Koje su dielektrične osobine izolacijskih materijala

Koje su dielektričke osobine izolacijskih materijala?

Definicija dielektrika

Dielektrik se definira kao materijal koji ne provodi struju, ali može pohraniti električnu energiju, unapređujući funkcionalnost uređaja poput kondenzatora.

Napon prekidanja

Dielektrički materijal u normalnim radnim uvjetima ima samo nekoliko elektrona. Kada se električna jakost poveća preko određene vrijednosti, dođice do prekidanja. To znači da su izolacijske osobine oštećene i konačno postaje vodil. Električna poljačka jačina u trenutku prekidanja naziva se napon prekidanja ili dielektrična čvrstoća. Može se izraziti kao minimalni električni stres koji će dovesti do prekidanja materijala pod nekim uvjetima.

Može se smanjiti staranjem, visokom temperaturom i vlagoću. Daje se kao

Dielektrična čvrstoća ili napon prekidanja 

V→ Potencijal prekidanja.

t→ Debljina dielektričnog materijala.

Relativna permitivnost

Također se naziva specifičnom induktivnom kapacitetom ili dielektričnom konstantom. Ovo nam daje informacije o kapacitanci kondenzatora kada se koristi dielektrik. Označava se kao εr. Kapacitancija kondenzatora je povezana s razmakom između ploča ili možemo reći debljinom dielektrika, presjekom ploča i karakteristikama korištenog dielektričnog materijala. Materijal s visokom dielektričnom konstantom je poželjan za kondenzatore.

Relativna permeabilnost ili dielektrična konstanta = 

Vidimo da ako zamijenimo zrak bilo kojim dielektričnim medijem, kapacitancija (kondenzator) će se poboljšati.Dielektrična konstanta i dielektrična čvrstoća nekih dielektričnih materijala dani su u nastavku.

Faktor disipacije, kut gubitka i faktor snage

Kada dielektričnom materijalu daju AC strujni izvor, ne dolazi do potrošnje snage. Savršeno se postiže samo u vakuumu i očišćenim plinovima. Ovdje vidimo da će nabavna struja preći na primijenjeni napon za 90o, što je prikazano na slici 2A. To znači da nema gubitka snage u izolatorima. Ali u većini slučajeva, dolazi do disipacije energije u izolatorima kada se primijeni napravljena struja. Taj gubitak se naziva dielektričnim gubitkom. U praktičnim izolatorima, struja proklizavanja nikada neće preći na primijenjeni napon za 90o (slika 2B). Kut formiran od struje proklizavanja je fazni kut (φ). On će uvijek biti manji od 90. Također ćemo dobiti kut gubitka (δ) iz ovoga kao 90- φ.

Ekvivalentni krug prikazan je ispod s kapacitetom i otpornikom raspoređenim paralelno.

Od toga ćemo dobiti dielektrični gubitak snage kao

X → Kapacitivni reaktivni otpor (1/2πfC)

cosφ → sinδ

U većini slučajeva, δ je mali. Stoga možemo uzeti sinδ = tanδ.

Stoga, tanδ se naziva faktor snage dielektrika.

Razumijevanje osobina dielektričnih materijala ključno je za dizajn, proizvodnju, operiranje i recikliranje tih izolatora, s ocjenama obično izrađenim putem proračuna i mjerenja.