Właściwości dielektryczne materiałów izolacyjnych (Wzór i stała)

Możemy zacząć od opisu materiałów dielektrycznych. W rzeczywistości nie przewodzą one prądu elektrycznego. Są to izolatory o bardzo niskiej przewodności elektrycznej. Dlatego musimy znać różnicę między materiałami dielektrycznymi a materiałami izolacyjnymi. Różnica polega na tym, że izolatory blokują przepływ prądu, podczas gdy materiały dielektryczne gromadzą energię elektryczną. W kondensatorach działają jako izolatory elektryczne.

Następnie możemy przejść do tematu. Właściwości dielektryczne izolacji obejmują napięcie przepadowe lub wytrzymałość dielektryczną, parametry dielektryczne takie jak przenikalność, przewodność, kąt strat i cosinus φ. Inne właściwości obejmują parametry elektryczne, termiczne, mechaniczne i chemiczne. Poniżej omówimy główne właściwości szczegółowo.

Wytrzymałość Dielektryczna lub Napięcie Przepadowe

Materiał dielektryczny ma tylko niektóre elektrony w normalnych warunkach pracy. Gdy siła elektryczna wzrośnie ponad określoną wartość, następuje przebicie. To oznacza, że właściwości izolacyjne są uszkodzone i materiał staje się przewodnikiem. Siła pola elektrycznego w momencie przebicia nazywana jest napięciem przepadowym lub wytrzymałością dielektryczną. Można ją wyrazić minimalnym napięciem, które spowoduje przebicie materiału w określonych warunkach.

Może ona zostać zmniejszona przez starzenie, wysoką temperaturę i wilgoć. Wyraża się to wzorem
Wytrzymałość dielektryczna lub napięcie przepadowe =
V→ Potencjał przepadowy.
t→ grubość materiału dielektrycznego.
Przenikalność względna
Nazywana również pojemnością indukcyjną specyficznej lub stałą dielektryczną. Informuje nas o pojemności kondensatora, gdy używa się materiału dielektrycznego. Oznaczana jest jako εr. Pojemność kondensatora związana jest z rozstawem płytek lub, można powiedzieć, grubością dielektryka, przekrojem płytek i charakterystyką używanego materiału dielektrycznego. Materiał dielektryczny o wysokiej stałej dielektrycznej jest preferowany dla kondensatorów.
Przenikalność względna lub stała dielektryczna =

Możemy zauważyć, że jeśli zastąpimy powietrze dowolnym medium dielektrycznym, pojemność (kondensator) ulegnie poprawie. Stała dielektryczna i wytrzymałość dielektryczna niektórych materiałów dielektrycznych przedstawione są poniżej.

Tabela nr 1

Współczynnik dyspersji, kąt strat i cosinus φ

Gdy materiał dielektryczny jest poddany zasilaniu AC, nie następuje zużycie mocy. Jest to doskonale osiągnięte tylko przez próżnię i czyste gazy. Tutaj możemy zauważyć, że prąd ładowania będzie prowadził napięcie zastosowane przez 90o, co pokazano na rysunku 2A. To oznacza, że nie ma strat mocy w izolatorach. Jednak w większości przypadków następuje rozproszenie energii w izolatorach, gdy zastosowano prąd przemienny. Ta strata znana jest jako strata dielektryczna. W praktycznych izolatorach, prąd przeciekowy nigdy nie prowadzi napięcia zastosowanego przez 90o (rysunek 2B). Kąt utworzony przez prąd przeciekowy to kąt fazowy (φ). Zawsze będzie mniejszy niż 90. Możemy również uzyskać kąt strat (δ) z tego jako 90- φ.

Obwód równoważny z pojemnością i rezystorem w szeregu (równolegle) przedstawiony jest poniżej.

Z tego uzyskamy stratę mocy dielektrycznej jako

X → Reaktancja pojemnościowa (1/2πfC)
cosφ → sinδ
W większości przypadków, δ jest mały. Możemy więc przyjąć, że sinδ = tanδ.

Zatem, tanδ jest znane jako cosinus φ dielektryków.

Wiedza o właściwościach materiałów dielektrycznych jest istotna w projektowaniu, produkcji, funkcjonowaniu i recyklingu materiałów dielektrycznych (izolacyjnych) i może być określona przez obliczenia i pomiary.

Oświadczenie: Szanuj oryginal, dobre artykuły warto udostępniać, jesli istnieje naruszenie autorskich praw proszę o kontakt z celami usunięcia.