Milyen dielektrikus tulajdonságokkal rendelkeznek az izoláló anyagok?

Milyen dielektrikus tulajdonságokkal rendelkeznek az izoláló anyagok?

Dielektrikus definíció

A dielektrikus anyag olyan anyag, amely nem vezet elektromos áramot, de tárolhat elektromos energiát, ezzel növelve eszközök, mint például a kondenzátorok funkcióit.

Törésvolt

A dielektrikus anyag csak néhány elektront tartalmaz normál működési körülmények között. Ha az elektromos erőt egy adott érték felett növeljük, történt törés. Azaz, az izoláló tulajdonságok sérülnek, és végül vezetővé válik. A töréskor lévő elektromos mezőerőt törésvolt vagy dielektrikus erőnek nevezik. Kifejezhető a minimális elektromos feszültséggel, ami bizonyos körülmények között a anyag törését okozza.

Ezt az öregedés, a magas hőmérséklet és a nedvesség csökkentheti. Így adódik:

Dielektrikus erő vagy törésvolt

V→ Töréspotenciál.

t→ A dielektrikus anyag vastagsága.

Relatív dielektrikus konstans

Ezt specifikus induktív kapacitásnak vagy dielektrikus konstansként is nevezik. Ez információt ad a kondenzátor kapacitásáról, ha dielektrikus anyagot használnak. Jelölése εr. A kondenzátor kapacitása kapcsolódik a lemezek távolságához, vagy más szóval a dielektrikus anyag vastagságához, a lemezek kereteinek keresztmetszetéhez, és a használt dielektrikus anyag jelleméhez. Magas dielektrikus konstansú dielektrikus anyagot kedvelnek a kondenzátoroknál.

Relatív permeabilitás vagy dielektrikus konstans = 

Látható, hogy ha bármilyen dielektrikus közeggel helyettesítjük a levegőt, a kapacitás (kondenzátor) javul.Néhány dielektrikus anyag dielektrikus konstansának és dielektrikus erejének értékeit látjuk alább.

Szóró tényező, veszteségi szög és teljesítménytényező

Amikor egy dielektrikus anyagra AC ellátást adjunk, nincs teljesítményfelhasználás. Ezt csak tökéletes vakuum és tiszta gázokban érik el. Itt látható, hogy a töltési áram 90o előzi meg az alkalmazott feszültséget, ahogy az ábra 2A-ban látható. Ez azt jelenti, hogy nincs teljesítményveszteség az izolátorokban. De a legtöbb esetben, ha alternatív áramot adjunk, energia veszteség történik az izolátorokban. Ez a veszteség dielektrikus veszteségnek nevezik. Gyakorlati izolátorokban a folyamatos áram sosem fogja 90o-el előzni az alkalmazott feszültséget (ábra 2B). A folyamatos áram által képzett szög a fázisszög (φ). Ez mindig kevesebb, mint 90. Innen kapjuk a veszteségi szöget (δ) is, mint 90- φ.

Az ekvivalens áramkör a következőképpen jelenik meg, a kapacitással és a ellenállással párhuzamosan elrendezve.

Innen kapjuk a dielektrikus teljesítményveszteséget:

X → Kapacitív reaktancia (1/2πfC)

cosφ → sinδ

A legtöbb esetben δ kicsi. Tehát feltehetjük, hogy sinδ = tanδ.

Így, tanδ-t a dielektrikus anyagok teljesítménytényezőjének nevezik.

A dielektrikus anyagok tulajdonságainak megértése kulcsfontosságú a tervezés, gyártás, üzemeltetés és újrahasznosítás szempontjából, általában számítások és mérések segítségével végeznek ilyen becsléseket.