Потери на электропроводность – обусловлены сквозными токами. Преобладают над другими потерями в диэлектриках с высокой объемной или поверхностной электропроводностью.
(!) Единственный вид потерь в однородном неполярном диэлектрике. Наблюдаются во всех диэлектриках.
P = U2/R
tgδ = 1/(ωCрR) (в этом случае используется || схема замещения).
Мощность (Р) от ω не зависит.
tgδ = tgδ0 e aT
Ионные кристаллы:
tgδ = (1.8×1010× γ0/ε×f)exp(-Wa /kT) (Рс от Т практически не зависит).
tgδм» r ω Cs r, Cs - сопротивление обкладок и емкость последовательной схемы замещения конденсатора |
↑w →потери в проводящих частях (электродах) конденсатора (Pа = U 2ωCs2 r) ↑
Релаксационные потери – обусловлены абсорбционными токами, т.е. замедленными поляризациями.
При дипольно-релаксационной поляризации (см. рис. выше):
↑ f → время релаксации > ( 1/2f) → диполям не хватает времени для ориентации → tgδ ↓. Ра ↑ при ↑f до тех пор, пока диполи успевают ориентироваться по полю, после этого Ра от f не зависит.
|
|
↑ температуры → молекулярные силы ослабляются(диполи легче ориентируются по полю) → поляризация может усилиться (tgδ ↑), но при этом ↑ энергия теплового движения молекул → ориентирующее влияние поля ↓ (tgδ ↓).
полярные полимеры
Для некоторых полярных полимеров может наблюдаться несколько максимумов в зависимости tgδ(Т). При температуре выше температуры стеклования Тc у полимеров возможна ориентация крупных блоков макромолекул-сегментов (дипольно-сегментальная поляризация). Дипольно-сегментальная поляризация приводит к появлению высокотемпературного максимума (α). Этот вид поляризации может не наблюдаться у полимеров с очень жесткими макромолекулами. Характерная зависимость tgδ от температуры для полимерного диэлектрика с дипольно-групповыми (β, γ, δ) и дипольно-сегментальными потерями (α) показана на рисунке выше.
Релаксационные потери в стеклах (за счет ионно-релаксационной поляризации) отличаются широким набором времен релаксаций → сглаживание (размытие)максимумов в зависимостях tgδ(Т) и tgδ(f). Сглаженные максимумы могут маскироваться потерями на электропроводность и не проявляться в явном виде.При f > 107-108 Гцпотери ↑ монотоннов большинстве стекол, ситаллов и керамик.
Ионизационные потери - возникают за счет ионизации молекул газа в основном в неоднородных электрических полях, при Е поля > Е ионизации.
Раи = А1*f(U-Uион)3 – приблизительная формула для мощности потерь.
Uион – напряжение, соответствующее началу ионизации, А1 - const.
Формула справедлива при U > Uион и линейной зависимости tgδ(Е).
|
|
Давление газа ↑ → длина свободного пробега электронов ↓ → вероятность актов ионизаций молекул ↓→Uион ↑.
¬ Кривая ионизации после В весь газ ионизирован →энергия на ионизацию не затрачивается →tgδ ↓ |
(!) tgδ(U) ↑ → это признак газовых включений в материале.
В области ВЧ ионизация и потери в газах ↑ настолько, что это может привести к разогреву и разрушению изделий с газовой изоляцией при U > Uион.
Ионизация воздухав порах изоляционного материала часто приводит к образованию озона и окислов азота → возможно химическое разрушение (разложение) материала.
Потери за счет неоднородности диэлектрика – обусловлены миграционной поляризацией. Наблюдаются в диэлектриках с проводящими или газовыми включениями, слоистых материалах (гетинакс, текстолит).
Это дополнительные релаксационные потери.
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 зависимости tgδ(f) характерно и для резонансного механизма потерь, однако при изменении температуры максимум не смещается.