Виды диэлектрических потерь в электроизоляционых материалах

Диэлектрические потери в электроизоляционных материалах делятся на:

• потери, обусловленные поляризацией;

• потери, связанные со сквозной электропроводностью;

• ионизационные диэлектрические потери;

• потери, обусловленные неоднородностью структуры.

Диэлектрические потери, обусловленные поляризацией

Наблюдаются в веществах с релаксационной поляризацией - в диэлектриках дипольной структуры и в диэлектриках ионной структуры с неплотной упаковкой ионов в кристаллической решетке. Сюда же относятся диэлектрические потери в сегнетоэлектриках и резонансные диэлектрические потери.

Потери в сегнетоэлектриках значительны ниже точки (температуры) Кюри, когда сегнетоэлектрик обладает доменной структурой и наблюдается спонтанная поляризация. При температурах выше точки Кюри доменная структура в сегнетоэлектриках исчезает, и потери существенно уменьшаются. Электрическое старение сегнетоэлектрика со временем приводит к некоторому уменьшению потерь.

Резонансные потери проявляются в диэлектриках при высоких частотах. Такой механизм потерь четко выражен в некоторых газах при строго фиксированной частоте и сопровождается интенсивным поглощением энергии электрического поля. Резонансные потери могут наблюдаться и в твердых веществах, если частота вынужденных колебаний, вызываемых электрическим полем, совпадает с частотой собственных колебаний частиц твердого вещества.

Диэлектрические потери, связанные со сквозной электропроводностью

Обнаруживаются в диэлектриках, которые имеют заметную объемную или поверхностную проводимость. Тангенс угла диэлектрических потерь в этом случае определяется эмпирической формулой:

.

Активная мощность диэлектрических потерь этого вида не зависит от частоты поля ( ), а tg уменьшается с частотой по закону гиперболической функции.

Диэлектрические потери, связанные со сквозной электропроводностью, возрастают с температурой по закону экспоненциальной функции:

,

где - потери при температуре t, С,

- потери при температуре 0 С,

- постоянная материала.

Ионизационные диэлектрические потери

Свойственны для газообразных диэлектриков и проявляются в неоднородных электрических полях при напряженностях, которые превышают значения, соответствующие началу ионизации данного газа.

Ионизационные потери можно вычислить по формуле:

,

где A₁ – постоянный коэффициент,

f – частота поля,

U – приложенное напряжение,

U_и – напряжение, соответствующее началу ионизации.

Эта формула справедлива при и линейной зависимости tg=f(E). Ионизационное напряжение зависит от давления, при котором находился газ, поскольку развитие ударной ионизации молекул связано с длиной свободного пробега носителей заряда.

Диэлектрические потери, обусловленные неоднородностью структуры

Наблюдаются в слоистых диэлектриках из ткани и пропитанной бумаги, в пластмассах с наполнителем, в пористой керамике в миканитах, микалексе и т.д.

Из-за разнообразия структуры неоднородных диэлектриков и особенностей содержащихся в них компонентов не существует общей формулы расчета мощности диэлектрических потерь такого вида.