Терминът "диелектрична загуба" произлиза от факта, че в идеалния диелектрична енергия може да се натрупват само под формата на W = 0 д д Е 2/2 (за единица обем, см. (2,1)), но не се губи. Реалната част на диелектрична енергия от веригата, превръщайки се в друга форма на енергия, а именно топлина. Има два основни канал превръщане на енергия в топлина: загуби, дължащи се на проводимостта и поляризация загуби.
Загубите проводимост, когато постоянно напрежение се определя от известните изрази. От закона на Ом може да определи абсорбираната мощност изолация субстанция Р = U 2 / Rizol и от закона на Ом в диференциална форма (формула (1.23)), че поради нормалната проводимост на специфични загуби на мощност са р = E 2 / г.
За случая с променливо напрежение, има допълнителни загуби, свързани с токове на поляризация и поглъщанията, които обикновено се представят като:
P = U 2 w CTG г (2.5)
където г - диелектрична загуба ъгъл. чието значение може да бъде разбрано от вектор диаграмата на Фигура 2.5. TG г = Ia / Ic - активно текущото съотношение на струята. По принцип, физически смисъл TG г може да бъде разбрано от общи съображения. Poter- мощност е активната мощност, активна текущата работа на напрежението. Възможно е да се премине от известната ъгълът между напрежение и ток й P = UIcos J. изразяване на реактивен ток I през I = Ip / греха й. Получават P = U 2 w · С · CTG й. което показва, че г = р ¤ 2 - к.
Освен това са въведени нови концепции - качество izolyatsiiQ фактор = 1 / TG г, характеризиращи броя на периодите, през които диелектричен се абсорбира от акумулирана енергия W = CU 2/2.
В някои случаи е желателно да се разгледа специфичен диелектрични загуби Е р = 2 w · д · е 0 TG г. (2.6)
Тук изразът за ТР за различни схеми диелектрични заместване:
Фиг.2.1 схема. TG г = 1 / w RC;
За да ви помогне да даде TG г стойности за някои от най-добрите сортове на диелектрик при честота от 50 Hz.
Трансформатор масло (Т = 90 ° С) 5 х 10 -3
Газообразни диелектрици 10 -9
Полиетилен 10 -4
Фероелектричен керамика, базирани върху бариев титанат 10 -3
Помислете за причините за такава голяма разлика в диелектрични загуби. Както бе споменато по-горе, като основен принос за загуби въведена проводни процеси и създаване поляризация. загуби проводимост определя при постоянно напрежение и в по-малка степен, при ниски честоти. С все по-често се увеличава загубите ролеви поляризация. Фактът, че поляризацията не е установен веднага, а за известно време, в зависимост от вида на поляризация. Електронен поляризация в неполярни диелектрици е настроен за subpicosecond пъти, дипол поляризация на полярните диелектрици - за наносекунда пъти. домейн поляризация в ferroelectrics - за микро- и submicrosecond пъти.
Когато са изложени на променливо напрежение, което е много по-малък в сравнение с периода от време, необходим за създаване на подходяща поляризацията, диелектрична константа, съответстваща на този тип не е зададен, и загубите, свързани с този малък. Ето защо, в неполярен диелектрик загуба е малка, почти всички честоти. Ако периодът на променливото напрежение е близо до момента на установяване на поляризацията, максималната загуба.
Физически, той може да бъде представен, както следва от примера на поляризацията на дипол. Под влияние на диполи започне да спира напрежението и са ориентирани по електрическото поле действа за времето на приключване на първия половин цикъл на напрежение. В следващия половин цикъл събитията се случват и са ориентирани в нова посока с около края на него. Това явление е присъщо прилича резонанс. Оказва се, че диполи се въртят непрекъснато, и тъй като всичко това става в вискозна среда, енергията на движение, доставен от електрическото поле се предава към околните молекули, т.е. енергия, идваща от източника се консумира в загряване на диелектрика. Когато са изложени на променливо напрежение, чийто период е много по-дълго, отколкото създаването на подходяща поляризация, диелектрична константа, която съответства на средната стойност на максималната и загубите, свързани с този малък.
Помислете за конкретните диелектрични загуби в диелектрици от различни видове. Ниски загуби в газообразни диелектрици дължи както на ниска проводимост (вж. Раздел 1.2.2.), Както и малък поляризация, дори и в случай на диполни молекули, тъй малцина брой молекули в газ, и вискозитет малък газ.
Относително ниска загуба в полиетилен дължи предимно поляризирани молекули и групи от молекули на полиетилен. Така загуби се дължат главно на наличието на примеси, тяхното движение поляризация незаредени примеси и т.н.
Загубите в течни диелектрици като трансформаторно масло да бъдат свързани с присъствието на слабо полярни групи в молекулите (масло състав ще бъде обсъдено по-долу, в Глава 3) и присъствието на йонни онечиствания.
Фероелектричният загуба висока честота в мегахерци, което е причинено от създаването поляризация домейн.
В сложни диелектрици, които се характеризират с наличието на абсорбция ток, максималната загуба се наблюдава при честоти, чиито период е близо до специфична абсорбция на текущото време на разпад.
Трябва да се отбележи, че диелектрична загуба на материали зависи от температурата, честота, влажност, интензивност област. честота зависимост от характеристиката загуба на материал и се определя за всеки диелектричен материал е не само материалните свойства на молекулите, но също и от състава и примеси. Обикновено загуби са максимум при един или повече честоти, в зависимост от вида на молекули. Позицията на максимуми се характеризира с естествени честоти на създаването на поляризацията. Те могат да бъдат свързани с въртенето на полярните молекули в течен диелектрик или фероелектричен домен на свой ред. Например, за диелектричен съгласно Схема Fig.3b максимална загуба на честота w m
1 / т. Учи загуби честотни поведение на ПУ т.нар диелектрична спектроскопия позволява да се изследва структурата на веществата.
температурната зависимост на загуба обикновено е монотонна, загуби се увеличават с увеличаване на температурата, въпреки че някои дипол диелектрици наблюдавани максимуми местно със същата природа като пиковете в честота зависимостта на.
С увеличаване на загубата на влага също расте, като често е доста значително. Това се дължи както на увеличение проводимост чрез и с поляризацията на разтваря и емулгиран водата.
Увеличаване на силата на полето, придружено от увеличаване TG г един. В резултат на повишена проводимост. Причините за това ще бъдат обсъдени по-подробно в следващия раздел.
Свързани статии