Виды диэлектрических потерь. - раздел Энергетика, Диэлектрические материалы Диэлектрические Потери Могут Быть Вызваны Следующими Основными Причинами: Скв...
Диэлектрические потери могут быть вызваны следующими основными причинами: сквозной электропроводностью, релаксационной поляризацией, ударной ионизацией, а также явлениями резонанса.
Потери на электропроводность обнаруживаются в диэлектриках, имеющих заметную объемную электропроводность или поверхностную электропроводность. Если при этом потери от других механизмов несущественны, то частотные зависимости Раи tgd, могут быть получены при использовании параллельной эквивалентной схемы замещения реального диэлектрика. Диэлектрические потери этого вида не зависят от частоты приложенного напряжения; tgd уменьшается с частотой по гиперболическому закону.
Потери сквозной электропроводности возрастают с ростом температуры по экспоненциальному закону
P = Ae-b/T, (2.67)
где А, b—постоянные материала;
В зависимости от температуры tgd изменяется по тому же закону, так как можно считать, что реактивная мощность от температуры практически не зависит.
в)
б)
а)
Потери, обусловленные релаксационными видами поляризации, имеют место в диэлектриках с дипольной структурой и в диэлектриках с ионной структурой с неплотной упаковкой ионов. Тангенс угла диэлектрических потерь полярных диэлектриков с ионной структурой с неплотной упаковкой ионов зависит от температуры и частоты (рис.2.22). Наличие температурного максимума tgd в полярном диэлектрике можно объяснить на примере дипольно-релаксационной поляризации. При невысоких температурах межмолекулярные связи достаточно велики, молекулы не успевают следовать за изменением поля. Дипольно-релаксационная поляризация практически отсутствует, tgd мал. С ростом температуры растет количество полярных молекул, участвующих в поляризации, расходуется дополнительная энергия на их поляризацию, поэтому tgd возрастает. Достигнув максимального значения, tgd начинает уменьшаться, так как дальнейшее повышение температуры настолько усиливает хаотическое тепловое движение полярных молекул, что затрудняет их поворот в электрическом поле.
Достигнув наименьшего значения, tgd вновь возрастает, что связано с увеличением сквозного тока.
На рис 2.22 б) показан график зависимостиtgd от частоты для полярного диэлектрика. Частотный максимум tgd может быть объяснен следующим образом. При возрастании частоты число поворотов диполей за единицу времени увеличивается, следовательно, увеличивается и рассеиваемая мощность и tgd . При достаточно высокой частоте tgd начинает уменьшаться, так как полярные молекулы не успевают следовать за изменением электрического поля. Положение частотного максимума определяется из условия
fкр = 1/2pt0 = (2.68)
где t0 – время релаксации, с; fкр– критическая частота, Гц; k – постоянная Больцмана; Т – температура, К; h - динамическая вязкость вещества, Па×с; r – радиус молекулы вещества, условно принимаемой за шарообразную, м.
C повышением частоты максимум tgd смещается в область более высоких температур, так как, с повышением температуры межмолекулярные связи ослабляются и время релаксации снижается.
Потери, вызванные ударной ионизацией свойственны пористым и слоистым диэлектрикам с газовыми включениями а также газам при резко неоднородных полях и при напряженностях поля, превышающих начальную точку ионизации газа. На рис.2.23 показано влияние газовых включений на характер изменения tgd с ростом напряжения. При повышении напряжения сверх определенного значения Uион , называемого порогом ионизации, в газовых включениях и других дефектах внутри диэлектрика возникает процесс ударной ионизации, который приводит к рассеиванию энергии электрического поля. При напряжении Uк соответствующем окончанию процесса ионизации, газ уже ионизирован, поэтому энергия поля больше не расходуется на ионизацию, вследствие чего tgd уменьшается.
Ионизация газовых включений особенно опасна для неорганических диэлектриков с закрытыми порами, так как может вызвать местный нагрев изделий и их разрушение. Для повышения качества такой электрической изоляции ее пропитывают, заполняя поры маслами, лаками, компаундами.
Резонансные потери наблюдаются в некоторых газах при строго определенной частоте и выражаются в интенсивном поглощении энергии электромагнитного поля. Резонансные потери возможны и в твердых телах, если частота вынужденных колебаний, вызываемая электрическим полем, совпадает с частотой собственных колебаний частиц твердого вещества. Наличие максимума в частотной зависимости tgd характерно и для резонансного механизма потерь, однако при изменении температуры максимум tgd не смещается.
Физические процессы в диэлектриках... Основные понятия...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Виды диэлектрических потерь.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Поляризация сегнетоэлектриков
Сегнетоэлектриками называют вещества, имеющие спонтанную поляризацию, направление которой может быть изменено с по
Пьезоэлектрический эффект
Пьезоэлектриками называют диэлектрики, которые имеют сильный прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты.
Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют явление поляризации под влияни
Электретное состояние в диэлектриках
Электретом называют тело из диэлектрика, длительно сохраняющее поляризацию и создающее в окружающем его пространстве электрическое поле, т. е. электрет является формальным аналогом постоянного маг
Электропроводность твердых диэлектриков.
