میتوانیم ابتدا توضیح مواد دی الکتریک را مرور کنیم. این مواد در واقع رسانای برق نیستند. آنها عایقبندی با رسانایی الکتریکی بسیار پایین هستند. بنابراین باید تفاوت بین ماده دی الکتریک و ماده عایقبندی را بشناسیم. تفاوت آن است که عایقبندیها جریان الکتریکی را مسدود میکنند، اما دی الکتریکها انرژی الکتریکی را ذخیره میکنند. در کندانسورها، آنها به عنوان عایقبندیهای الکتریکی عمل میکنند.
سپس میتوانیم به موضوع بپردازیم. ویژگیهای دی الکتریک عایقبندی شامل ولتاژ شکست یا قدرت دی الکتریک، پارامترهای دی الکتریک مانند ثابت دی الکتریک، رسانایی، زاویه ضرر و عامل توان میشود. ویژگیهای دیگر شامل پارامترهای الکتریکی، حرارتی، مکانیکی و شیمیایی هستند. میتوانیم ویژگیهای اصلی را در زیر به طور دقیق بررسی کنیم.
ماده دی الکتریک فقط در شرایط عملیاتی عادی چند الکترون دارد. وقتی قدرت الکتریکی فراتر از مقدار خاصی افزایش یابد، منجر به شکست میشود. یعنی، خصوصیات عایقبندی آسیب دیده و در نهایت به یک رسانا تبدیل میشود. قدرت میدان الکتریکی در زمان شکست به نام ولتاژ شکست یا قدرت دی الکتریک شناخته میشود. آن را میتوان با حداقل تنش الکتریکی که منجر به شکست ماده تحت شرایط خاصی میشود، بیان کرد.
این مقدار میتواند با پیری، دمای بالا و رطوبت کاهش یابد. آن به صورت زیر بیان میشود
قدرت دی الکتریک یا ولتاژ شکست =
V→ ولتاژ شکست.
t→ ضخامت ماده دی الکتریک.
ثابت دی الکتریک نسبی
این مقدار همچنین به عنوان ظرفیت القایی خاص یا ثابت دی الکتریک شناخته میشود. این اطلاعات در مورد ظرفیت کندانسور وقتی از دی الکتریک استفاده میشود، به ما میدهد. آن را با εr نشان میدهیم. ظرفیت کندانسور با فاصله صفحات یا میتوانیم بگوییم ضخامت دی الکتریکها، مساحت مقطع صفحات و مشخصات ماده دی الکتریک استفاده شده مرتبط است
. ماده دی الکتریک با ثابت دی الکتریک بالا برای کندانسور مطلوب است.
ثابت دی الکتریک نسبی یا ثابت دی الکتریک =
میتوانیم ببینیم که اگر هوا را با هر مedium دی الکتریکی جایگزین کنیم، ظرفیت (کندانسور) بهبود خواهد یافت. ثابت دی الکتریک و قدرت دی الکتریک برخی مواد دی الکتریک در زیر آورده شده است.
ماده دی الکتریک |
قدرت دی الکتریک(kV/mm) |
ثابت دی الکتریک |
هوا |
3 |
1 |
روغن |
5-20 |
2-5 |
میکا |
60-230 |
5-9 |
جدول شماره ۱
وقتی یک ماده دی الکتریک با تغذیه AC فراهم میشود، هیچ مصرف توانی اتفاق نمیافتد. این فقط در خلاء و گازهای خالص شده کاملاً انجام میشود. در اینجا میتوانیم ببینیم که جریان شارژ 90 درجه از ولتاژ اعمال شده جلوتر میرود که در شکل 2A نشان داده شده است. این بدان معناست که هیچ تلفات توانی در عایقبندیها وجود ندارد. اما در بیشتر موارد، هنگام اعمال جریان متناوب، تلفات انرژی در عایقبندیها وجود دارد. این تلفات به عنوان تلفات دی الکتریک شناخته میشود. در عایقبندیهای عملی، جریان نشتی هرگز 90 درجه از ولتاژ اعمال شده جلوتر نمیرود (شکل 2B). زاویه تشکیل شده توسط جریان نشتی زاویه فاز (φ) است. این زاویه همیشه کمتر از 90 است. ما همچنین زاویه ضرر (δ) را از این مقدار به صورت 90- φ بدست میآوریم.
مدار معادل با ظرفیت و مقاومت در موازی در زیر نشان داده شده است.
از این رو، تلفات توان دی الکتریک به صورت زیر بدست میآید
X → リアクタンス (1/2πfC)
cosφ → sinδ
در بیشتر موارد، δ کوچک است. بنابراین میتوانیم sinδ = tanδ در نظر بگیریم.
بنابراین، tanδ به عنوان عامل توان دی الکتریک شناخته میشود.
اهمیت دانستن ویژگیهای ماده دی الکتریک در طراحی، تولید، عملکرد و بازیافت مواد دی الکتریک (عایقبندی) است و میتوان آن را با محاسبه و سنجش تعیین کرد.
بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، اگر نقض حق تکثیر وجود داشته باشد لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.
