Vad är dielektriska egenskaper hos isolerande material?

Vad är dielektriska egenskaper hos isolerande material?

Dielektrisk definition

En dielektrik definieras som ett material som inte ledar elektricitet men kan lagra elektrisk energi, vilket förbättrar funktionaliteten hos apparater som kondensatorer.

Brytningspotential

Det dielektriska materialet har endast några elektron under normal drift. När den elektriska styrkan överskrider en viss gräns uppstår brytning. Det innebär att de isolerande egenskaperna skadas och det blir till slut en ledare. Den elektriska fältstyrkan vid brytning kallas brytningspotential eller dielektrisk styrka. Det kan uttryckas i minsta elektriska spänning som resulterar i brytning av materialet under vissa förhållanden.

Den kan minska genom åldring, hög temperatur och fukt. Det ges som

Dielektrisk styrka eller Brytningspotential 

V→ Brytningspotential.

t→ Tjocklek på det dielektriska materialet.

Relativ permittivitet

Det kallas också specifikt induktivt kapacitetsvärde eller dielektrisk konstant. Det ger oss information om kapacitansen hos en kondensator när ett dielektriskt material används. Det betecknas med εr. Kapacitansen hos en kondensator är relaterad till separeringen av plattor, eller vi kan säga tjockleken på dielektrika material, tvärsnittsarean av plattorna och karaktären av det använda dielektriska materialet. Ett dielektriskt material med hög dielektrisk konstant föredras för kondensatorer.

Relativ permeabilitet eller dielektrisk konstant = 

Vi kan se att om vi ersätter luft med något dielektriskt medium, kommer kapacitansen (kondensator) att förbättras.Dielektriska konstanter och dielektriska styrkor för vissa dielektriska material anges nedan.

Dissiperingsfaktor, förlustvinkel och effektfaktor

När ett dielektriskt material får en växelströmsförsörjning sker ingen energianvändning. Det uppnås perfekt endast av vakuum och rengas. Här kan vi se att laddningsströmmen kommer att leda den tillämpade spänningen med 90o, vilket visas i figur 2A. Detta innebär att det inte finns någon energiförlust i isolatorer. Men i de flesta fall finns det en energidissipation i isolatorerna när växelström appliceras. Denna förlust kallas dielektrisk förlust. I praktiska isolatorer kommer läckageströmmen aldrig att leda den tillämpade spänningen med 90o (figur 2B). Vinkeln som bildas av läckageströmmen är fasvinkeln (φ). Den kommer alltid att vara mindre än 90. Vi får också förlustvinkeln (δ) från detta som 90- φ.

Den ekvivalenta kretsen visas nedan med kapacitans och resistor ordnade parallellt.

Härifrån får vi dielektrisk energiförlust som

X → Kapacitiv reaktans (1/2πfC)

cosφ → sinδ

I de flesta fall är δ liten. Så vi kan ta sinδ = tanδ.

Så, tanδ kallas effektfaktor för dielektrika material.

Att förstå egenskaperna hos dielektriska material är avgörande för design, tillverkning, drift och återvinning av dessa isolatorer, med bedömningar vanligtvis gjorda genom beräkningar och mätningar.