19. Чим відрізняються оріентаційна поляризація від міграційної?

Поляризація діелектриків полягає у зсуві центрів позитивних і

негативних зарядів молекули і перетворенні її в диполь, орієнтований в

напрямку зовнішнього електричного поля. Таким чином, тверді діелектрики

набувають наведений електричний момент. Процес цей є зворотнім. За

формою взаємодії і виду зарядів поляризація діелектриків поділяється на

Міграційна поляризація обумовлена рухом у поле Е вільних зарядів

(іонів). Існує в неоднорідних діелектриках і спостерігається в ізоляції

конструкцій високої напруги, де звичайно використовуються неоднорідні

діелектричні матеріали або комбінації діелектриків.

Дипольна (Орієнтаційна) - протікає з втратами на подолання сил зв'язку та внутрішнього тертя. Пов'язана з орієнтацією диполів в зовнішньому електричному полі.

Міграційна поляризація обумовлена ​​наявністю в матеріалі шарів з різною провідністю, утворення об'ємних зарядів, особливо при високих градієнтах напруги, має великі втрати і є поляризацією уповільненої дії.

Розрізняють наступні види поляризації : електронну, іонну, дипольну і міжшарову. Перші два види(електронна і іонна поляризація) протікають за час порядку 10^-12 сік і нижче і тому не проявляються навіть при дуже високих частотах - порядку мегагерц.

При промисловій частоті проявляється дипольна і міжшарова поляризація. Суть дипольної поляризації полягає в орієнтації дипольних молекул у напрямі силових ліній електричного поля. В результаті цієї орієнтації на поверхні діелектрика виникає надмірний заряд, який підтягує на електроди заряд протилежного знаку. Оскільки поворот дипольних молекул відбувається у в'язкому середовищі, то процес поляризації проявляється в тому, що після заряду місткості до електродів продовжує підтікати поляризаційний струм. Струм спадає за експоненциальному законом з постійною часом близько мілісекунд.

Міжшарова поляризація обумовлена неоднорідністю структури ізоляції. Уявимо, що в основну речовину діелектрика украплені включення підвищеної провідності. Тоді струм зміщення в ізоляції протікає частково по поверхні включень. Тому при включенні діелектрика на постійну напругу в струмі виникає складова, обумовлена зарядом місткостей через опір. Зовні цей процес протікає аналогічно дипольній поляризації - і в тому і в іншому випадку поляризаційний струм приблизно наслідує експоненціальний закон. Постійна часу міжшарової поляризації лежить в широких межах - від мілісекунд до десятків секунд і навіть значно бОльших відрізків часу.

2 0. Поясніть механізм діелектричних втрат та як їх розраховують ?

Протікання поляризаційних струмів приводить до розігріву діелектрика, в результаті чого електрична енергія перетворюється в тепло. Такі втрати електроенергії мають назву діелектричних втрат і виникають в основному за рахунок явища міграційної поляризації.

При змінній напрузі через ізоляцію протікає активний струм:

Вимірювання тангенса кута діелектричних втрат (tgδ) є найбільш ефективним методом контролю якості ізоляції, оскільки її погіршення призводить до збільшення діелектричних втрат. Діелектричні втрати при дії на ізоляцію змінної напруги обумовлені струмами провідності й поляризації (зміщення). Оскільки струм зміщення містить активну складову, то процесс поляризації супроводжується розсіюванням енергії в ізоляції. Активну складову густини струму Ia можна записати: Ia = Ic・tgδ, де Ic –ємнісна складова густини струму зміщення через діелектрик, δ- кут діелектричних втрат (рис.9.5).

П ри постійній напрузі через діелектрик тече струм провідності Ia, щовикликає активні втрати:

Питомі активні втрати в одиниці об'єму dS :

Тоді питомі діелектричні втрати дорівнюють:

а повна потужність діелектричних втрат в об’ємі діелектрика складає:

Тут ω – робоча частота; U – напруга прикладена до діелектрика; С – ємність

діелектрика.

Таким чином, величина tgδ є важливою характеристикою діелектрика, оскільки вона містить інформацію про процеси провідності й поляризації, які й визначають його якість.