2018-01-08
955
Произведение ε tg δ называют коэффициентом диэлектрических потерь.
По величине tg δ диэлектрики подразделяют на низкочастотные (tg δ = 0,1-0,001) и высокочастотные (tg δ < 0,001).
К основным источникам потерь диэлектрика относятся его поляризация и электропроводимость, ионизация газов в имеющихся порах и неоднородность структуры из-за примесей и включений.
Величина tg δ называется тангенсом угла диэлектрических потерь, т.к. она определяет величину активной мощности, теряемой в диэлектрике, работающем под переменным напряжением. Эта величина является электрической характеристикой каждого диэлектрика. Для современных электроизоляционных материалов tgδ находится в пределах от 0,0001 до 0,05. Чем меньше значение tgδ, тем лучше диэлектрик, т.к. в нём будут меньшие потери энергии. Последние же могут вызывать нагрев диэлектрика и преждевременное его разрушение.
Величина tgδ, как и величина диэлектрической проницаемости ε зависит от температуры диэлектрика и частоты приложенного переменного напряжения. На рис. 3 показан общий вид зависимости tgδ от температуры для полярного и нейтрального диэлектриков. С увеличением t облегчается поворот полярных молекул (диполей) в результате снижения вязкости диэлектрика, т.е. ослабления сил взаимодействия между полярными молекулами. На этот поворот всё увеличивающегося числа полярных молекул расходуется энергия, и величина tgδ возрастает. Достигнув наибольшей величины (точка а на кривой), tgδ начинает уменьшаться, потому что дальнейшее повышение температуры усиливает хаотическое тепловое движение полярных молекул и тем самым затрудняет их поворот в электрическом поле. Поэтому величина tgδ падает до наименьшей величины (точка b), Затем вновь происходит увеличение tgδ, но это вызвано увеличением тока проводимости (/пр) в диэлектрике.
|
|
|
Потери энергии в диэлектрике в этой области температур происходят вследствие увеличения тока проводимости. В нейтральных диэлектриках с ростом температуры tgδ всё время возрастает в связи с увеличением тока проводимости в нагревающемся диэлектрике.
Рисунок 3. Рисунок4.
Рис.3. Зависимость тангенса угла диэлелектрических потерь от температуры: 1 – нейтральный диэлектрик, 2 – полярный диэлектрик.
Рис.4. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от частоты приложенного напряжения: 1 – нейтральный диэлектрик,
Полярный диэлектрик
Зависимость tgδ от частоты приложенного переменного напряжения для полярного и нейтрального диэлектриков представлена графиками на рис, 3. Здесь с увеличением частоты нарастают потери энергии в диэлектрике в результате того, что диполи чаще вынуждены ориентироваться и на это будет затрачиваться все большая энергия. Но это происходит лишь до определенной частоты fмакс , соответствующей наибольшей величине tgδ, после которой диполи уже не успевают следовать за переменным U и потери энергии в диэлектрике уменьшаются. Уменьшение tgδ у нейтрального диэлектрика с ростом частоты объясняется уменьшением тока проводимости в диэлектрике, т.к. ионы не успевают за изменением направления электрического поля. Поэтому величина тока проводимости в диэлектрике с ростом частоты все время уменьшается, а вследствие этого уменьшается и мощность, затрачиваемая в диэлектрике. Это характеризуется уменьшением tgδ.
|
|
|
Пробой диэлектриков
Диэлектрики применяют в качестве электроизоляционных материалов в электрических установках, машинах и аппаратах, где они подвергаются действию высокого напряжения и могут быть разрушены силами электрического поля. Электрическая прочность характеризуется сопротивлением пробою. Это явление называется пробоем диэлектрика. В результате пробоя происходит соединение друг с другом проводников, находящихся под напряжением.
Пробой - это необратимое разрушение твердого диэлектрика под действием поля и потеря изолирующих свойств.
Электрической прочностью называется отношение пробивного напряжения к толщине диэлектрика в месте пробоя.
Различают три вида пробоя:
А) электрический;
б) тепловой;
