Потери на электропроводность

Потери на электропроводность - характерны для всех без исключения диэлектриков. Наблюдаются при постоянном и переменном напряжении. В однородных неполярных диэлектриках являются единственным видом потерь.

Протекание сквозного тока через диэлектрик как в постоянном, так и в переменном электрическом поле приводит к диэлектрическим потерям на электропроводность. Потери сквозной проводимости будут единственным видом потерь в однородном неполярном диэлектрике, для которого можно использовать простейшую параллельную схему замещения. Для такой схемы замещения по определению

tgδ = I_a / I_с = U/R· (1/UωC) = 1/RωC, (48)

т. е. tgδ будет обратно пропорционален частоте. Потери на электропроводность будут наблюдаться также и в полярных диэлектриках. Так как tgδ диэлектриков пропорционален активной проводимости tgδ=γ_a/γ_с то ясно, что tgδ будет следовать за изменением γ_a, которая увеличивается экспоненциально с увеличением температуры. Поэтому для неширокого диапазона температур можно написать

tgδ = tgδ₀ e ^aT, (49)

где а и Т- постоянные, характерные для данного диэлектрика. Для ионных кристаллов можно получить другое выражение

tgδ = (1,8 · 10¹⁰ · γ₀ / ε · f) · exp(-W_a / kT) (50)

Видно, что в последнем выражении tgδ зависит обратно пропорционально от частоты поля и ε материала. Значения tgδ неполярных полимеров (полиэтилена, политетрафторэтилена) ничтожно малы и лежат в диапазоне от (2 до 5) * 10 ^-4, (см. рис. 12.)

Рис. 12.

На высоких частотах tgδ , обусловленный сквозным током, менее 10 ^-4. Следует иметь ввиду, что tgδ конденсатора с неполярным диэлектриком с ростом частоты уменьшается не беспредельно, а, начиная с некоторой частоты, начинает линейно возрастать в соответствии с выражением, полученным из последовательной схемы замещения

tgδ_м » r ω C_s , (51)

где r, C_s - сопротивление обкладок и емкость последовательной схемы замещения конденсатора.

Рост составляющей tgδ_м обусловлен потерями в металлических (проводящих) частях, которые увеличиваются с ростом частоты. Следовательно, на общей зависимости tgδ конденсатора с диэлектриком от частоты при некотором значении частоты должен иметь место минимум. В случае конденсатора с полярным диэлектриком, начиная с некоторой частоты, потери в обкладках также будут возрастать линейно (рис. 13).

Рис. 13