Elektrische eigenschappen van isolerende materialen (Formule & Constante)

We kunnen eerst de beschrijving doornemen van dielectrische materialen. Ze geleiden eigenlijk geen elektriciteit. Het zijn isolatoren met een zeer lage elektrische geleidbaarheid. Dus moeten we het verschil kennen tussen dielectrisch materiaal en isolatiemateriaal. Het verschil is dat isolatoren de stroom blokkeren, terwijl dielectriken elektrische energie opslaan. In condensatoren functioneren ze als elektrische isolatoren.

Vervolgens kunnen we overgaan tot het onderwerp. De dielectrische eigenschappen van isolatie omvatten doorbraakspanning of dielectrische sterkte, dielectrische parameters zoals permittiviteit, geleidbaarheid, verlieshoek en vermogensfactor. Andere eigenschappen omvatten elektrische, thermische, mechanische en chemische parameters. We kunnen de belangrijkste eigenschappen in detail bespreken.

Dielectrische sterkte of doorbraakspanning

Het dielectrische materiaal heeft slechts enkele elektronen in normale werkingstoestand. Wanneer de elektrische sterkte boven een bepaalde waarde wordt verhoogd, treedt er een doorbraak op. Dat wil zeggen, de isolerende eigenschappen worden beschadigd en het wordt uiteindelijk een geleider. De elektrische veldsterkte op het moment van de doorbraak wordt doorbraakspanning of dielectrische sterkte genoemd. Dit kan worden uitgedrukt in de minimale elektrische spanning die onder bepaalde omstandigheden zal leiden tot de doorbraak van het materiaal.

Het kan worden verminderd door ouderdom, hoge temperatuur en vocht. Het wordt gegeven als
Dielectrische sterkte of doorbraakspanning =
V→ Doorbraakpotentiaal.
t→ Dikte van het dielectrische materiaal.
Relatieve permittiviteit
Dit wordt ook wel specifieke inductieve capaciteit of dielectrische constante genoemd. Dit geeft ons informatie over de capaciteit van de condensator wanneer het dielectrische materiaal wordt gebruikt. Het wordt aangeduid als εr. De capaciteit van de condensator hangt samen met de afstand tussen de platen of we kunnen zeggen de dikte van de dielectriken, de doorsnede van de platen en het karakter van het gebruikte dielectrische materiaal. Een dielectrisch materiaal met een hoge dielectrische constante wordt voor de condensator verkozen.
Relatieve permeabiliteit of dielectrische constante =

We kunnen zien dat als we lucht vervangen door elk dielectrisch medium, de capaciteit (condensator) zal verbeteren. De dielectrische constante en de dielectrische sterkte van enkele dielectrische materialen staan hieronder.

Tabel nr.1

Dissipatiecoëfficiënt, verlieshoek en vermogensfactor

Wanneer een dielectrisch materiaal een AC-spanning krijgt, vindt er geen energieverbruik plaats. Dit wordt perfect bereikt alleen door vacuüm en gezuiverde gassen. Hier kunnen we zien dat de laadstroom de spanning die is toegepast, zal voorgaan met 90o, wat wordt weergegeven in figuur 2A. Dit betekent dat er geen energieverlies optreedt in isolatoren. Maar in de meeste gevallen is er een energieverlies in de isolatoren wanneer een wisselstroom wordt toegepast. Dit verlies wordt dielectrisch verlies genoemd. In praktische isolatoren zal de lekkagestroom nooit de spanning die is toegepast, voorgaan met 90o (figuur 2B). De hoek gevormd door de lekkagestroom is de fasehoek (φ). Deze zal altijd kleiner zijn dan 90. We krijgen ook de verlieshoek (δ) hiervan als 90- φ.

Het equivalentcircuit met capaciteit en weerstand in parallel worden hieronder weergegeven.

Hieruit krijgen we het dielectrisch energieverlies als

X → Capacitieve reactantie (1/2πfC)
cosφ → sinδ
In de meeste gevallen is δ klein. Dus kunnen we sinδ = tanδ nemen.

Dus, tanδ wordt bekend als de vermogensfactor van dielectriken.

Het belang van de kennis van de eigenschappen van dielectrische materialen ligt in het ontwerpen, fabriceren, functioneren en recyclen van de dielectrische (isolerende) materialen en dit kan worden bepaald door berekening en meting.

Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moede gedeeld, indien er een inbreuk is neem contact op om te verwijderen.