เราสามารถเริ่มด้วยคำอธิบายของวัสดุฉนวนได้ มันไม่ทำให้ไฟฟ้าผ่าน ซึ่งเป็นฉนวนที่มีความนำไฟฟ้าน้อยมาก เราต้องรู้ความแตกต่างระหว่างวัสดุฉนวนและวัสดุดีเอลีทริก ความแตกต่างคือ ฉนวนจะป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้าแต่วัสดุดีเอลีทริกจะสะสมพลังงานไฟฟ้า ในตัวเก็บประจุมันทำงานเป็นฉนวนไฟฟ้า
ต่อไป เรามาพูดถึงหัวข้อนี้ คุณสมบัติดีเอลีทริกของฉนวน รวมถึงแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการทะลุหรือความแข็งแกร่งของดีเอลีทริก ค่าพารามิเตอร์ดีเอลีทริก เช่น ความชั้นยืดหยุ่น ความนำไฟฟ้า มุมสูญเสีย และแฟคเตอร์กำลัง คุณสมบัติอื่น ๆ รวมถึงพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า ความร้อน การกลไก และเคมี เราสามารถหารือเกี่ยวกับคุณสมบัติหลักในรายละเอียดด้านล่าง
วัสดุดีเอลีทริก มีเพียงอิเล็กตรอนบางส่วนในสภาพการทำงานปกติ เมื่อความเข้มของไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเกินค่าหนึ่ง จะทำให้เกิดการทะลุ นั่นคือ คุณสมบัติฉนวนถูกทำลายและกลายเป็นตัวนำ ความเข้มของสนามไฟฟ้าในขณะที่เกิดการทะลุเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการทะลุหรือความแข็งแกร่งของดีเอลีทริก สามารถแสดงในรูปของความเครียดไฟฟ้าขั้นต่ำที่ทำให้วัสดุเกิดการทะลุภายใต้สภาพบางอย่าง
มันสามารถลดลงได้จากการเสื่อมสภาพ อุณหภูมิสูงและความชื้น กำหนดโดย
ความแข็งแกร่งของดีเอลีทริกหรือแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการทะลุ =
V→ ศักย์ไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการทะลุ.
t→ ความหนาของวัสดุดีเอลีทริก.
ความชั้นยืดหยุ่นสัมพัทธ์
เรียกว่าความจุอุปกรณ์เฉพาะหรือค่าคงที่ดีเอลีทริก ให้ข้อมูลเกี่ยวกับความจุของตัวเก็บประจุเมื่อใช้วัสดุดีเอลีทริก แทนค่าด้วย εr ความจุของตัวเก็บประจุเกี่ยวข้องกับระยะห่างระหว่างแผ่นหรือความหนาของดีเอลีทริก พื้นที่ภาคตัดขวางของแผ่นและลักษณะของวัสดุดีเอลีทริกที่ใช้
วัสดุดีเอลีทริกที่มีค่าคงที่ดีเอลีทริกสูงจะเหมาะสมสำหรับตัวเก็บประจุ
ความชั้นยืดหยุ่นสัมพัทธ์หรือค่าคงที่ดีเอลีทริก =
เราสามารถเห็นได้ว่าหากเราแทนที่อากาศด้วยสื่อดีเอลีทริกใด ๆ ความจุ (ตัวเก็บประจุ) จะได้รับการปรับปรุง ค่าคงที่ดีเอลีทริกและความแข็งแกร่งของดีเอลีทริกของบางวัสดุดีเอลีทริก ระบุไว้ด้านล่าง
วัสดุดีเอลีทริก |
ความแข็งแกร่งของดีเอลีทริก (kV/mm) |
ค่าคงที่ดีเอลีทริก |
อากาศ |
3 |
1 |
น้ำมัน |
5-20 |
2-5 |
ไมกา |
60-230 |
5-9 |
ตารางที่ 1
เมื่อวัสดุดีเอลีทริกได้รับแหล่งจ่ายไฟ AC ไม่มีการใช้พลังงานเกิดขึ้น สิ่งนี้จะบรรลุได้สมบูรณ์โดยเฉพาะในสภาวะสุญญากาศและแก๊สที่บริสุทธิ์ ที่นี่ เราสามารถเห็นว่ากระแสชาร์จจะนำแรงดันที่ใช้โดย 90o ซึ่งแสดงในภาพ 2A นี่หมายความว่าไม่มีการสูญเสียพลังงานในฉนวน แต่ในกรณีส่วนใหญ่ จะมีการสูญเสียพลังงานในฉนวนเมื่อใช้ไฟฟ้าสลับ ความสูญเสียนี้เรียกว่าการสูญเสียดีเอลีทริก ในฉนวนที่ใช้จริง กระแสรั่วจะไม่เคยนำแรงดันที่ใช้โดย 90o (ภาพ 2B) มุมที่เกิดจากกระแสรั่วคือมุมเฟส (φ) มันจะน้อยกว่า 90 เสมอ เราจะได้มุมสูญเสีย (δ) จากนี้เป็น 90- φ
วงจรเทียบเท่าที่มีความจุและตัวต้านทานในขนานแสดงด้านล่าง
จากนี้ เราจะได้การสูญเสียพลังงานดีเอลีทริกเป็น
X → ปฏิกิริยาความจุ (1/2πfC)
cosφ → sinδ
ในกรณีส่วนใหญ่ δ จะน้อย เราสามารถใช้ sinδ = tanδ
ดังนั้น tanδ ถูกเรียกว่าแฟคเตอร์กำลังของดีเอลีทริก
ความสำคัญของการทราบคุณสมบัติของวัสดุดีเอลีทริกอยู่ในการออกแบบ การผลิต การทำงาน และการรีไซเคิลของวัสดุดีเอลีทริก (ฉนวน) และสามารถกำหนดได้โดยการคำนวณและการวัด
คำแถลง: เคารพ ต้นฉบับ บทความที่ดีควรแชร์ หากละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อลบ
