Токи в диэлектриках - раздел Энергетика, ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ И КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ В Момент Включения И...
В момент включения и выключения постоянного электрического поля через диэлектрик электрического конденсатора протекает обусловленный быстрыми видами поляризаций ток смещения Iсм за время около 10 - 15 с. В неполярных однородных диэлектриках затем устанавливается ток сквозной проводимости - Iскв. В начальный момент времени и при выключении постоянного поля через полярные и неоднородные диэлектрики протекает также ток абсорбции - Iабс, причиной которого являются замедленные (релаксационные) поляризации. Во многих диэлектриках, используемых в качестве электрической изоляции, Iскв устанавливается за время меньшее 1 мин. В переменном электрическом поле через диэлектрик протекают все, характерные для него виды токов.
Сквозной ток - Iскв (ток утечки) обусловлен наличием в диэлектриках указанных в таблице свободных носителей заряда различной природы.
В постоянном электрическом поле токи абсорбции могут устанавливаться в течение длительного времени в зависимости от типа диэлектрика и механизма поляризации. Уменьшение тока Iабс может наблюдаться в течение минут или даже часов. После исчезновения тока абсорбции через диэлектрик будет протекать только ток Iскв. При расчете сопротивления изоляции на постоянном напряжении необходимо расчет вести по току сквозной проводимости Iскв, исключая токи абсорбции.
Основными характеристиками электроизоляционных материалов являются удельная объёмная проводимость gv и удельная поверхностная проводимость gs. Для их сравнительной оценки пользуются значениями удельного объемного сопротивления rv и удельного поверхностного сопротивления rs.
Удельное объемное сопротивления rv равно объемному сопротивлению куба с ребром в 1 м, мысленно выделенного из исследуемого материала, если ток проходит сквозь куб от одной его грани к противоположной (рис.1.13).
, [Ом·м].
Удельное поверхностное сопротивление rs равно сопротивлению прямоугольника, мысленно выделенного из поверхности материала, если ток проходит через него от одной его стороны к противоположной.
, [Ом],
где b – расстояние между электродами, a – ширина электродов.
Rs – поверхностное сопротивление образца материала между параллельно поставленными электродами шириной a, отстоящих друг от друга на расстояние b.
; .
Полное сопротивление диэлектрика составит .
Удельная объёмная проводимость .
Удельная поверхностная проводимость .
Электропроводность зависит от состояния вещества (твёрдое, жидкое, газообразное), а также от влажности и температуры окружающей среды, наличия ионизирующего излучения.
Поверхностный ток – ток, обтекающий поверхность образца is. Он зависит от чистоты поверхности диэлектрика – загрязнения, влажности, коррозии.
.
Объемный ток – ток, протекающий внутри диэлектрика по всему объёму iv. Он зависит от свойств самого диэлектрика.
.
ЛЕКЦИЯ №3
Диэлектрические потери.
Диэлектрические потери газообразных, жидких и твёрдых диэлектриков. Основные
понятия и определения. Угол диэлектрических потерь (tg ).Виды диэлектрических
потерь. Влияние различных факторов на диэлектрические потери.
Любой диэлектрик, помещённый в электрическое поле, обладает реактивной проводимостью, обусловленной упругими видами поляризаций и активной проводимостью, вызванной токами абсорбции и сквозными токами. Все эти токи нагревают проводник и энергия в виде тепла выделяется в окружающую среду. Для оценки качества диэлектриков вводится понятие диэлектрических потерь. Диэлектрические потери – это мощность, рассеиваемая в диэлектрике при воздействии на него электрического поля, вызывающая нагрев диэлектрика.
Потери вызываются тепловым движением молекул, электропроводностью и медленными поляризациями. В диэлектриках, содержащих газовые поры, присутствуют потери на ионизацию газа.
Потери наблюдаются как при постоянном, так и при переменном напряжении. При включении диэлектрика на постоянное напряжение протекают следующие токи (рис.1.17):
- емкостной ток Iс. Вызван упругим смещением электронных оболочек атомов и молекул. Процесс протекания очень быстрый, поэтому не вызывает потерь;
- ток абсорбции Iабс. Обусловлен поворотом дипольных молекул и упругим смещением зарядов диполей, поэтому потери присутствуют;
- сквозной ток Iскв вызван перемещением ионов в диэлектрике и переносом зарядов ионами сквозь объём диэлектрика. Ток с течением времени не изменяется, вызывает потери.
