Que son as propiedades dieléctricas dos materiais aislantes

Que son as propiedades dieléctricas dos materiais aislantes?

Definición de dieléctrico

Un dieléctrico defínese como un material que non conduce electricidade pero pode almacenar enerxía eléctrica, mellorando a funcionalidade de dispositivos como os condensadores

Voltaxe de ruptura

O material dieléctrico só ten algunhas partículas electrónicas nas condicións normais de funcionamento. Cando a forza eléctrica aumenta máis aló dun valor específico, produce unha ruptura. Isto é, as propiedades aislantes están danadas e finalmente converteuse nun conductor. A forza do campo eléctrico no momento da ruptura chámase voltaxe de ruptura ou resistencia dieléctrica. Pode expresarse como o mínimo estrés eléctrico que resultará na ruptura do material ba algúns condicións.

Pode reducirse debido ao envellecemento, alta temperatura e humidade. Dáse como

Resistencia dieléctrica ou voltaxe de ruptura 

V→ Potencial de ruptura.

t→ Espesor do material dieléctrico.

Permitividade relativa

Tamén se chama capacidade inductiva específica ou constante dieléctrica. Isto dános información sobre a capacitancia do condensador cando se usa o dieléctrico. Denótase como εr. A capacitancia do condensador relaciona-se coa separación das placas ou podemos dicir o espesor dos dieléctricos, a área seccional transversal das placas e a natureza do material dieléctrico usado. Un material dieléctrico cunha alta constante dieléctrica é favorecido para os condensadores.

Permeabilidade relativa ou constante dieléctrica = 

Pódese ver que se substituímos o aire por calquera medio dieléctrico, a capacitancia (condensador) mellorará.A constante dieléctrica e a resistencia dieléctrica de algúns materiais dieléctricos dánse a continuación.

Factor de dissipación, ángulo de perdas e factor de potencia

Cando a un material dieléctrico lles démos unha alimentación AC, non se producirá ningunha utilización de potencia. Só se logra perfectamente no vacío e nos gases purificados. Aquí, pódese ver que a corrente de carga irá adiante da tensión aplicada 90o, como se mostra na figura 2A. Esto implica que non hai perda de potencia nos aislantes. Pero na maioría dos casos, hai unha dissipación de enerxía nos aislantes cando se aplica corrente alternada. Esta perda coñécese como perda dieléctrica. Nos aislantes prácticos, a corrente de fuga nunca irá adiante da tensión aplicada 90o (figura 2B). O ángulo formado pola corrente de fuga é o ángulo de fase (φ). Sempre será menor que 90. Tamén obteremos o ángulo de perdas (δ) a partir disto como 90- φ.

O circuito equivalente móstrase a continuación cos condensadores e resistores dispostos en paralelo.

A partir disto, obtenderemos a perda de potencia dieléctrica como

X → Reactancia capacitiva (1/2πfC)

cosφ → sinδ

Na maioría dos casos, δ é pequeno. Polo tanto, podemos considerar sinδ = tanδ.

Así, tanδ coñécese como o factor de potencia dos dieléctricos.

Comprender as propiedades dos materiais dieléctricos é crucial para deseñar, fabricar, operar e reciclar estes aislantes, con avaliacións xeralmente realizadas mediante cálculos e medidas.