დიელექტრული თვისებები იზოლაციური მასალების (ფორმულა და კონსტანტა)
პირველ რიგში შეგვიძლია გავიგოთ დიელექტრული მასალების აღწერა. ის არ ადგენს ელექტროენერგიას. ეს არის იზოლატორები, რომლებიც არ აქვთ დიდი ელექტრული წარმოებადობა. ასე რომ, ჩვენ უნდა ვიცოდეთ დიელექტრული მასალისა და იზოლაციის მასალის განსხვავება. განსხვავება არის ის, რომ იზოლატორები დაბრუნებენ მიმდევრობის მოძრაობას, ხოლო დიელექტრული მასალები აკუმულირებენ ელექტრულ ენერგიას. კონდენსატორებში ისინი ფუნქციონირებენ როგორც ელექტრული იზოლატორები.
შემდეგ, შეგვიძლია გავაგრძელოთ თემა. დიელექტრული მასალების დიელექტრული თვისებები შეიცავს დახურვის ვოლტაჟს ან დიელექტრულ ძალას, დიელექტრულ პარამეტრებს როგორიცაა პერმიტივობა, წარმოებადობა, აკტივაციის კუთხე და მოხდენის ფაქტორი. სხვა თვისებები შეიცავს ელექტრულ, თერმიკ, მექანიკურ და ქიმიურ პარამეტრებს. შემდეგ შეგვიძლია დეტალურად განვიხილოთ ძირითადი თვისებები.
დიელექტრული ძალა ან დახურვის ვოლტაჟი
დიელექტრული მასალა საკუთარ ნორმალურ მუშაობაში არ აქვს ბევრი ელექტრონები. როდესაც ელექტრული ძალა ზრდის გარეშე გადახვევის საშუალებას მისცემს, ის იწყებს დახურვას. ანუ, იზოლაციის თვისებები დაიზარალება და ბოლოს იქცევა კონდუქტორად. ელექტრული ველის ძალა დახურვის დროს უწოდებენ დახურვის ვოლტაჟს ან დიელექტრულ ძალას. ის შეიძლება გამოისახოს უდიდესი ელექტრული სტრესით, რომელიც შეიძლება გამოწვეული იყოს მასალის დახურვა ზოგიერთი პირობის ქვეშ.
ის შეიძლება შეიკლირდეს დახურვის, მაღალი ტემპერატურის და რეაქტიული მასალების შედეგად. ის მიეწვევა
დიელექტრული ძალა ან დახურვის ვოლტაჟი =
V→ დახურვის პოტენციალი.
t→ დიელექტრული მასალის სიმკვრივე.
რელატიური პერმიტივობა
ეს ასევე ეწოდება სპეციფიკური ინდუქტიური მცირე ან დიელექტრული მუდმივა. ეს მიგვცემს ინფორმაციას კონდენსატორის კაპაციტანზე დიელექტრული მასალის გამოყენების დროს. ის აღინიშნება როგორც εr. კონდენსატორის კაპაციტანზე ურთიერთდება პლატების განცალკევებას ან ვთქვათ დიელექტრული მასალის სიმკვრივეს, პლატების მოჭიმული ფართობი და დიელექტრული მასალის ხელმისაწვდომობა
. დიელექტრული მასალა მაღალი დიელექტრული მუდმივით არის სასურველი კონდენსატორით.
რელატიური პერმეაბილიტეტი ან დიელექტრული მუდმივა =
ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ, რომ თუ ვიცავთ ჰაერს ნებისმიერი დიელექტრული საშუალებით, კაპაციტანზე (კონდენსატორი) გაუმჯობესდება. ზოგიერთი დიელექტრული მასალის დიელექტრული მუდმივა და დიელექტრული ძალა შემდეგია.
დიელექტრული მასალა |
დიელექტრული ძალა(kV/mm) |
დიელექტრული მუდმივა |
ჰაერი |
3 |
1 |
ნაერთი |
5-20 |
2-5 |
მიკა |
60-230 |
5-9 |
ცხრილი ნომრი 1
დისიპაციის ფაქტორი, აკტივაციის კუთხე და მოხდენის ფაქტორი
როდესაც დიელექტრულ მასალას აძლევენ AC წვდომას, ენერგიის მოხდენა არ ხდება. ეს იდეალურად ხდება მხოლოდ ვაკუუმში და განსუფთავებულ აირში. აქ, ჩვენ ვხედავთ, რომ შეტვირთვის მიმდევრობა დაიწყებს ვოლტაჟს 90o-ით რომელიც ჩანს ფიგურაში 2A. ეს ნიშნავს, რომ იზოლატორებში ენერგიის მოხდენა არ ხდება. მაგრამ ყველა შემთხვევაში, როდესაც ალტერნატიული მიმდევრობა აძლევენ, ენერგიის დისიპაცია ხდება იზოლატორებში. ეს დაკარგვა ცნობილია როგორც დიელექტრული დაკარგვა. პრაქტიკულ იზოლატორებში, გადახვევის მიმდევრობა არასდროს დაიწყებს ვოლტაჟს 90o-ით (ფიგურა 2B). კუთხე, რომელსაც გადახვევის მიმდევრობა ქმნის, არის ფაზის კუთხე (φ). ის ყოველთვის იქნება ნაკლები 90-ზე. ჩვენ ასევე მივიღებთ დაკარგვის კუთხეს (δ) როგორც 90- φ.
ეკვივალენტური სქემა კაპაციტანზე და რეზისტორზე კოლატერალურად (პარალელურად) წარმოდგენილია ქვემოთ.
ამის შედეგად, ჩვენ მივიღებთ დიელექტრულ ძალას როგორც
X → კაპაციტიური რეაქტიულობა (1/2πfC)
cosφ → sinδ
უმეტესი შემთხვევებში, δ პატარაა. ასე რომ, ჩვენ შეგვიძლია
