Koje su dielektrične osobine izolacionih materijala

Koje su dielektrične osobine izolacionih materijala?

Definicija dielektrika

Dielektrik se definiše kao materijal koji ne vodi struju ali može čuvati električnu energiju, unapređujući funkcionalnost uređaja poput kondenzatora.

Napon prekidanja

Dielektrični materijal u normalnim radnim uslovima ima samo nekoliko elektrona. Kada se električna snaga poveća iznad određene vrednosti, do dolazi do prekidanja. To znači da su izolacione osobine oštećene i konačno postaje vodil. Električna poljska snaga u trenutku prekidanja se naziva napon prekidanja ili dielektrična snaga. Može se izraziti kao minimalni električni napon koji će dovesti do prekidanja materijala pod nekim uslovima.

Može se smanjiti starenjem, visokom temperaturom i vlagočuću. Data je kao

Dielektrična snaga ili napon prekidanja 

V→ Potencijal prekidanja.

t→ Debljina dielektričnog materijala.

Relativna permitivnost

Takođe se naziva specifičnom induktivnom kapacitetom ili dielektričnom konstantom. Ovo nam daje informacije o kapacitanci kondenzatora kada se koristi dielektrik. Označava se sa εr. Kapacitansa kondenzatora je vezana za razmak između ploča ili možemo reći debljinu dielektrika, presečnu površinu ploča i karakteristike dielektričnog materijala koji se koristi. Dielektrični materijal sa visokom dielektričnom konstantom je poželjan za kondenzatore.

Relativna permeabilnost ili dielektrična konstanta = 

Možemo videti da ako zamenimo vazduh bilo kojim dielektričnim sredstvom, kapacitansa (kondenzator) će se poboljšati.Dielektrična konstanta i dielektrična snaga nekih dielektričnih materijala date su ispod.

Faktor disipacije, ugao gubitka i faktor snage

Kada dielektričnom materijalu pruži AC napajanje, ne dolazi do potrošnje snage. Savršeno se postiže samo u vakuumu i očišćenim plinovima. Ovdje možemo vidjeti da će struja nabijanja preći napetost primenjenu 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 primeni izmjenična struja. Taj gubitak se naziva dielektričnim gubitkom. U praktičnim izolatorima, struja curenja nikada neće preći napetost primenjenu za 90o (slika 2B). Ugao formiran od struje curenja je fazni ugao (φ). On će uvijek biti manji od 90. Takođe ćemo dobiti ugao gubitka (δ) kao 90- φ.

Ekvivalentni krug prikazan je ispod sa kapacitansom i otpornikom raspoređenim paralelno.

Odatle ćemo dobiti dielektrični gubitak snage kao

X → Reaktivna kapacitansa (1/2πfC)

cosφ → sinδ

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

Dakle, tanδ se naziva faktor snage dielektrika.

Razumijevanje osobina dielektričnih materijala ključno je za dizajn, proizvodnju, operacije i recikliranje ovih izolatora, sa procenama obično izrađenim putem izračunavanja i merenja.