Изпратете добра работа в базата от знания лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в техните проучвания и работи, ще бъда много благодарен.
Министерството на образованието и науката на Република Киргизстан
Киргизката държавен технически университет. Razzakov
Председател: Възобновяема енергия
На дисциплина: Елматериали
ЕТИКЕТИ: диелектрични загуби
Всички вещества в електрическите свойства са разделени в три групи - проводници, диелектрици и полупроводници. Диелектрици са различни от други вещества, силни връзки на положителните и отрицателните електрически заряди в тях. Следователно, електрони и йони не могат да се движат свободно под влиянието на приложена потенциална разлика. За разлика от диелектрици в проводниците на сегашните електрически заряди електрически не разполагат с такива връзки, но в проводника електроните могат да се движат свободно, създавайки феномен на електрически ток. На практика диелектрици по няколко причини винаги има известно количество слабо свързани разходи, които могат да се местят в материала на дълги разстояния. С други думи, изолаторите не са абсолютни, които не са проводници на електрически ток. Въпреки това, в нормални обстоятелства такива такси в диелектрици е много малък, и поради тяхната електрически ток, се нарича изтичане на ток е малък. Проводимостта на изолирани проводници проводимост. Обикновено диелектрици включват материали, които имат електропроводимост не повече от 10-7 - 10-8 S / m, проводници - с проводимост по-голяма от 107 S / m. К диелектрици включват всички газове (включително метал чифт), много течен кристален, стъклени, керамични, полимерни вещества. От материалните свойства са силно зависими от състояние на агрегиране, обикновено се разглежда отделно физични феномени в газообразно, течно и твърди диелектрици.
диелектрик kvazimorfny загуба
1. Основни понятия и определения
Диелектрични загуби наречени електрическа енергия, изразходвано за отопление на изолатора, в електрическо поле.
Енергийните загуби в диелектрици се наблюдават при различни и в постоянно напрежение, тъй като технически материали, открити чрез изтичане на ток се дължи на електропроводимост. Когато постоянно напрежение, когато не периодично качество поляризация материал характеризира със стойности на специфичния обем и повърхностно съпротивление, която стойност се определя (фиг. 1).
Когато са изложени на изолатор за променливо напрежение в него освен електрическата проводимост може да се прояви чрез други механизми за преобразуване на електрическа енергия в топлинна енергия. Следователно, качеството на материала не е достатъчно, за да се характеризира само съпротивлението на изолацията.
В инженерната практика често да характеризира способността на диелектрик да разсее енергия в електрическо поле, използвайки диелектричен ъгъл загуба, и допирателната на този ъгъл.
Диелектрична загуба ъгъл е ъгълът, комплементарна на фазовия ъгъл между тока и напрежението в капацитивен верига.
В случай на идеална текущата вектор изолатор в такава верига е пред вектора на напрежението от ъгъла; когато този ъгъл е нула. Колкото по-голяма мощност, разсейвана в диелектрика, по-ниската фазовия ъгъл и по-голям ъгъл на диелектрична загуба и стойността на функцията.
Диелектрични загуби тангента директно влиза във формулата за разсейвана мощност в диелектрик, така че на практика най-често се използва тази функция.
Да разгледаме схема еквивалентно на кондензатор с диелектричен с загуби. Тази схема трябва да бъде избран така, че активната разсейвана мощност във веригата е равна на мощността, разсейвана в диелектрика на кондензатора и тока ще бъде изместен по отношение на напрежението под същия ъгъл, както е в този кондензатор.
Горният проблем може да бъде решен чрез заместване на кондензатор загуба идеален кондензатор паралелно с включен активното съпротивление (паралелна верига) или кондензатор последователно свързани съпротивления (последователно верига). Такава еквивалентна схема, разбира се, не обясняват механизма и диелектрични загуби въведена само условно.
Паралелен и сериен еквивалентна схема, показана на фиг.1. Има съответни схеми на токове и напрежения. И двете схеми са еквивалентни една на друга, ако при равни импеданси съответно равни на техните активни и реактивни компоненти. Това условие е изпълнено, ако текущата смяна перпендикулярни на напрежението, равно на активната мощност и ценностите са едни и същи.
