چه خصوصیات دی الکتریکی مواد عایقی دارند

چه خصوصیات دی الکتریکی مواد عایقی دارند؟

تعریف دی الکتریک

دی الکتریک به ماده‌ای گفته می‌شود که الکتریسیته را هدایت نمی‌کند اما انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کند و عملکرد دستگاه‌هایی مانند خازن‌ها را افزایش می‌دهد.

ولتاژ تخریب

در شرایط عملیاتی عادی، ماده دی الکتریک تنها برخی الکترون‌ها را دارد. وقتی قدرت الکتریکی فراتر از مقدار خاصی افزایش یابد، منجر به تخریب می‌شود. به عبارت دیگر، خواص عایقی آسیب می‌بینند و در نهایت به رسانا تبدیل می‌شوند. قدرت میدان الکتریکی در زمان تخریب به عنوان ولتاژ تخریب یا قدرت دی الکتریکی شناخته می‌شود. این می‌تواند به عنوان حداقل استرس الکتریکی بیان شود که باعث تخریب ماده تحت شرایط خاصی می‌شود.

این می‌تواند با پیری، دما بالا و رطوبت کاهش یابد. به صورت زیر بیان می‌شود:

قدرت دی الکتریکی یا ولتاژ تخریب

V→ پتانسیل تخریب.

t→ ضخامت ماده دی الکتریکی.

پرمیتیویتی نسبی

این همچنین به عنوان ظرفیت القایی خاص یا ثابت دی الکتریکی شناخته می‌شود. این به ما اطلاعاتی در مورد ظرفیت خازن زمانی که از دی الکتریک استفاده می‌شود می‌دهد. این با εr نشان داده می‌شود. ظرفیت خازن با فاصله صفحات یا به عبارت دیگر ضخامت دی الکتریک‌ها، مساحت مقطع صفحات و ویژگی ماده دی الکتریکی استفاده شده مرتبط است. ماده دی الکتریکی با ثابت دی الکتریکی بالا برای خازن مطلوب است.

پرمیتیویتی نسبی یا ثابت دی الکتریکی = 

می‌توانیم ببینیم که اگر هوا را با هر مedium دی الکتریکی جایگزین کنیم، ظرفیت (خازن) بهبود می‌یابد.ثابت دی الکتریکی و قدرت دی الکتریکی برخی مواد دی الکتریکی در زیر آمده است.

ضریب تلفات، زاویه تلفات و ضریب توان

وقتی به ماده دی الکتریکی تغذیه AC داده می‌شود، هیچ مصرف انرژی اتفاق نمی‌افتد. این فقط با خلاء و گازهای خالص به طور کامل انجام می‌شود. در اینجا می‌توانیم ببینیم که جریان شارژ 90 درجه پیش از ولتاژ اعمال شده را می‌گذراند که در شکل 2A نشان داده شده است. این بدان معناست که هیچ تلفات توانی در عایق‌ها وجود ندارد. اما در بیشتر موارد، وقتی جریان متناوب اعمال می‌شود، تلفات انرژی در عایق‌ها رخ می‌دهد. این تلفات به عنوان تلفات دی الکتریکی شناخته می‌شود. در عایق‌های عملی، جریان لیکی هرگز 90 درجه پیش از ولتاژ اعمال شده را نمی‌گذراند (شکل 2B). زاویه تشکیل شده توسط جریان لیکی زاویه فازی (φ) است. این همیشه کمتر از 90 است. ما همچنین زاویه تلفات (δ) را از این به صورت 90- φ بدست می‌آوریم.

مدار معادل با ظرفیت و مقاومت موازی نشان داده شده است.

از این، می‌توانیم تلفات توان دی الکتریکی را به صورت زیر بدست آوریم:

X → واکنش ظرفیتی (1/2πfC)

cosφ → sinδ

در بیشتر موارد، δ کوچک است. بنابراین می‌توانیم sinδ = tanδ در نظر بگیریم.

بنابراین، tanδ به عنوان ضریب توان دی الکتریکی شناخته می‌شود.

فهم خصوصیات مواد دی الکتریکی برای طراحی، ساخت، عملیات و بازیافت این عایق‌ها حیاتی است، با ارزیابی‌های معمولاً از طریق محاسبات و اندازه‌گیری‌ها انجام می‌شود.