Što je dielektrični gubitak?

Svi znaju da je dielektrik materijal koji sprečava prolazak električne struje. Postoji ogroman broj takvih materijala i tvari. Pored svojih bitnih svojstava, oni posjeduju i niz drugih dodatnih svojstava. Takve značajke uključuju dielektrični gubitak - energiju koja se raspršuje u materijalu pod utjecajem električnih polja. Materijal se zbog ove energije zagrijava, zbog čega može doći do toplinskog uništavanja i drugih štetnih učinaka. Dalje, razmotrimo koji su dielektrični gubici u dielektricima, kako nastaju i čime se mjere.

Sadržaj:

Metoda izračuna
Vrste gubitaka
U plinovima
U krutinama
U tekućinama
Pregled instrumentacije

Metoda izračuna

Dielektrični gubici zahtijevaju mjerenje pomoću prilično kompliciranog sustava proračuna. Ovaj se sustav sastoji od nekoliko faza. Prije svega, potrebno je izračunati snagu koju posjeduje dielektrik i koja se u njoj raspršuje naizmjeničnim naponom. Određuje se formulom:

Pa = U * Ia

Na donjoj slici prikazani su dijagrami serije (a) i paralelne (b) veze kondenzatora i aktivnog otpora, kao i vektorski dijagrami struja u njima.

Dakle, moguće je odrediti aktivnu struju, čija će proračunska formula biti sljedeća:

Druga vrijednost je tangenta kuta vektora pune vrijednosti struje prema njegovom kapacitetu. Taj kut nazivamo i kutom dielektričnog gubitka. Ic je dielektrična sposobnost.

Izvodeći zaključke iz dobivenih podataka, dobiva se detaljnija formula za izračunavanje snage:

U ovom se slučaju struja izračunava formulom: kutna frekvencija * kapacitet kondenzatora. Na temelju dobivenih formula možete izračunati snagu na sljedeći način:

Na temelju ove formule može se vidjeti o čimbenicima ovisi kvaliteta i pouzdanost takvog uređaja poput dielektrika. Ako pogledate grafikon, možete vidjeti kako se svojstva povećavaju s padom kuta.

Vrste gubitaka

U plinovima

U plinovitim tvarima električna vodljivost je mala, a kao rezultat toga, i dielektrični gubici također će biti beznačajni. S polarizacijom molekula plina ne događa se ništa. U ovom se slučaju koristi takozvana krivulja ionizacije.

Ova podređenost ukazuje da će se s porastom napona povećati i kut. A to znači da u izolaciji postoji uključivanje plina. U slučaju velike ionizacije gubitak plina bit će značajan, a kao rezultat - grijanje i uništavanje izolacije.

Stoga je prilikom izrade izolacije vrlo važno uzeti u obzir činjenicu da ne bi trebalo biti plinskih uključenja. Za to se koristi posebna obrada. Njegova je suština sljedeća: izolacija se suši u vakuumu. Tada se pore napune spojem, koji je pod pritiskom i tada dolazi do provale.

Kao rezultat ionizacije nastaju dušikovi oksidi i ozon koji uništavaju izolaciju.U vrijeme kada se ionizacijski učinak pojavljuje na zemljištu neravnih polja, to tijekom prijenosa dovodi do smanjenja učinkovitosti.

U krutinama

Čvrsti dielektrik ima određene karakteristike, poput sastava, strukture i polarizacije, koje dovode do dielektričnih gubitaka. Primjerice, ne postoje sumpor, parafin ili polistiren, stoga se te tvari široko koriste kao visokofrekventni dielektrik.

Kvarc, sol i sljuka provode se kroz vodljivost, pa ih karakterizira neznatna količina tih gubitaka.

Dielektrični gubitak ne ovisi o frekvenciji (a), smanjuje se zajedno s frekvencijom polja u skladu s hiperboličkim zakonom. Ali s temperaturom oni izravno ovise o eksponencijalnom zakonu (b).

Kristalni dielektrik poput keramike ili mramora ima karakterističan pokazatelj ove vrijednosti. To je zbog činjenice da sadrže nečistoće poluvodiča. Takav materijal ima karakteristično svojstvo: dielektrični gubici izravno su povezani s okolišem i njegovim uvjetima. Stoga, ovisno o promjeni faktora koji okružuju dielektric, vrijednost jednog materijala može varirati.

U tekućinama

U ovom su slučaju gubici izravno povezani sa sastavom materijala. Ako u tekućinama nema nečistoća, tada će ona biti neutralna, a gubitak će težiti na nulu, jer je električna vodljivost mala.

Tekućine s polarnošću ili s prisutnošću nečistoće koriste se u određene tehničke svrhe, jer će njihov dielektrični gubitak biti puno veći. To je zbog činjenice da takve tekućine imaju svoja posebna svojstva, na primjer, viskoznost. A budući da su uspostavljeni dipolskom polarizacijom, te se tekućine nazivaju dipolnim polarizacijama. S povećanjem viskoznosti, dielektrični gubici se povećavaju.

Osim toga, tekućine imaju određenu ovisnost o gubicima od temperature. Kad se temperaturni režim poveća, tangenta kuta se također povećava na maksimalnu vrijednost. Tada se spusti na minimalnu vrijednost i opet povećava. To je zato što se vodljivost mijenja pod utjecajem temperature.

Pregled instrumentacije

Postoje posebni instrumenti za mjerenje gubitaka. Tu spadaju IPI-10 uređaj, Tettex uređaj i s njim se proučavaju dielektričari krutih i tekućih tvari. Automatizirana instalacija nazvana "Tangent - 3M" koristi se za određivanje tangente kuta u tekućim dielektricima (na slici dolje). Koristite i mjerač "Š2 - 12TM".