Які є диелектричні властивості ізоляційних матеріалів

Що таке діелектричні властивості ізоляційних матеріалів?

Визначення діелектрика

Діелектрик - це матеріал, який не проводить електричний струм, але може зберігати електричну енергію, підвищуючи функціональність пристроїв, таких як конденсатори.

Напруга пробою

Діелектричний матеріал містить лише деякі електрони в нормальних умовах роботи. Коли електрична напруга збільшується понад певне значення, відбувається пробій. Тобто, ізоляційні властивості пошкоджуються, і він нарешті стає провідником. Електрична напруга, при якій відбувається пробій, називається напругою пробою або діелектричною міцністю. Це можна виразити як мінімальну електричну стрес, який призведе до пробою матеріалу в певних умовах.

Це може бути зменшено старінням, високою температурою та вологістю. Це виражається як

Діелектрична міцність або напруга пробою 

V→ Напруга пробою.

t→ Товщина діелектричного матеріалу.

Відносна диелектрична проникність

Це також називається специфічною індуктивною здатністю або діелектричною сталою. Це надає нам інформацію про ємність конденсатора, коли використовується діелектрик. Це позначається як εr. Ємність конденсатора пов'язана з розміщенням пластин або, інакше кажучи, товщиною діелектриків, площою поперечного перерізу пластин та характером діелектричного матеріалу, який використовується. Діелектричний матеріал з високою діелектричною сталою сприяє для конденсатора.

Відносна проникність або діелектрична стала = 

Ми можемо побачити, що якщо ми замінимо повітря будь-яким діелектричним середовищем, ємність (конденсатор) буде покращена.Діелектрична стала та діелектрична міцність деяких діелектричних матеріалів наведені нижче.

Коефіцієнт дисипації, кут втрат та коефіцієнт потужності

Коли діелектричному матеріалу надається черговий струм, не відбувається жодного використання енергії. Це ідеально досягається лише вакуумом та очищеними газами. Тут ми бачимо, що зарядний струм буде передувати застосованій напрузі на 90°, як показано на рисунку 2А. Це означає, що немає втрат енергії в ізоляторах. Але в більшості випадків, коли застосовується черговий струм, в ізоляторах відбувається дисипація енергії. Ця втрата відома як діелектрична втрата. В практичних ізоляторах, проток течії не буде передувати застосованій напрузі на 90° (рисунок 2B). Кут, сформований протоком течії, є фазовим кутом (φ). Він завжди менший за 90. Ми також отримаємо кут втрат (δ) з цього як 90- φ.

Еквівалентна схема показана нижче з конденсатором та резистором, розташованими паралельно.

З цього ми отримаємо діелектричні втрати як

X → Капацитивна реактивна опір (1/2πfC)

cosφ → sinδ

У більшості випадків, δ невеликий. Тому ми можемо взяти sinδ = tanδ.

Тому, tanδ відомий як коефіцієнт потужності діелектриків.

Розуміння властивостей діелектричних матеріалів є важливим для проектування, виробництва, експлуатації та переробки цих ізоляторів, з оцінками, як правило, проведеними через розрахунки та вимірювання.