Perdas dielétricas em dielétricos

Todo mundo sabe que um dielétrico é um material que impede a passagem de corrente elétrica. Existe um grande número de tais materiais e substâncias. Além de suas propriedades essenciais, eles também têm várias outras propriedades adicionais. Esse recurso inclui perda dielétrica - energia que é dissipada em um material sob a influência de campos elétricos. Essa energia aquece o material, resultando em degradação térmica e outros efeitos adversos. A seguir, consideraremos o que são as perdas dielétricas em dielétricos, como elas surgem e como são medidas.

Método de cálculo

As perdas dielétricas requerem medição usando um sistema de renderização bastante complexo. Este sistema consiste em várias etapas. Em primeiro lugar, é necessário calcular a potência que possui o dielétrico e o que nele se dissipa com uma tensão alternada. É determinado pela fórmula:

Pa = U * Ia

A figura abaixo mostra os diagramas de conexão em série (a) e paralela (b) de um capacitor e resistência ativa, bem como diagramas vetoriais de correntes nos mesmos.

Assim, é possível determinar a corrente ativa, cuja fórmula de cálculo será a seguinte:

O segundo valor é a tangente do ângulo vetorial do valor total da corrente à sua capacitância. Este ângulo também é chamado de ângulo de perda dielétrica. Ic é a capacitância do dielétrico.

Tirando conclusões dos dados obtidos, uma fórmula mais detalhada para calcular o poder é obtida:

Neste caso, a corrente é calculada pela fórmula: frequência angular * capacitância. Com base nas fórmulas fornecidas, você pode calcular a potência da seguinte maneira:

Com base nessa fórmula, pode-se ver de quais fatores dependem a qualidade e a confiabilidade de um dispositivo como o dielétrico. Se você olhar para o gráfico, você pode ver que as propriedades aumentam com o ângulo decrescente.

Tipos de perda

Em gases

Em substâncias gasosas, a condutividade elétrica é pequena e, como resultado, as perdas dielétricas também serão desprezíveis. Quando as moléculas de gás são polarizadas, nada acontece. Nesse caso, é aplicada a chamada curva de ionização.

Essa subordinação indica que com o aumento da tensão, o ângulo também aumentará. Isso significa que há uma inclusão de gás no isolamento. No caso de alta ionização, a perda de gás será significativa e, como resultado - aquecimento e destruição do isolamento.

Portanto, ao fazer o isolamento, é muito importante levar em consideração o fato de que não deve haver inclusões de gás. Para isso, é utilizado um processamento especial. A sua essência é a seguinte: o isolamento é seco no vácuo. Em seguida, os poros são preenchidos com um composto, que está sob pressão, e ocorre o amaciamento.

Como resultado da ionização, surgem óxidos de nitrogênio e ozônio, que destroem o isolamento. Nos momentos em que ocorre o efeito de ionização na área de campos desiguais, isso leva a uma diminuição da eficiência durante a transmissão.

Em sólidos

Um dielétrico sólido possui certas características, como composição, estrutura e polarização, que levam a perdas dielétricas. Por exemplo, eles estão ausentes no enxofre, parafina ou poliestireno, portanto, essas substâncias são amplamente utilizadas como um dielétrico de alta frequência.

Quartzo, sal e mica possuem condutividade elétrica, por isso são caracterizados por uma quantidade insignificante dessas perdas.

As perdas dielétricas não dependem da frequência (a) e irão diminuir junto com a frequência do campo de acordo com a lei hiperbólica. Mas com a temperatura, eles dependem diretamente da lei exponencial (b).

O dielétrico cristalino, como cerâmica ou mármore, tem um expoente característico desse valor. Isso se deve ao fato de conterem impurezas semicondutoras. Esse material tem uma propriedade distinta: as perdas dielétricas estão diretamente relacionadas ao meio ambiente e às suas condições. Portanto, dependendo da mudança dos fatores que circundam o dielétrico, o valor de um material pode mudar.

Em líquidos

Nesse caso, as perdas estão diretamente relacionadas à composição do material. Se não houver impurezas nos líquidos, então ele será neutro e as perdas tenderão a zero, já que a condutividade elétrica é baixa.

Os líquidos com polaridade ou com presença de impurezas são utilizados para determinados fins técnicos, pois suas perdas dielétricas serão muito maiores. Isso se deve ao fato de que tais fluidos têm suas próprias propriedades especiais, por exemplo, viscosidade. E como são estabelecidos por polarização dipolo, esses líquidos são chamados de dipolo. Com o aumento da viscosidade, as perdas dielétricas aumentam.

Além disso, os líquidos têm uma certa dependência das perdas com a temperatura. Quando o regime de temperatura aumenta, a tangente do ângulo também aumenta para um valor máximo. Em seguida, ele cai para o mínimo e sobe novamente. Isso se deve ao fato de que a condutividade elétrica muda sob a influência da temperatura.

Visão geral dos instrumentos de medição

Existem instrumentos especiais para medir perdas. Eles incluem o dispositivo “IPI-10”, um dispositivo da empresa Tettex, com seu auxílio são estudados dielétricos de substâncias sólidas e líquidas. Uma instalação automatizada chamada "Tangente - 3M" é usada para determinar a tangente de um ângulo em dielétricos líquidos (foto abaixo). Use também o medidor "Ш2 - 12ТМ".

Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil sobre o assunto:

Agora você sabe o que são as perdas dielétricas em dielétricos, como são calculadas e medidas. Esperamos que as informações fornecidas tenham sido úteis para você!

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