Діелектричні властивості ізоляційних матеріалів (Формула та стала)

Спочатку розглянемо опис діелектричних матеріалів. Вони насправді не проводять електричний струм. Це ізолятори з дуже низькою електропровідністю. Тому нам потрібно знати різницю між діелектричними матеріалами та ізоляційними матеріалами. Різниця полягає в тому, що ізолятори блокують потік струму, але діелектрики накопичують електричну енергію. У конденсаторах вони виконують функцію електричних ізоляторів.

Далі перейдемо до теми. Діелектричні властивості ізоляції включають напругу пробою або діелектричну міцність, діелектричні параметри, такі як діелектрична проникність, провідність, кут втрат та косинус фі. Інші властивості включають електричні, теплові, механічні та хімічні параметри. Ми можемо детально обговорити основні властивості нижче.

Діелектрична міцність або напруга пробою

Діелектричний матеріал має лише деякі електрони у нормальних умовах роботи. Коли електричне поле збільшується за певну величину, це призводить до пробою. Тобто, ізоляційні властивості пошкоджуються, і він нарешті стає провідником. Напруга електричного поля в момент пробою називається напругою пробою або діелектричною міцністю. Це можна виразити в мінімальному електричному напруження, яке призведе до пробою матеріалу в певних умовах.

Вона може зменшуватися через старіння, високу температуру та вологість. Це виражається як
Діелектрична міцність або напруга пробою =
V → Напруга пробою.
t → Товщина діелектричного матеріалу.
Відносна діелектрична проникність
Це також називається специфічною індуктивною здатністю або діелектричною сталою. Це дає нам інформацію про ємність конденсатора, коли використовується діелектрик. Це позначається як εr. Ємність конденсатора пов'язана з розміщенням пластин або, іншими словами, товщиною діелектриків, площою перетину пластин та характером використаного діелектричного матеріалу. Діелектричний матеріал з високою діелектричною сталою бажаний для конденсатора.
Відносна проникність або діелектрична стала =

Ми бачимо, що, якщо замінити повітря будь-яким діелектричним середовищем, ємність (конденсатор) буде покращена. Діелектрична стала та діелектрична міцність деяких діелектричних матеріалів наведені нижче.

Таблиця №1

Коефіцієнт дисипації, кут втрат та косинус фі

Коли діелектричний матеріал піддається дії АC, жодне використання енергії не відбувається. Це ідеально досягається лише в вакуумі та очищених газах. Тут ми бачимо, що зарядний струм передуватиме напругу, яка прикладена, на 90o, як показано на рисунку 2А. Це означає, що немає втрат енергії в ізоляторах. Але в більшості випадків, коли прикладається черговий струм, в ізоляторах відбувається розсіяння енергії. Ця втрата відома як діелектрична втрата. В практичних ізоляторах струм утечки ніколи не передуватиме напругу, яка прикладена, на 90o (рисунок 2Б). Кут, утворений струмом утечки, є фазовим кутом (φ). Він завжди менший за 90. Ми також отримаємо кут втрат (δ) як 90- φ.

Еквівалентна схема з ємністю та резистором паралельно представлені нижче.

З цього ми отримаємо діелектричну втрату енергії як

X → Ємнісний реактивний опір (1/2πfC)
cosφ → sinδ
У більшості випадків δ невеликий. Тому ми можемо взяти sinδ = tanδ.

Таким чином, tanδ відомий як косинус фі діелектриків.

Важливість знання властивостей діелектричного матеріалу полягає в проектуванні, виробництві, функціонуванні та переробці діелектричних (ізоляційних) матеріалів, і це можна визначити шляхом розрахунків та вимірювань.

Заява: Поважайте оригінал, доброзичливі статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, зв'яжіться для видалення.