Паралелно Фиг.1 (а) и последователно (б) еквивалентна верига на диелектрични загуби и векторни диаграми за тяхното
За паралелно верига от диаграмата на вектор
За серия веригата:
Приравняването изразите (2.2) и (2.4) и (2.1) и (2.3), ние откриваме, връзката между между:
За доброкачествен диелектрик стойност може да бъде пренебрегната сравнение
с единица с формула (5) и да поеме .Vyrazheniya мощност разсейвана в диелектрика, в този случай също ще бъде една и съща за двете схеми:
Трябва да се отбележи, че когато променливото напрежение, за разлика от постоянен капацитет диелектрична загуба става голям с конвенционалната стойност, в зависимост от избора на една или друга еквивалентна схема. Следователно, диелектрична константа на материала с високи загуби по променливо напрежение е конвенционален.
За повечето диелектрици еквивалентно параметри верига са честотни зависими. Ето защо, чрез определяне на всеки метод, еквивалентен капацитет и устойчивост на кондензатор с определена честота, не е възможно да се използват тези параметри за изчисляване на тангенс загуба на други честоти. Това изчисление е валидна само в някои случаи, в които еквивалентната схема има известна физическа основа. По този начин, ако е известно, че загубите в тях се определят само чрез загуба на проводимост в широк честотен диапазон, ъгълът на загуба на кондензатор с такава диелектрик могат да бъдат изчислени за всяка честота лежи в обхвата на формула (1) за даден диелектрик. Тази загуба на кондензатора, определена от израза:
Ако загубата в кондензатора главно поради съпротивлението на олово и свързващите проводници и устойчивостта на самите (електроди) електродите, например тънък слой от сребро в слюда или керамичен кондензатор, разсейване на енергия в него се увеличава с честота пропорционална на квадрата на честотата:
От израза (7) може да се направи много важни практически заключение кондензатори, предназначени за работа при висока честота трябва да бъде възможно като ниските електроди резистентност и свързващите проводници и контакти преход.
В повечето случаи механизъм загуба в кондензатора сложно и не може да бъде намалена само до загуба на проводимост през или до загуби в контакта. Следователно, параметрите на кондензатор, които се определят за честотата, при която ще бъдат използвани.
Диелектрични загуби за единица обем на диелектрика, посочени специфични загуби. Те може да се изчисли по следната формула:
където - количеството диелектрик между плоски електроди. - електрическа сила на полето.
2. Видове диелектрични загуби в изолационни материали
Диелектрични загуби на техните характеристики и физическата природа могат да бъдат разделени на четири основни типа:
1) диелектрична загуба поради поляризация;
2) диелектрични загуби, произтичащи от електрическа проводимост чрез;
3) йонизация диелектрични загуби;
4) диелектрична загуба поради нехомогенността на структурата.
3. диелектрични загуби в газове
Диелектрични загуби на газове при полеви интензитет, лежащи под стойността, необходима за развитието на въздействие йонизация на газови молекули е много малък. В този случай, газът може да се разглежда като перфектен изолатор.
Източник газ диелектрични загуби могат да бъдат по същество само електрическата проводимост, тъй като ориентацията на молекулите на дипол в тяхната газ поляризация се придружава от диелектрични загуби. Както е известно, всички газове са с много ниска проводимост, поради което ъгълът на диелектрични загуби имат пренебрежимо малка, особено при високи честоти. Стойност може да бъде изчислена по формулата:
съпротивление на обем от порядъка на газове. (Не йонизация) по-малко.
При високи напрежения, и често в нехомогенни поле, когато напрежението в дискретни места превишава определена критична стойност, газовите молекули са йонизирани, в резултат на йонизация газ възникнат загуби.
загуба йонизация са допълнителен механизъм диелектрични загуби за твърд диелектрик, съдържащ газ включвания. Йонизация на газа в такива включвания особено интензивно настъпва при радиочестоти. Фиг. 2 показва ефектите на газови включвания за промяната с увеличаване на напрежението. Когато напрежението се увеличава отново. Той се разраства. Когато. когато включванията на газ вече йонизирани изисква по-малко енергия за по-нататъшното развитие на процеса и намалява.
Фиг. 2 в зависимост от промяната на напрежението към твърдата изолация с газови включвания
Кривата е често по кривата на йонизация. При високи честоти, и загуба на йонизация в газове се увеличава, така че този феномен може да доведе до отоплителни и продукти от разграждането с газ-изолиран, ако стойността на напрежението надвишава йонизация.
