Диэлектрические свойства изоляционных материалов (Формула и постоянная)

Мы можем начать с описания диэлектрических материалов. Они на самом деле не проводят электричество. Это изоляторы с очень низкой электропроводностью. Поэтому нам нужно знать разницу между диэлектрическим материалом и изоляционным материалом. Разница в том, что изоляторы блокируют поток тока, а диэлектрики накапливают электрическую энергию. В конденсаторах они выполняют функцию электрических изоляторов.

Далее перейдем к теме. Диэлектрические свойства изоляции включают напряжение пробоя или диэлектрическую прочность, диэлектрические параметры, такие как диэлектрическая проницаемость, проводимость, угол потерь и коэффициент мощности. Другие свойства включают электрические, тепловые, механические и химические параметры. Мы можем подробно обсудить основные свойства ниже.

Диэлектрическая прочность или напряжение пробоя

Диэлектрический материал имеет только некоторые электроны в нормальных условиях эксплуатации. Когда электрическая прочность увеличивается сверх определенного значения, происходит пробой. То есть, изоляционные свойства нарушаются, и он в конечном итоге становится проводником. Напряжение электрического поля в момент пробоя называется напряжением пробоя или диэлектрической прочностью. Оно может быть выражено в минимальном электрическом напряжении, которое приведет к пробою материала при определенных условиях.

Оно может быть уменьшено старением, высокой температурой и влагой. Оно задается как
Диэлектрическая прочность или напряжение пробоя =
V → Напряжение пробоя.
t → Толщина диэлектрического материала.
Относительная диэлектрическая проницаемость
Также известна как специфическая индуктивная емкость или диэлектрическая постоянная. Это дает нам информацию о емкости конденсатора, когда используется диэлектрик. Обозначается εr. Емкость конденсатора связана с расстоянием между пластинами или, другими словами, толщиной диэлектриков, площадью поперечного сечения пластин и характером используемого диэлектрического материала. Диэлектрический материал с высокой диэлектрической постоянной предпочтителен для конденсаторов.
Относительная проницаемость или диэлектрическая постоянная =

Можно видеть, что если заменить воздух любым диэлектрическим средой, емкость (конденсатор) улучшится. Диэлектрическая постоянная и диэлектрическая прочность некоторых диэлектрических материалов приведены ниже.

Таблица №1

Коэффициент рассеяния, угол потерь и коэффициент мощности

Когда диэлектрический материал подключен к переменному току, потребление энергии не происходит. Это идеально достигается только в вакууме и очищенных газах. Здесь мы видим, что зарядный ток опережает напряжение, приложенное на 90°, что показано на рисунке 2А. Это означает, что нет потерь мощности в изоляторах. Однако в большинстве случаев происходит рассеяние энергии в изоляторах при применении переменного тока. Этот вид потерь известен как диэлектрические потери. В практических изоляторах ток утечки никогда не опережает приложенное напряжение на 90° (рисунок 2B). Угол, образованный током утечки, это фазовый угол (φ). Он всегда будет меньше 90. Мы также получаем угол потерь (δ) как 90 - φ.

Эквивалентная схема с емкостью и резистором в параллели представлена ниже.

Из этого мы получаем диэлектрические потери мощности как

X → Емкостное сопротивление (1/2πfC)
cosφ → sinδ
В большинстве случаев δ мал. Поэтому можно принять sinδ = tanδ.

Таким образом, tanδ известен как коэффициент мощности диэлектриков.

Знание свойств диэлектрических материалов важно при проектировании, производстве, эксплуатации и переработке диэлектрических (изоляционных) материалов, и его можно определить расчетом и измерением.

Заявление: Уважайте оригинальные, хорошие статьи стоит делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.