Diëlektrische verliezen in diëlektrica

Iedereen weet dat een diëlektricum een ​​materiaal is dat voorkomt dat elektrische stroom er doorheen gaat. Er zijn een groot aantal van dergelijke materialen en stoffen. Naast hun essentiële eigenschappen hebben ze nog een aantal andere aanvullende eigenschappen. Deze functie omvat diëlektrisch verlies - energie die wordt gedissipeerd in een materiaal onder invloed van elektrische velden. Deze energie verwarmt het materiaal, wat resulteert in thermische degradatie en andere nadelige effecten. Vervolgens zullen we bekijken wat diëlektrische verliezen in diëlektrica zijn, hoe ze ontstaan ​​en hoe ze worden gemeten.

Rekenmethode

Diëlektrische verliezen vereisen meting met behulp van een nogal complex weergavesysteem. Dit systeem bestaat uit verschillende fasen. Allereerst is het noodzakelijk om het vermogen te berekenen dat het diëlektricum heeft en wat erin wordt gedissipeerd met een wisselspanning. Het wordt bepaald door de formule:

Pa = U * Ia

De onderstaande afbeelding toont de diagrammen van serie (a) en parallelle (b) aansluiting van een condensator en actieve weerstand, evenals vectordiagrammen van stromen daarin.

Het is dus mogelijk om de actieve stroom te bepalen, waarvan de berekeningsformule als volgt zal zijn:

De tweede waarde is de raaklijn van de vectorhoek van de totale stroomwaarde aan zijn capaciteit. Deze hoek wordt ook wel de diëlektrische verlieshoek genoemd. Ic is de capaciteit van het diëlektricum.

Door conclusies te trekken uit de verkregen gegevens, wordt een meer gedetailleerde formule voor het berekenen van het vermogen verkregen:

In dit geval wordt de stroom berekend met de formule: hoekfrequentie * capaciteit. Op basis van de verstrekte formules kunt u het vermogen als volgt berekenen:

Op basis van deze formule kan worden bekeken van welke factoren de kwaliteit en betrouwbaarheid van een dergelijk apparaat als een diëlektricum afhankelijk is. Als je naar de grafiek kijkt, kun je zien dat de eigenschappen toenemen met afnemende hoek.

Soorten verlies

in gassen

In gasvormige stoffen is de elektrische geleidbaarheid klein en daardoor zullen ook de diëlektrische verliezen verwaarloosbaar zijn. Wanneer gasmoleculen gepolariseerd zijn, gebeurt er niets. In dit geval wordt de zogenaamde ionisatiecurve toegepast.

Deze ondergeschiktheid geeft aan dat met toenemende spanning ook de hoek zal toenemen. Dit betekent dat er een gasinsluiting in de isolatie zit. In het geval van hoge ionisatie zal het gasverlies aanzienlijk zijn en als gevolg daarvan - verwarming en vernietiging van de isolatie.

Daarom is het bij het maken van isolatie erg belangrijk om rekening te houden met het feit dat er geen gasinsluitingen mogen zijn. Hiervoor wordt een speciale verwerking gebruikt. De essentie is als volgt: de isolatie wordt onder vacuüm gedroogd. Vervolgens worden de poriën gevuld met een onder druk staande compound en vindt het inlopen plaats.

Als gevolg van ionisatie ontstaan ​​oxiden van stikstof en ozon, die de isolatie vernietigen. Op de momenten dat het ionisatie-effect optreedt in het gebied van ongelijke velden, leidt dit tot een afname van het rendement tijdens transmissie.

in vaste stoffen

Een vast diëlektricum heeft bepaalde eigenschappen, zoals samenstelling, structuur en polarisatie, die leiden tot diëlektrische verliezen. Ze zijn bijvoorbeeld afwezig in zwavel, paraffine of polystyreen; daarom worden deze stoffen veel gebruikt als hoogfrequent diëlektricum.

Kwarts, zout en mica hebben door elektrische geleidbaarheid, dus ze worden gekenmerkt door een onbeduidende hoeveelheid van deze verliezen.

Diëlektrische verliezen zijn niet afhankelijk van frequentie (a) en zullen afnemen met de veldfrequentie volgens de hyperbolische wet. Maar met temperatuur zijn ze direct afhankelijk van de exponentiële wet (b).

Kristallijn diëlektricum zoals keramiek of marmer heeft een karakteristieke exponent van deze waarde. Dit komt door het feit dat ze halfgeleideronzuiverheden bevatten. Een dergelijk materiaal heeft een onderscheidende eigenschap: diëlektrische verliezen zijn direct gerelateerd aan de omgeving en de omstandigheden. Daarom kan, afhankelijk van de verandering van factoren die het diëlektricum omringen, de waarde van één materiaal veranderen.

in vloeistoffen

In dit geval zijn verliezen direct gerelateerd aan de samenstelling van het materiaal. Als er geen onzuiverheden in vloeistoffen zijn, zal deze neutraal zijn en zullen de verliezen tot nul neigen, omdat de elektrische geleidbaarheid laag is.

Vloeistoffen met polariteit of met de aanwezigheid van onzuiverheden worden voor bepaalde technische doeleinden gebruikt, omdat ze veel hogere diëlektrische verliezen zullen hebben. Dit komt door het feit dat dergelijke vloeistoffen hun eigen speciale eigenschappen hebben, bijvoorbeeld viscositeit. En omdat ze tot stand komen door dipoolpolarisatie, worden deze vloeistoffen dipool genoemd. Met toenemende viscositeit nemen diëlektrische verliezen toe.

Bovendien hebben vloeistoffen een zekere temperatuurafhankelijkheid van verliezen. Wanneer het temperatuurregime toeneemt, neemt ook de tangens van de hoek toe tot een maximale waarde. Daarna zakt het naar het minimum en stijgt weer. Dit komt doordat de elektrische geleidbaarheid verandert onder invloed van temperatuur.

Overzicht meetinstrumenten

Er zijn speciale instrumenten om verliezen te meten. Deze omvatten het apparaat "IPI - 10", een apparaat van het bedrijf Tettex, met zijn hulp diëlektrica van vaste en vloeibare stoffen worden bestudeerd. Een geautomatiseerde installatie genaamd "Tangent - 3M" wordt gebruikt om de tangens van een hoek in vloeibare diëlektrica te bepalen (hieronder afgebeeld). Gebruik ook de meter "Ш2 - 12ТМ".

Ten slotte raden we aan om een ​​nuttige video over het onderwerp te bekijken:

Nu weet je wat diëlektrische verliezen in diëlektrica zijn, hoe ze worden berekend en gemeten. We hopen dat de verstrekte informatie nuttig voor u was!

We raden ook aan om te lezen:

• Waar dient een isolatiestaaf voor?
• Oorzaken van vermogensverlies over lange afstanden
• Programma's voor het berekenen van aarding