Propiedades dieléctricas dos materiais aislantes (Fórmula e constante)

Podemos comezar coa descrición dos materiais dieléctricos. En realidade, non conducen electricidade. Son aislantes con unha condutividade eléctrica moi baixa. Polo tanto, temos que coñecer a diferenza entre o material dieléctrico e o material aislante. A diferenza é que os aislantes bloquean o fluxo de corrente, pero os dieléctricos acumulan enerxía eléctrica. Nos condensadores, actúan como aislantes eléctricos.

A continuación, podemos pasar ao tema. As propiedades dieléctricas do aislamento inclúen a tensión de ruptura ou resistencia dieléctrica, parámetros dieléctricos como permitividad, condutividade, ángulo de perdas e factor de potencia. As outras propiedades inclúen parámetros eléctricos, térmicos, mecánicos e químicos. Podemos discutir as propiedades principais en detalle a continuación.

Resistencia dieléctrica ou tensión de ruptura

O material dieléctrico só ten algunhas partículas electrónicas nas condicións normais de funcionamento. Cando a forza eléctrica aumenta máis aló dun valor particular, resulta en unha ruptura. Isto é, as propiedades aislantes están danadas e finalmente converteuse nun conductor. A forza do campo eléctrico no momento da ruptura chámase tensión de ruptura ou resistencia dieléctrica. Pode expresarse no estrés eléctrico mínimo que resultará na ruptura do material baixo algunhas condicións.

Pode reducirse por envelhecemento, alta temperatura e humidade. Dáse como
Resistencia dieléctrica ou tensión de ruptura =
V→ Tensión de ruptura.
t→ Espesor do material dieléctrico.
Permitividad relativa
Tamén se chama capacidade inductiva específica ou constante dieléctrica. Isto dános información sobre a capacidade do condensador cando se usa o dieléctrico. Representase como εr. A capacidade do condensador está relacionada coa separación das placas ou podemos dicir o espesor dos dieléctricos, a área seccional transversal das placas e o carácter do material dieléctrico usado. Un material dieléctrico cunha alta constante dieléctrica é favorecido para os condensadores.
Permeabilidade relativa ou constante dieléctrica =

Podemos ver que, se substituímos o aire por calquera medio dieléctrico, a capacidade (condensador) mellorará. A constante dieléctrica e a resistencia dieléctrica de algúns materiais dieléctricos dánse a continuación.

Táboa nº 1

Factor de dissipación, ángulo de perdas e factor de potencia

Cando se lle proporciona unha alimentación AC a un material dieléctrico, non se produce ningún consumo de potencia. Só se logra perfectamente co vacío e gases purificados. Aquí, podemos ver que a corrente de carga irá adiante da tensión aplicada por 90o, como se mostra na figura 2A. Isto implica que non hai perda de potencia nos aislantes. Pero na maioría dos casos, hai unha dissipación de enerxía nos aislantes cando se aplica corrente alternada. Esta perda coñécese como perda dieléctrica. Nos aislantes prácticos, a corrente de fuga nunca vai adiante da tensión aplicada por 90o (figura 2B). O ángulo formado pola corrente de fuga é o ángulo de fase (φ). Sempre será menor que 90. Tamén obteremos o ángulo de perdas (δ) a partir disto como 90- φ.

O circuito equivalente con capacitancia e resistencias en paralelo representanse a continuación.

A partir disto, obtendremos a perda de potencia dieléctrica como

X → Reactivancia capacitiva (1/2πfC)
cosφ → sinδ
Na maioría dos casos, δ é pequeno. Polo tanto, podemos tomar sinδ = tanδ.

Entón, tanδ coñécese como o factor de potencia dos dieléctricos.

A importancia do coñecemento das propiedades do material dieléctrico está no deseño, fabricación, funcionamento e reciclaxe dos materiais dieléctricos (aislantes) e pódese determinar por cálculo e medida.

Declaración: Respetar o original, artigos bons méritos compartir, se hai infracción por favor contactar para eliminar.