Propriedades Dielétricas de Materiais Isolantes (Fórmula & Constante)

Podemos começar com a descrição dos materiais dielétricos. Na verdade, eles não conduzem eletricidade. São isolantes com baixíssima condutividade elétrica. Portanto, devemos conhecer a diferença entre material dielétrico e material isolante. A diferença é que os isolantes bloqueiam o fluxo de corrente, enquanto os dielétricos acumulam energia elétrica. Nos capacitores, atuam como isolantes elétricos.

Em seguida, podemos chegar ao tópico. As propriedades dielétricas do isolamento incluem tensão de ruptura ou resistência dielétrica, parâmetros dielétricos como permitividade, condutividade, ângulo de perdas e fator de potência. Outras propriedades incluem parâmetros elétricos, térmicos, mecânicos e químicos. Podemos discutir as principais propriedades em detalhes abaixo.

Resistência Dielétrica ou Tensão de Ruptura

O material dielétrico possui apenas alguns elétrons em condições normais de operação. Quando a força elétrica é aumentada além de um valor específico, resulta em uma ruptura. Isso significa que as propriedades isolantes são danificadas e, finalmente, se torna um conductor. A intensidade do campo elétrico no momento da ruptura é chamada de tensão de ruptura ou resistência dielétrica. Pode ser expressa na tensão mínima que resultará na ruptura do material sob certas condições.

Pode ser reduzida pelo envelhecimento, alta temperatura e umidade. É dada por
Resistência dielétrica ou tensão de ruptura =
V → Potencial de ruptura.
t → Espessura do material dielétrico.
Permitividade relativa
Também conhecida como capacidade indutiva específica ou constante dielétrica. Isso nos dá informações sobre a capacitância do capacitor quando o dielétrico é usado. É denotado como εr. A capacitância do capacitor está relacionada com a separação das placas ou, podemos dizer, a espessura dos dielétricos, a área da seção transversal das placas e a natureza do material dielétrico usado. Um material dielétrico com alta constante dielétrica é favorecido para capacitores.
Permeabilidade relativa ou constante dielétrica =

Podemos ver que, se substituirmos o ar por qualquer meio dielétrico, a capacitância (capacitor) será melhorada. A constante dielétrica e a resistência dielétrica de alguns materiais dielétricos são fornecidas abaixo.

Tabela nº 1

Fator de dissipação, ângulo de perdas e fator de potência

Quando um material dielétrico é submetido a uma alimentação AC, não ocorre utilização de energia. Isso é perfeitamente alcançado apenas pelo vácuo e gases purificados. Aqui, podemos ver que a corrente de carga antecipará a tensão aplicada por 90o, conforme mostrado na figura 2A. Isso implica que não há perda de energia nos isolantes. No entanto, na maioria dos casos, há uma dissipação de energia nos isolantes quando a corrente alternada é aplicada. Essa perda é conhecida como perda dielétrica. Em isolantes práticos, a corrente de fuga nunca antecipará a tensão aplicada por 90o (figura 2B). O ângulo formado pela corrente de fuga é o ângulo de fase (φ). Ele sempre será menor que 90. Também obteremos o ângulo de perdas (δ) a partir disso, como 90 - φ.

O circuito equivalente com capacitância e resistor em paralelo são representados abaixo.

A partir disso, obteremos a perda de potência dielétrica como

X → Reatância capacitiva (1/2πfC)
cosφ → sinδ
Na maioria dos casos, δ é pequeno. Então, podemos considerar sinδ = tanδ.

Portanto, tanδ é conhecido como fator de potência dos dielétricos.

A importância do conhecimento das propriedades do material dielétrico está no planejamento, fabricação, funcionamento e reciclagem dos materiais dielétricos (isolantes) e pode ser determinada por cálculo e medição.

Declaração: Respeite o original, artigos bons valem a pena ser compartilhados, se houver infringimento entre em contato para excluir.