Появата на йонизация на газа запълване на порите в твърдата изолация, често води до неговото разрушаване. Йонизация на въздуха се придружава от образуване на озон и азотни окиси, които в някои случаи предизвиква химическа разбивка на органичната изолацията съдържащ газ включвания, в други - окисляване верижна реакция, инициирани от бомбардиране материалните заредени частици.
4. диелектрични загуби в течни диелектрици
Ако неполярен течност не съдържа примеси дипол молекули, загубите в тях поради само проводимост. Проводимостта на неутралната част на течността е много малки, така и малки диелектрични загуби. Един пример ще се почиства от примеси кондензатор нефтено масло, което е много малък.
Полярни течности в зависимост от условия (температура, честота) могат да притежават значителни загуби поради дипол загуби релаксация поляризация в допълнение към електрическата проводимост. Проводимостта на такива течности при стайна температура.
загуби дипол-релаксация наблюдавани при вискозни течности при променливо напрежение, особено при високи честоти, далеч надвишава загубата на електропроводимостта.
загуби дипол-релаксация в нисковискозни течности при ниски честоти е малък и може да бъде по-малко от загубите в електрическата проводимост. Когато радиочестотния загуба дипол спокойствие дори в течност с нисък вискозитет са големи и надвишава загубата в електропроводимостта. Поради това полярни течности не може да се използва при висока честота.
5. диелектрични загуби в твърди диелектрици
Диелектрични загуби в твърди диелектрици зависят от структурата на материалите. Различни твърди вещества имат различен състав и структура; те могат да бъдат всички видове диелектрични загуби.
Диелектрични загуби на материали, с молекулна структура в зависимост от вида на молекули
Диелектрици с молекулна структура с неполярни молекули, и които не съдържат примеси имат незначителни диелектрични загуби. Такива диелектрици включват сяра, церезин, неполярни полимери -. Полиетилен, политетрафлуороетилен, полистирен и т.н. Тези вещества поради тяхната ниска загуба се използва по-висока честота на диелектрична.
Твърди диелектрици, състоящи се от полярни молекули са предимно органични вещества, широко използвани в областта: полярни полимери - епоксидни съединения, силиконови и фенол-формалдехидни смоли, полиамиди (найлон), полиетилен терефталат (полиестер), гетинакс т.н. Всички чрез. присъщ поляризация дипол релаксация има големи загуби, особено на радиочестоти.
Диелектрични загуби на материали с йонна структура, в зависимост от характеристиките на опаковката на йоните в решетката
В материали с кристална структура и плътно опаковане на йони в отсъствието на примеси, които нарушават решетката, диелектричните загуби са изключително малки. При повишени температури, тези материали са открити загубата на електрическата проводимост. Веществата от този тип са многобройни кристален неорганично съединение с голяма стойност в електрически ток производството на керамика, като например алуминий, който е част ultrafarfora. Един пример на такива съединения е каменна сол, чисти кристали, които притежават незначителни загуби; -малките примеси изкривяване на решетка рязко увеличава диелектрични загуби.
К диелектрици с кристална структура с насипно опаковане на йони включват редица кристални вещества с поляризация релаксация причиняват повишена диелектрични загуби. Много от тях са включени в керамичен материал, изолатора от порцелан, огнеупорните материали и др D.
Диелектрични загуби квази-аморфен материали с йонна структура - неорганични очила - някои функции се различават. Стъклата са отговорни за релаксация на йоните слабо свързани извършване на скокообразно изменение от една клетъчна структура пространствената решетка на друг. Потенциални бариери, които ограничават движението на йоните слабо свързани, варира в зависимост от местните нехомогенности в структурата на стъкло. Следователно загуби релаксация в очила, определени от широка гама от време за релаксация, което води до разширяване и изглаждане на някои пикове в температурата и честота зависимостта на диелектрична загуба допирателната (фиг. 3).
Фиг. 3, честота и температурната зависимост на диелектрични загуби допирателната за неорганично стъкло: 1 - загуба на електрическата проводимост; 2 - загуби релаксация; 3 - общите загуби
По-голямата време набор релаксация, толкова по-ниска от стойността на максималното отпускане, тъй като по-малко relaxators всеки тип. Заглади загуби максимуми за релаксация може до голяма степен замаскирани от загуби проводимост не се появи изрично.
При много високи честоти доближават до естествените трептене честотите на йони в стъклото също са възможна загуба резонанс.
Поставен Allbest.ru
Свързани статии