Полный ток I равен геометрической сумме токов.
На векторной диаграмме токов, протекающих через диэлектрик (рис.1.18), ёмкостной ток будет опережать напряжение на 90°. (так как диэлектрик можно представить как конденсатор определенной емкости). Ток абсорбции определяется поляризациями, процесс установления которых связан с потерями энергии. Поэтому он имеет активную Iаа и реактивную составляющие Iра. Сквозной ток совпадает по направлению (и по фазе) с приложенным напряжением. Полный ток получаем геометрическим сложением векторов, причем он имеет активную и реактивную составляющие.
; .
Полный ток опережает напряжение на угол , меньший 90° (угол сдвига фаз). Угол, дополняющий угол сдвига фаз до 90°, называется углом диэлектрических потерь и обозначающийся . Значение мало, поэтому используется tg
государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Токи в диэлектриках
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Диэлектрическая проницаемость диэлектриков
Любой диэлектрик, с нанесёнными на него электродами, можно рассматривать, как конденсатор определённой ёмкости (U–приложенное напряжение, Р–полимеризация, Е–внешняя напряжённость).
Виды диэлектрических потерь
Существует четыре основных вида диэлектрических потерь.
Потери, обусловленные поляризацией. Наблюдаются в веществах с релаксационной поляризацией (диэлектрики с дипольной
Пробой газообразных диэлектриков
Газообразные диэлектрики обладают высокими электроизоляционными свойствами только при низких напряжениях. При высоком напряжении начинается
Пробой жидкого диэлектрика
Пробивное напряжение жидкости или электрическая прочность зависит от чистоты жидкости, наличия посторонних примесей и газовых включений. В ж
Механические свойства
При эксплуатации электротехнического оборудования электроизоляционные материалы и диэлектрики подвергаются воздействию различных факторов, вредно сказывающихся на свойствах изоляции. Твердые диэлек
Тепловые свойства диэлектриков
Температура - это понятие, введенное для характеристики энергии, которой обладают молекулы вещества. С другой стороны, это физическая характеристика, которая соответствует равновес
Влажностные свойства диэлектриков
Все изолирующие материалы поглощают влагу. Наличие пор, сообщающихся с атмосферой, приводит к снижению влагостойкости материала, плотная его структура затрудняет проникновение воды и повышает влаго
Радиационные свойства
Способность материала сохранять свои эксплуатационные характеристики под действием ионизирующих излучений называется радиационной стойкостью.Ионизирующие излучения вызывают в диэле
Трансформаторное масло
Трансформаторные масла применяют для заливки силовых и измерительных трансформаторов, реакторного оборудования, а также масляных выключателей. В последних аппаратах масла выполняют функции дугогася
Гетероцепные термопластичные смолы.
Полиамиды. Продукты поликонденсации, образованные повторяющимися группами – СН2 – и пептидными группами – СО – NН – . Имеют высокую механическую прочность
Полярные термопласты
Полярные термопласты имеют повышенные значения диэлектрической проницаемости и высокие диэлектрические потери, которые существенно зависят от температуры и частоты напряжения. Знач
Текстильные материалы
Текстильные материалы получают методом специальной обработки длинноволокнистого сырья. Ткани отличаются от бумаг упорядоченным строением (переплетением) нитей. Текстильные материалы имеют бо
Кристаллизация металлов
Процесс образования в металлах кристаллической решетки называется кристаллизацией. Для изучения процесса кристаллизации строят кривые охлажд
Точеные дефекты
Одним из распространенных несовершенств кристаллического строения является наличие точечных дефектов: вакансий, дислоцированных атомов и примесей. (рис. 2.1.)
Кристаллизация сплавов.
Кристаллизация сплавов подчиняется тем же закономерностям, что и кристаллизация чистых металлов. Необходимым условием является стремление системы в состояние с минимумом свободной энергии.
Диаграмма состояния.
Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение состояния любого сплава изучаемой системы в зависимости от концентрации и температуры (рис. 4.5)
.
Структуры железоуглеродистых сплавов
Железоуглеродистые сплавы – стали и чугуны – важнейшие металлические сплавы современной техники. Производство чугуна и стали по объему превосходит производство всех других металлов вместе взятых бо
Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
Компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо, углерод и цементит.
