Dielektriske Egenskaber af Isolerende Materialer (Formel & Konstant)

Vi kan først gennemgå beskrivelsen af dielektriske materialer. De ledere ikke elektricitet. De er isolatorer med meget lav elektrisk ledeevne. Så vi skal kende forskellen mellem dielektrisk materiale og isolerende materiale. Forskellen er, at isolatorer blokerer strøm, mens dielektrika opbevarer elektrisk energi. I kapacitorer fungerer de som elektriske isolatorer.

Herefter kan vi komme ind på emnet. Dielektriske egenskaber af isolation inkluderer nedbrydningsvoltage eller dielektrisk styrke, dielektriske parametre som permittivitet, ledeevne, tabsvinkel og effekt faktor. De andre egenskaber inkluderer elektriske, termiske, mekaniske og kemiske parametre. Vi kan diskutere de vigtigste egenskaber i detaljer nedenfor.

Dielektrisk styrke eller nedbrydningsvoltage

Dielektrisk materiale har kun nogle få elektroner under normale driftsbetingelser. Når den elektriske styrke øges over en bestemt værdi, følger det en nedbrydning. Det betyder, at de isolerende egenskaber bliver skadet, og det bliver til sidst en leder. Den elektriske feldstyrke ved nedbrydningen kaldes nedbrydningsvoltage eller dielektrisk styrke. Den kan udtrykkes ved den mindste elektriske spænding, der vil føre til nedbrydning af materialet under visse forhold.

Den kan reduceres ved aldring, høj temperatur og fugt. Det gives som
Dielektrisk styrke eller Nedbrydningsvoltage =
V→ Nedbrydningspotentiale.
t→ Tykkelse af dielektrisk materiale.
Relativ permittivitet
Det kaldes også specifik induktiv kapacitetskapacitet eller dielektrisk konstant. Dette giver os information om kapacitancen af kapacitoren, når dielektrikum anvendes. Det betegnes som εr. Kapacitancen af kapacitoren er relateret til pladerne adskilles eller vi kan sige tykkelsen af dielektrika, tværsnitsarealet af pladerne og karakteren af det anvendte dielektriske materiale. Et dielektrisk materiale med høj dielektrisk konstant er foretrukket for kapacitorer.
Relativ permeabilitet eller dielektrisk konstant =

Vi kan se, at hvis vi erstatter luft med et andet dielektrisk medium, vil kapacitancen (kapacitor) blive forbedret. Dielektrisk konstant og dielektrisk styrke af nogle dielektriske materialer er givet nedenfor.

Tabel nr.1

Tabfaktor, tabvinkel og effektfaktor

Når et dielektrisk materiale får en AC-strøm, finder der ingen strømforsyning sted. Det er perfekt opnået kun ved vakuum og rensede gasser. Her kan vi se, at opladningsstrømmen vil føre den anvendte spænding med 90o, som vist i figur 2A. Dette betyder, at der ikke er nogen tab i isolatorer. Men i de fleste tilfælde er der en energitab i isolatorerne, når der anvendes alternerende strøm. Dette tab kaldes dielektrisk tab. I praksis vil lækkagestrømmen aldrig føre den anvendte spænding med 90o (figur 2B). Vinklen dannet af lækkagestrømmen er fasenvinklen (φ). Den vil altid være mindre end 90. Vi vil også få tabvinklen (δ) herfra som 90- φ.

Den equivalente kredsløb med kapacitance og modstand i parallelle repræsenteres nedenfor.

Herfra vil vi få dielektrisk effekttab som

X → Kapacitiv reactance (1/2πfC)
cosφ → sinδ
I de fleste tilfælde er δ lille. Så vi kan tage sinδ = tanδ.

Så, tanδ kendes som effektfaktor for dielektrika.

Viden om egenskaberne af dielektrisk materiale er vigtig i planlægning, produktion, funktion og genanvendelse af dielektriske (isolations)materialer, og det kan bestemmes ved beregning og måling.

Erklæring: Respektér originalen, godt indhold fortjener at deles, hvis der er overtrædelse kontakt til sletning.