چه خصوصیات دی الکتریکی مواد عایقی دارند

خواص دی الکتریک مواد عایق چیست؟

تعریف دی الکتریک

دی الکتریک به ماده‌ای اطلاق می‌شود که الکتریسیته را رسانش نمی‌دهد اما انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کند و عملکرد دستگاه‌هایی مانند خازن‌ها را بهبود می‌بخشد.

ولتاژ شکست

در شرایط عادی، ماده دی الکتریک تنها تعدادی الکترون دارد. هنگامی که قوی الکتریک فراتر از مقدار خاصی افزایش یابد، منجر به شکست می‌شود. به عبارت دیگر، خواص عایق بودن آسیب می‌بیند و در نهایت رسانا می‌شود. قوی الکتریک در زمان شکست به عنوان ولتاژ شکست یا مقاومت دی الکتریک شناخته می‌شود. این می‌تواند به صورت حداقل تنش الکتریکی که باعث شکست ماده تحت شرایط خاصی می‌شود بیان شود.

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

مقاومت دی الکتریک یا ولتاژ شکست 

V→ پتانسیل شکست.

t→ ضخامت ماده دی الکتریک.

پرمیتابیلیته نسبی

این مورد همچنین به عنوان ظرفیت القایی خاص یا ثابت دی الکتریک شناخته می‌شود. این به ما اطلاعاتی درباره ظرفیت خازن وقتی از دی الکتریک استفاده می‌شود می‌دهد. این با εr نشان داده می‌شود. ظرفیت خازن با فاصله صفحات یا به عبارت دیگر ضخامت دی الکتریک، مساحت مقطع صفحات و ویژگی ماده دی الکتریک استفاده شده مرتبط است. ماده دی الکتریک با ثابت دی الکتریک بالا برای خازن مورد ترجیح قرار می‌گیرد.

پرمیتابیلیته نسبی یا ثابت دی الکتریک = 

می‌توانیم ببینیم که اگر هوا را با هر مedium دی الکتریک جایگزین کنیم، ظرفیت (خازن) بهبود خواهد یافت.ثابت دی الکتریک و مقاومت دی الکتریک برخی مواد دی الکتریک در زیر آمده است.

فاکتور پخش، زاویه زیان و فاکتور توان

هنگامی که به یک ماده دی الکتریک تغذیه AC داده می‌شود، هیچ مصرف انرژی رخ نمی‌دهد. این فقط در خلاء و گازهای پاک کاملاً به دست می‌آید. در اینجا می‌توانیم ببینیم که جریان شارژ 90 درجه پیش از ولتاژ اعمال شده قرار می‌گیرد که در شکل 2A نشان داده شده است. این به معنای عدم زیان توان در عایق‌ها است. اما در بیشتر موارد، زیان انرژی در عایق‌ها زمانی که جریان متناوب اعمال می‌شود وجود دارد. این زیان به عنوان زیان دی الکتریک شناخته می‌شود. در عایق‌های عملی، جریان لیکی هرگز 90 درجه پیش از ولتاژ اعمال شده قرار نمی‌گیرد (شکل 2B). زاویه تشکیل شده توسط جریان لیکی زاویه فاز (φ) است. این همیشه کمتر از 90 درجه خواهد بود. همچنین زاویه زیان (δ) را از این به صورت 90- φ بدست می‌آوریم.

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

از این رو، زیان توان دی الکتریک به صورت زیر بدست می‌آید:

X → واکنش ظرفیتی (1/2πfC)

cosφ → sinδ

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

بنابراین، tanδ به عنوان فاکتور توان دی الکتریک شناخته می‌شود.

درک خواص مواد دی الکتریک برای طراحی، ساخت، عملیات و بازیافت این عایق‌ها حیاتی است، با ارزیابی‌های معمولاً از طریق محاسبات و اندازه‌گیری‌ها انجام می‌شود.