1.1.4.1. Зависимость тангенса угла потерь от температуры

Общие потери диэлектрика складываются из потерь на электропроводность и потерь на поляризацию. При нагревании меняются все свойства диэлектрика, в том числе и электропроводность и поляризация, с которыми связаны потери. Характер зависимостей tgd различный для полярных и неполярных диэлектриков.

Д

Рис.14. Температурная зависимость тангенса угла потерь неполярного диэлектрика.

ля неполярных

Для полярных диэлектриков потери определяются в основном электропроводностью. С увеличением температуры концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике повышается. Следовательно, потери на сквозную электропроводность возрастают, и возрастает тангенс угла потерь. Вид графика температурной зависимости tgd приведен на рис.14.

Для полярных:

В полярных диэлектриках, помимо потерь на сквозную электропроводность, добавляются потери на поляризацию. Такие диэлектрики имеют полярные молекулы или группы, которые поворачиваются под действием электрического поля. Внешнее электрическое поле при этом совершает работу А по повороту этих диполей равную

A

Рис.15 Зависимость от температуры угла поворота полярных молекул , момента сил M и совершаемой работы электрического поля A.

= M  

где M – момент силы необходимый для поворота,  – угол поворота диполей.

С ростом температуры подвижность частиц возрастает и величина момента M уменьшается, а угол поворота диполей  возрастает (см. рис. 15). В результате совершаемая работа, равная их произведению, сначала возрастает, а затем убывает, образуя колоколообразную зависимость с максимумом, характерную для поляризационных потерь. Вид температурной зависимости общих потерь для полярных диэлектриков показан на рис.16.

Рис.16. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от температуры для полярных диэлектриков

1.1.4.2. Зависимость тангенса угла потерь от частоты

Для неполярных

П

Рис.17. Зависимость тангенса угла потерь неполярного диэлектрика от частоты электрического поля.

ри воздействии электрического поля свободные носители зарядов разгоняются, приобретают кинетическую энергию, потом соударяются с встречающимися на их пути преградами и при этом энергия частиц переходит в тепловую.

В переменном электрическом поле частицы половину периода движутся в одну сторону, а затем вторую половину периода – в противоположную сторону. С увеличением частоты поля длительность периода колебаний сокращается, следовательно уменьшается энергия, приобретаемая частицами за время полупериода, что приводит к снижению количества энергии переходящей в тепло.

Вид графика частотной зависимости tgd неполярного диэлектрика приведен на рис. 17. При росте частоты электрического поля диэлектрические потери снижаются.

Для полярных

В полярных диэлектриках дипольные частицы имеют характерные частоты резонансов, на которых величина потерь на поляризацию возрастает. Складываясь с потерями проводимости получаются общие потери. На рис. 18. приведен вид температурной зависимости tgd полярного диэлектрика, на графике можно увидеть характерные резонансные пики.

Н

Рис.18. Зависимость тангенса угла потерь полярного диэлектрика от частоты электрического поля.

аличие максимумов коэффициента диэлектрических потерь на резонансных частотах увеличивает общие потери и ограничивает применение полярных диэлектриков в высоко частотных полях.