Was ist ein dielektrischer Verlust?
Berechnungsmethode
Dielektrische Verluste erfordern die Messung mit einem ziemlich komplizierten Berechnungssystem. Dieses System besteht aus mehreren Stufen. Zunächst muss berechnet werden, welche Leistung ein Dielektrikum besitzt und was sich bei Wechselspannung darin auflöst. Es wird bestimmt durch die Formel:
Pa = U * Ia
Die folgende Abbildung zeigt die Diagramme der Reihen- (a) und Parallelschaltung (b) des Kondensators und des aktiven Widerstands sowie Vektordiagramme der darin enthaltenen Ströme.
Somit ist es möglich, den aktiven Strom zu bestimmen, dessen Berechnungsformel wie folgt lautet:
Der zweite Wert ist die Tangente des Winkels des Vektors vom vollen Wert des Stroms zu seiner Kapazität. Dieser Winkel wird auch als dielektrischer Verlustwinkel bezeichnet. Ic ist die dielektrische Kapazität.
Aus den erhaltenen Daten wird eine detailliertere Formel zur Berechnung der Leistung gezogen:
In diesem Fall wird der Strom nach der Formel berechnet: Winkelfrequenz * Kondensatorkapazität. Basierend auf den bereitgestellten Formeln können Sie die Leistung wie folgt berechnen:
Basierend auf dieser Formel kann gesehen werden, von welchen Faktoren die Qualität und Zuverlässigkeit einer solchen Vorrichtung als Dielektrikum abhängt. Wenn Sie sich das Diagramm ansehen, können Sie sehen, dass die Eigenschaften mit abnehmendem Winkel zunehmen.
Arten von Verlusten
In den Gasen
In gasförmigen Substanzen ist die elektrische Leitfähigkeit gering und infolgedessen sind auch die dielektrischen Verluste unbedeutend. Bei der Polarisation von Gasmolekülen passiert nichts. In diesem Fall wird die sogenannte Ionisationskurve verwendet.
Diese Unterordnung zeigt an, dass mit zunehmender Spannung auch der Winkel zunimmt. Und das bedeutet, dass die Isolierung einen Gaseinschluss enthält. Im Falle einer großen Ionisation ist der Gasverlust erheblich und infolgedessen Erwärmung und Zerstörung der Isolierung.
Daher ist es bei der Herstellung der Isolierung sehr wichtig, die Tatsache zu berücksichtigen, dass keine Gaseinschlüsse vorhanden sein dürfen. Hierzu wird eine spezielle Verarbeitung verwendet. Sein Wesen ist wie folgt: Die Isolierung wird im Vakuum getrocknet. Dann werden die Poren mit einer Verbindung gefüllt, die unter Druck steht, und dann tritt ein Einbruch auf.
Durch die Ionisation entstehen Stick- und Ozonoxide, die die Isolierung zerstören.Zu Zeiten, in denen der Ionisationseffekt auf einem Diagramm ungleichmäßiger Felder auftritt, führt dies während der Übertragung zu einer Verringerung der Effizienz.
In Feststoffen
Ein festes Dielektrikum weist bestimmte Eigenschaften wie Zusammensetzung, Struktur und Polarisation auf, die zu dielektrischen Verlusten führen. Zum Beispiel fehlen sie in Schwefel, Paraffin oder Polystyrol, daher werden diese Substanzen häufig als Hochfrequenzdielektrikum verwendet.
Quarz, Salz und Glimmer weisen eine durchgehende Leitfähigkeit auf, weshalb sie durch eine unbedeutende Menge dieser Verluste gekennzeichnet sind.
Der dielektrische Verlust hängt nicht von der Frequenz (a) ab, sondern nimmt zusammen mit der Feldfrequenz gemäß dem hyperbolischen Gesetz ab. Mit der Temperatur hängen sie jedoch direkt vom Exponentialgesetz ab (b).
Ein kristallines Dielektrikum wie Keramik oder Marmor weist einen charakteristischen Indikator für diesen Wert auf. Dies liegt an der Tatsache, dass sie Halbleiterverunreinigungen enthalten. Ein solches Material hat eine besondere Eigenschaft: Dielektrizitätsverluste stehen in direktem Zusammenhang mit der Umgebung und ihren Bedingungen. Daher kann der Wert eines Materials abhängig von der Änderung der Faktoren, die das Dielektrikum umgeben, variieren.
In Flüssigkeiten
In diesem Fall stehen Verluste in direktem Zusammenhang mit der Zusammensetzung des Materials. Wenn die Flüssigkeiten keine Verunreinigungen enthalten, ist sie neutral und der Verlust geht gegen Null, da die elektrische Leitfähigkeit gering ist.
Flüssigkeiten mit Polarität oder in Gegenwart von Verunreinigungen werden für bestimmte technische Zwecke verwendet, da ihr dielektrischer Verlust viel höher ist. Dies liegt daran, dass solche Flüssigkeiten ihre eigenen besonderen Eigenschaften haben, beispielsweise die Viskosität. Und da sie durch Dipolpolarisation bestimmt werden, werden diese Flüssigkeiten Dipolpolarisationen genannt. Mit zunehmender Viskosität nehmen die dielektrischen Verluste zu.
Darüber hinaus weisen Flüssigkeiten eine gewisse Abhängigkeit der Temperaturverluste auf. Wenn der Temperaturbereich zunimmt, steigt auch die Tangente des Winkels auf einen Maximalwert an. Dann fällt es auf den Minimalwert und steigt wieder an. Dies liegt daran, dass sich die Leitfähigkeit unter dem Einfluss der Temperatur ändert.
Instrumentierungsübersicht
Es gibt spezielle Instrumente zur Messung von Verlusten. Dazu gehören das IPI-10-Gerät, ein Tettex-Gerät, und die Dielektrika fester und flüssiger Substanzen werden damit untersucht. Eine automatisierte Installation namens "Tangent - 3M" wird verwendet, um die Tangente des Winkels in flüssigen Dielektrika zu bestimmen (siehe Abbildung unten). Verwenden Sie auch das Messgerät "Ш2 - 12ТМ".
Schließlich empfehlen wir, ein nützliches Video zum Thema anzusehen:
Jetzt wissen Sie, was dielektrische Verluste in Dielektrika ausmacht, wie sie berechnet und gemessen werden. Wir hoffen, dass die bereitgestellten Informationen für Sie nützlich waren!
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