Dielektrични свойства на изолиращите материали (Формула и константа)

Първо можем да преминем през описанието на диелектрични материали. Те всъщност не провеждат електричество. Това са изолатори с много ниска електрична проводимост. Затова трябва да знаем разликата между диелектричен материал и изолиращ материал. Разликата е, че изолаторите блокират потока на ток, но диелектичните материали събират електрична енергия. В кондензаторите те функционират като електрични изолатори.

След това можем да се обърнем към темата. Диелектричните свойства на изолацията включват напрежението за пробив или диелектричната устойчивост, диелектрични параметри като диелектрична проницаемост, проводимост, ъгъл на загуби и кофактор на мощността. Другите свойства включват електрични, термични, механични и химически параметри. Можем да обсъдим основните свойства по-подробно по-долу.

Диелектрична устойчивост или напрежение за пробив

Диелектричният материал има само няколко електрона в нормални условия на работа. Когато електричната устойчивост се увеличи над определена стойност, това води до пробив. Тоест, изолационните свойства са повредени и той най-накрая става проводник. Електричното поле при пробив се нарича напрежение за пробив или диелектрична устойчивост. Тя може да бъде изразена като минимален електрически стрес, който ще доведе до пробив на материала при определени условия.

То може да бъде намалено от стареене, висока температура и влага. То се дава като
Диелектрична устойчивост или напрежение за пробив =
V→ Напрежение за пробив.
t→ Дебелина на диелектричния материал.
Относителна диелектрична проницаемост
Тя се нарича също специфична индуктивна капацитет или диелектрична константа. Това ни дава информация за капацитета на кондензатора, когато се използва диелектричен материал. Тя се означава с εr. Капацитетът на кондензатора е свързан с разстоянието между пластините или можем да кажем дебелината на диелектричните материали, поперечното сечение на пластините и характера на използваните диелектрични материали. Диелектричният материал с висока диелектрична константа е предпочитан за кондензатори.
Относителна проницаемост или диелектрична константа =

Можем да видим, че ако заменим въздуха със всяко диелектрично средство, капацитетът (кондензатор) ще се подобри. Диелектричната константа и диелектричната устойчивост на някои диелектрични материали са дадени по-долу.

Таблица №1

Коефициент на загуби, ъгъл на загуби и кофактор на мощността

Когато диелектричен материал е подложен на AC напрежение, не се извършва използване на мощност. Това се осъществява перфектно само във вакуум и очистени газове. Тук можем да видим, че зареждащият ток ще предвари напрежението, приложено с 90o, както е показано на фигура 2А. Това означава, че няма загуба на мощност в изолаторите. Но в повечето случаи, има разсейване на енергия в изолаторите, когато се прилага алтернативен ток. Тази загуба се нарича диелектрична загуба. В практиката, токът на утечка никога не предварява напрежението, приложено с 90o (фигура 2Б). Угълът, образуван от тока на утечка, е фазовият ъгъл (φ). Той винаги ще е по-малък от 90. Ще получим и ъгъла на загуби (δ) като 90- φ.

Еквивалентната схема с капацитет и резистор в паралел са представени по-долу.

От това ще получим диелектричната мощностна загуба като

X → Капацитивна реактивност (1/2πfC)
cosφ → sinδ
В повечето случаи, δ е малък. Затова можем да приемем, че sinδ = tanδ.

Затова, tanδ се нарича кофактор на мощността на диелектриците.

Значението на знанията за свойствата на диелектричните материали е в проектирането, производството, функционирането и рециклирането на диелектричните (изолиращи) материали и то може да бъде определено чрез изчисление и измерване.

Изявление: Уважавайте оригиналното, добри статии са заслужаващи споделяне, ако има нарушение на права, моля се обратете за изтриване.