1. Железо – переходный металл серебристо-светлого цвета. Имеет высокую температуру плавл
Структуры железоуглеродистых сплавов
Все сплавы системы железо – цементит по структурному признаку делят на две большие группы: стали и чугуны.
Особую группу составляют сплавы с содержанием углерода менее 0,02% (точка Р), их
Титан и его сплавы
Титан серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см3. Температура плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…1680oС.
Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой.
К таким сплавам относятся дюралюмины ( сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводитс
Латуни.
Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению предела прочности до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка о
Дефекты обработки металлов
Коррозия– окисление металла при взаимодействии поверхности стальных деталей с печными газами.
Обезуглероживание– выгорание углерода с поверхности детали,
Сверхпроводники
При температурах, близких к абсолютному нулю, изменяется характер взаимодействия электронов между собой в кристаллической решётке, при этом становится возможным притяжение между одноимённо заряженн
Контактные материалы
Электрическим контактом называют поверхность соприкосновения токоведущих частей электротехнических устройств, а также конструктивные приспособления, обеспечивающие такой контакт. П
Тугоплавкие металлы
Вольфрам— чрезвычайно тяжелый твердый металл серого цвета. Из всех металлов он обладает наиболее высокой температурой плавления. Вольфрам получают из руд различного состава. При ме
Благородные металлы
Золото- жёлтый металл высокой пластичности, весьма устойчивый к коррозии. Значение sр = 150 МПа, а Dl/l =40%. Используется для покрытия контактов в электро
Низкочастотные магнитомягкие материалы
Магнитомягкие материалы должны обладать большой индукцией насыщения, т.е. пропускать максимальный магнитный поток через заданную площадь поперечного сечения магнитопровода. Выполнение этого требова
Магнитные материалы различного назначения.
Магнитотвёрдые материалы. Металлокерамические и металлопластические магниты. Магнитотвердые ферриты. Сплавы на основе редкоземельных материалов.
К магнитотвер
Высокочастотные магнитомягкие материалы
Под высокочастотными магнитомягкими материалами понимают вещества, которые должны выполнять функции магнетиков при частотах свыше нескольких сотен или тысяч герц. По частотному диапазону применения
Магнитные материалы специализированного.
Магнитные пленки. Термомагнитные материалы. Ферриты для СВЧ. Магнитострикционные материалы.
Сплавы, отличающиеся незначительным изменением магнитной проницаемости п
I. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Разрабатываются теоретические основы создания новых типов сталей, сочетающих высокую прочность со специальными физико-химическими свойствами. Создаются экономичные, с высокими техно
VI. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Разрабатываются теоретические основы создания новых композиционных материалов (КМ), в следующих направлениях:
- совместимость компонентов КМ: термодинамика и химия контактн
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
В момент включения и выключения постоянного электрического поля через диэлектрик электрического конденсатора протекает обусловленный быстрыми видами поляризаций ток смещения Iсм за время около 10 - 15 с. В неполярных однородных диэлектриках затем устанавливается ток сквозной проводимости - Iскв. В начальный момент времени и при выключении постоянного поля через полярные и неоднородные диэлектрики протекает также ток абсорбции - Iабс, причиной которого являются замедленные (релаксационные) поляризации. Во многих диэлектриках, используемых в качестве электрической изоляции, Iскв устанавливается за время меньшее 1 мин. В переменном электрическом поле через диэлектрик протекают все, характерные для него виды токов.
Основными характеристиками электроизоляционных материалов являются удельная объёмная проводимость gv и удельная поверхностная проводимость gs. Для их сравнительной оценки пользуются значениями удельного объемного сопротивления rv и удельного поверхностного сопротивления rs.
, [Ом·м].
, [Ом],
; 
.
.
.
.
.
.
Потери вызываются тепловым движением молекул, электропроводностью и медленными поляризациями. В диэлектриках, содержащих газовые поры, присутствуют потери на ионизацию газа.
; 
.
, меньший 90° (угол сдвига фаз). Угол, дополняющий угол сдвига фаз до 90°, называется углом диэлектрических потерь и обозначающийся . Значение мало, поэтому используется tg 
- угловая частота.. 
, где - 
- частота.
.
.
Новости и инфо для студентов