В большинстве случаев электропроводность диэлектриков ионная, реже — электронная. Сопротивление диэлектрика, заключенного между двумя электродами, при постоянном напряжении, т. е. сопротивление и
Диэлектрические потери
Под диэлектрическими потерями понимают электрическую мощность, затрачиваемую на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле. Диэлектрические потери обусловлены сквозным током
Пробой диэлектриков
Любой диэлектрик может быть использован только при напряженностях поля, не превышающих некоторого предельного значения. Если напряженность поля превысит некоторое критическое значен
Пробой твердых диэлектриков
Физическая природа пробоя твердых диэлектриков весьма различна. Различают несколько видов пробоя: электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков, электрический пробой неоднородных
Пробой газообразных диэлектриков
Особенности пробоя газов рассмотрим на примере воздуха, как важнейшего газообразного диэлектрика.
Механизм пробоя газа.Пробой газа является следствием разв
Пробой жидких диэлектриков
Жидкие диэлектрики имеют значительно большее значение электрической прочности, чем газы. Наличие в жидкости примесей (например, газы, влага, механические частицы) значительно снижает пробивное напр
Полимеризационные синтетические полимеры.
Полимерные углеводороды.К ним относят полистирол, полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и др.
Полистирол – твердый прозрачный материал. Он является неполя
Поликонденсационные синтетические полимеры
Из этой группы высокомолекулярных соединений в качестве электроизоляционных материалов наиболее широкое применение получили полиэфирные, кремнийорганические, эпоксидные, фенолоформа
Компаунды
Компаунды–это электроизоляционные материалы, состоящие из смеси различных смол, битумов, масел и др. В момент применения компаунды представляют собой жидкости, которые посте
Слоистые пластики и фольгированные материалы
Слоистые пластики являются одной из разновидностей пластмасс, где связующим веществом служит полимер, а наполнителем — листовые волокнистые материалы. Из слоистых пластиков
Пленочные электроизоляционные материалы
Эти материалы представляют собой тонкие пленки, изготовленные различными способами в зависимости от исходного полимера. Для повышения механической прочности пленки применяют тот ил
Волокнистые электроизоляционные материалы
Волокнистые материалы состоят из отдельных тонких, обычно гибких волокон, отличающихся большой величиной отношения длины к толщине. Их можно разделить на природные и синтетические.
К п
Ситаллы
Ситаллы — это стеклокристаллические материалы, получаемые с помощью специальной термообработки стекла, приводящей к его частичной кристаллизации. При изготовлении ситаллов в стекломассу кро
Оксидные электроизоляционные пленки
В качестве неорганического электроизоляционного материала в электролитических конденсаторах и элементах интегральных схем, а также для изоляции алюминиевых проводов и лент нашли широкое применение
Керамические электроизоляционные материалы
Керамика–твердый плотный материал, получаемый спеканием неорганических солей с минералами и оксидами металлов.
Керамические материалы представляют собой многофазную
Слюда и материалы на ее основе
Слюда представляет собой природный минерал с кристаллической структурой, который легко расщепляется по плоскостям спайности на пластинки толщиной до 5 мкм. Известно более 30 разно
АКТИВНЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ
Активными диэлектриками называют такие диэлектрики, свойствами которых можно управлять с помощью внешних факторов и использовать эти факторы для создания функциональ
Активные элементы оптических квантовых генераторов
Рубин — это так называемый драгоценный камень красного или розового цвета, очень твердый, тугоплавкий, химически инертный, с высокими оптическими свойствами (показателем преломлени
Электреты
В качестве электретных материалов могут быть использованы как органические, так и неорганические диэлектрики.
Электреты из органических материалов можно условно разбит
Жидкие кристаллы
Жидкими кристаллами называют такие вещества, которые находятся в мезоморфном (промежуточном) состоянии между изотропной жидкостью и твердым кристаллическим телом. Для них хар
Использование пассивных диэлектриков в конденсаторах
В основу классификации конденсаторов положено распределение их на группы согласно типу использованного диэлектрика и по его конструкционным особенностям. Классификация конденсаторов приведена на ри
Параметры конденсаторов
1. Номинальная емкость – это емкость, какую должен иметь конденсатор согласно документации. Значение номинальной емкости устанавливается в соответствии со специальными рядами: Е3, Е6, Е12, Е24, Е48
Система условных обозначений конденсаторов
Обозначение конденсаторов содержит три элемента.
Первый элемент (одна или две буквы) обозначает подкласс конденсатора:
К - постоянная емкость; КТ - подстроечный;
КП - пер
Маркировка конденсаторов
Маркировка конденсаторов может быть буквенно-цифровой, которая включает в себя условное обозначение конденсатора (его тип), номинальное напряжение, емкость, отклонение от номинальной емкости, групп
В зависимости от температуры tgd изменяется по тому же закону, так как можно считать, что реактивная мощность от температуры практически не зависит.
(2.68)
C повышением частоты максимум tgd смещается в область более высоких температур, так как, с повышением температуры межмолекулярные связи ослабляются и время релаксации снижается.
Новости и инфо для студентов