Dielektriska förluster i dielektrikum

Alla vet att ett dielektrikum är ett material som hindrar elektrisk ström från att passera igenom. Det finns ett stort antal sådana material och ämnen. Utöver sina väsentliga egenskaper har de även ett antal andra ytterligare. Denna egenskap inkluderar dielektrisk förlust - energi som försvinner i ett material under påverkan av elektriska fält. Denna energi värmer upp materialet, vilket resulterar i termisk nedbrytning och andra negativa effekter. Därefter kommer vi att överväga vad dielektriska förluster i dielektrikum är, hur de uppstår och hur de mäts.

Beräkningsmetod

Dielektriska förluster kräver mätning med ett ganska komplext renderingssystem. Detta system består av flera steg. Först och främst är det nödvändigt att beräkna effekten som dielektrikumet har och vad som försvinner i det med en växelspänning. Det bestäms av formeln:

Pa = U * la

Figuren nedan visar diagrammen för serie (a) och parallell (b) anslutning av en kondensator och aktivt motstånd, samt vektordiagram över strömmar i dem.

Således är det möjligt att bestämma den aktiva strömmen, vars beräkningsformel kommer att vara följande:

Det andra värdet är tangenten av vektorvinkeln för det totala strömvärdet till dess kapacitans. Denna vinkel kallas även den dielektriska förlustvinkeln. Ic är kapacitansen för dielektrikumet.

Genom att dra slutsatser från de erhållna uppgifterna erhålls en mer detaljerad formel för att beräkna effekten:

I detta fall beräknas strömmen med formeln: vinkelfrekvens * kapacitans. Baserat på formlerna som tillhandahålls kan du beräkna effekten enligt följande:

Baserat på denna formel kan det ses på vilka faktorer kvaliteten och tillförlitligheten hos en sådan enhet som en dielektrisk beror. Om man tittar på grafen kan man se att egenskaperna ökar med minskande vinkel.

Förlusttyper

I gaser

I gasformiga ämnen är den elektriska ledningsförmågan liten och som ett resultat kommer dielektriska förluster också att vara försumbara. När gasmolekyler polariseras händer ingenting. I detta fall tillämpas den så kallade joniseringskurvan.

Denna underordning indikerar att med ökande spänning kommer vinkeln också att öka. Det betyder att det finns en gasinneslutning i isoleringen. Vid hög jonisering kommer förlusten av gas att vara betydande och som ett resultat - uppvärmning och förstörelse av isoleringen.

Därför, när du gör isolering, är det mycket viktigt att ta hänsyn till det faktum att det inte bör finnas några gasinneslutningar. För detta används speciell bearbetning. Dess väsen är som följer: isoleringen torkas i vakuum. Sedan fylls porerna med en förening, som står under tryck, och sedan sker inkörning.

Som ett resultat av jonisering uppstår oxider av kväve och ozon, vilket förstör isoleringen. I de ögonblick då joniseringseffekten inträffar i området med ojämna fält leder detta till en minskning av effektiviteten under överföringen.

I fasta ämnen

Ett fast dielektrikum har vissa egenskaper, såsom sammansättning, struktur och polarisation, som leder till dielektriska förluster. Till exempel saknas de i svavel, paraffin eller polystyren, därför används dessa ämnen i stor utsträckning som ett högfrekvent dielektrikum.

Kvarts, salt och glimmer har genom elektrisk ledningsförmåga, så de kännetecknas av en obetydlig mängd av dessa förluster.

Dielektriska förluster beror inte på frekvens (a) och kommer att minska tillsammans med fältfrekvensen enligt den hyperboliska lagen. Men med temperatur beror de direkt på exponentiallagen (b).

Kristallint dielektrikum som keramik eller marmor har en karakteristisk exponent för detta värde. Detta beror på det faktum att de innehåller halvledarföroreningar. Ett sådant material har en särskiljande egenskap: dielektriska förluster är direkt relaterade till miljön och dess förhållanden. Därför, beroende på förändringen av faktorer som omger dielektrikumet, kan värdet på ett material ändras.

I vätskor

I detta fall är förlusterna direkt relaterade till materialets sammansättning. Om det inte finns några föroreningar i vätskor, kommer det att vara neutralt och förlusterna tenderar att bli noll, eftersom den elektriska ledningsförmågan är låg.

Vätskor med polaritet eller med närvaro av föroreningar används för vissa tekniska ändamål, eftersom deras dielektriska förluster kommer att vara mycket högre. Detta beror på det faktum att sådana vätskor har sina egna speciella egenskaper, till exempel viskositet. Och eftersom de är etablerade genom dipolpolarisering kallas dessa vätskor för dipol. Med ökande viskositet ökar dielektriska förluster.

Dessutom har vätskor ett visst temperaturberoende av förluster. När temperaturregimen ökar ökar också vinkelns tangent till ett maximalt värde. Sedan sjunker den till minimum och stiger igen. Detta beror på det faktum att den elektriska ledningsförmågan förändras under påverkan av temperaturen.

Översikt över mätinstrument

Det finns speciella instrument för att mäta förluster. De inkluderar enheten "IPI - 10", en enhet från Tettex-företaget, med dess hjälp studeras dielektrikum av fasta och flytande ämnen. En automatiserad installation som kallas "Tangent - 3M" används för att bestämma tangenten för en vinkel i flytande dielektrikum (bilden nedan). Använd även mätaren "Ш2 - 12ТМ".

Slutligen rekommenderar vi att du tittar på en användbar video om ämnet:

Nu vet du vad dielektriska förluster i dielektrikum är, hur de beräknas och mäts. Vi hoppas att informationen var användbar för dig!

Vi rekommenderar även att läsa:

• Vad är en isoleringsstav till för?
• Orsaker till strömbortfall över långa avstånd
• Program för att beräkna jordning