iegūta detalizētāka formula jaudas aprēķināšanai:

Šajā gadījumā strāvu aprēķina pēc formulas: leņķiskā frekvence * kapacitāte. Pamatojoties uz sniegtajām formulām, jūs varat aprēķināt jaudu šādi:

Pamatojoties uz šo formulu, var redzēt, no kādiem faktoriem ir atkarīga šādas ierīces kā dielektriķa kvalitāte un uzticamība. Ja paskatās uz grafiku, var redzēt, ka īpašības palielinās, samazinoties leņķim.

Zaudējumu veidi

Gāzēs

Gāzveida vielās elektrovadītspēja ir maza, un līdz ar to arī dielektriskie zudumi būs niecīgi. Kad gāzes molekulas ir polarizētas, nekas nenotiek. Šajā gadījumā tiek piemērota tā sauktā jonizācijas līkne.

Šī subordinācija norāda, ka, palielinoties spriegumam, palielināsies arī leņķis. Tas nozīmē, ka izolācijā ir gāzes iekļaušana. Augstas jonizācijas gadījumā gāzes zudumi būs ievērojami un rezultātā - izolācijas sildīšana un iznīcināšana.

Tāpēc, veicot izolāciju, ir ļoti svarīgi ņemt vērā to, ka nedrīkst būt gāzes ieslēgumi. Šim nolūkam tiek izmantota īpaša apstrāde. Tās būtība ir šāda: izolāciju žāvē vakuumā. Tad poras piepilda ar maisījumu, kas ir zem spiediena, un tad notiek ieskriešana.

Jonizācijas rezultātā parādās slāpekļa un ozona oksīdi, kas iznīcina izolāciju. Brīžos, kad jonizācijas efekts rodas nelīdzenu lauku zonā, tas noved pie efektivitātes samazināšanās pārraides laikā.

Cietās vielās

Cietam dielektriķim ir noteiktas īpašības, piemēram, sastāvs, struktūra un polarizācija, kas izraisa dielektriskos zudumus. Piemēram, to nav sērā, parafīnā vai polistirolā, tāpēc šīs vielas plaši izmanto kā augstfrekvences dielektriķi.

Kvarcam, sālim un vizlai piemīt elektrovadītspēja, tāpēc tiem ir raksturīgs nenozīmīgs šo zudumu daudzums.

Dielektriskie zudumi nav atkarīgi no frekvences (a) un samazināsies līdz ar lauka frekvenci saskaņā ar hiperbolisko likumu. Bet ar temperatūru tie ir tieši atkarīgi no eksponenciālā likuma (b).

Kristāliskam dielektriķim, piemēram, keramikai vai marmoram, ir raksturīgs šīs vērtības eksponents. Tas ir saistīts ar faktu, ka tie satur pusvadītāju piemaisījumus. Šādam materiālam ir raksturīga īpašība: dielektriskie zudumi ir tieši saistīti ar vidi un tās apstākļiem. Tāpēc atkarībā no faktoru izmaiņām, kas ieskauj dielektriķi, viena materiāla vērtība var mainīties.

Šķidrumos

Šajā gadījumā zaudējumi ir tieši saistīti ar materiāla sastāvu. Ja šķidrumos nav piemaisījumu, tas būs neitrāls un zudumi mēdz būt līdz nullei, jo elektrovadītspēja ir zema.

Šķidrumi ar polaritāti vai ar piemaisījumu klātbūtni tiek izmantoti noteiktiem tehniskiem nolūkiem, jo ​​​​to dielektriskie zudumi būs daudz lielāki. Tas ir saistīts ar faktu, ka šādiem šķidrumiem ir savas īpašās īpašības, piemēram, viskozitāte. Un, tā kā tos nosaka dipola polarizācija, šos šķidrumus sauc par dipoliem. Palielinoties viskozitātei, palielinās dielektriskie zudumi.

Turklāt šķidrumiem ir noteikta zudumu atkarība no temperatūras. Palielinoties temperatūras režīmam, arī leņķa tangenss palielinās līdz maksimālajai vērtībai. Tad tas nokrīt līdz minimumam un atkal paceļas. Tas ir saistīts ar faktu, ka temperatūras ietekmē mainās elektriskā vadītspēja.

Mērinstrumentu pārskats

Ir speciāli instrumenti zaudējumu mērīšanai. Tajos ietilpst aparāts "IPI - 10", kompānijas Tettex iekārta, ar tās palīdzību tiek pētīti cieto un šķidro vielu dielektriķi. Lai noteiktu leņķa tangensu šķidros dielektriķos, tiek izmantota automatizēta instalācija ar nosaukumu "Tangent - 3M" (attēlā zemāk). Izmantojiet arī skaitītāju "Ш2 - 12ТМ".

Visbeidzot, mēs iesakām noskatīties noderīgu videoklipu par šo tēmu:

Tagad jūs zināt, kādi ir dielektriskie zudumi dielektriķos, kā tos aprēķina un mēra. Mēs ceram, ka sniegtā informācija jums bija noderīga!

Mēs arī iesakām izlasīt:

• Kam paredzēts izolācijas stienis?
• Jaudas zuduma cēloņi lielos attālumos
• Programmas zemējuma aprēķināšanai