1) Газообразные.

2) Жидкие.

3) Твердые.

4) Твердеющие материалы - в исходном состоянии, во время введения их в изготовляемую изоляцию являются жидкостями, но затем отвердевают и в готовой, находящейся в эксплуатации изоляции представляют собой твердые тела (например, лаки и компаунды).

В соответствии с их химической природой

1) Органические - соединения углерода; обычно они содержат также водород, кислород, азот (+ эластичность, гибкость, разнообразие форм; - низкая нагревостойкость).

2) Неорганические - прочие вещества многие из них содержат кремний, алюминий и другие металлы, кислород и т. п. (+ высокая нагревостойкость; - твердые, хрупкие, сложны в обработке)

24 Угол диэлектрических потерь. Тангенс угла диэлектрических потерь полярных и неполярных диэлектриков.

Диэлектрическими потерями называют энергию, рассеиваемую в единицу времени в диэлектрике при воздействии на него электри­ческого поля и вызывающую нагрев диэлектрика.

Диэлектрические потери в электроизоляционном материале можно характеризовать рассеиваемой мощностью, отнесенной к еди­нице объема, или удельными потерями; чаще для характеристики способности диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле пользуются углом диэлектрических потерь, а также танген­сом этого угла.

Углом диэлектрических потерь называется угол, дополняю­щий до 90° угол сдвига фаз j между током и напряжением в емкост­ной цепи. В случае идеального диэлектрика вектор тока в такой цепи будет опережать вектор напряжения на 90°, при этом угол d будет равен нулю. Чем больше рассеиваемая в диэлектрике мощность, переходящая в тепло, тем меньше угол сдвига фаз j и тем больше угол диэлектрических потерь d и его функция tgd.

Недопустимо большие диэлектрические потери в электроизоляционном материале вызывают сильный нагрев изготовленного из него изделия и могут привести к его тепловому разрушению. Даже если напряжение, приложенное к диэлектрику, недостаточно велико для того, чтобы за счет диэлектриче­ских потерь мог произойти недопустимый перегрев, то и в этом случае большие ди­электрические потери могут принести су­щественный вред, увеличивая, например, активное сопротивление колебательного контура, в котором использован данный диэлектрик, а следовательно, и величину затухания.

Природа диэлектрических потерь в электроизоляционных материалах различ­на в зависимости от агрегатного состояния вещества.

Диэлектрические потери могут обуслов­ливаться сквозным током или, как указывалось при рассмотрении явления поляризации, активными со­ставляющими поляризационных токов. При изучении диэлект­рических потерь, непосредственно связанных с поляризацией ди­электрика, можно изобразить это явление в виде кривых, пред­ставляющих зависимость электрического заряда на обкладках конденсатора с данным диэлектриком от приложенного к конденса­тору напряжения (рис. 3-1). При отсутствии потерь, вызываемых явлением поляризации, заряд линейно зависит от напряжения (рис. 3-1, а) и такой диэлектрик называется линейным. Если в ли­нейном диэлектрике имеет место замедленная поляризация, свя­занная с потерями энергии, то кривая зависимости заряда от напря­жения приобретает вид эллипса (рис. 3-1, б). Площадь этого эллипса пропорциональна количеству энергии, которая поглощается диэлек­триком за один период изменения напряжения.

В случае нелинейного диэлектрика — сегнетоэлектрика кривая зависимости заряда от напряжения приобретает вид петли такого же характера, как петля гистерезиса у магнитных материалов и в этом случае площадь петли пропорциональна потерям энергии за один период.

В технических электроизоляционных материалах, помимо потерь от сквозной электропроводности и потерь от замедленной поляризации, возникают диэлектрические потери, которые сильно влияют па электрические свойства диэлектриков. Эти потери вызываются наличием изолированных друг от друга посторонних проводящих или полупроводящих включений углерода, окислов железа и т. д. и значительны даже при малом содержании таких примесей в элек­троизоляционном материале.

В случае высоких напряжений потери в диэлектрике возникают вследствие ионизации газовых включений внутри диэлектрика, особенно интенсивно происходящей при высоких частотах.

Рассмотрим схему, эквивалентную конденсатору с диэлектриком, обладающим потерями, находящемуся в цепи переменного напряже­ния. Эта схема должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы активная мощность, расходуемая в данной схеме, была равна мощ­ности, рассеиваемой в диэлектрике конденсатора, а ток опережал на­пряжение на тот же угол, что и в рассматриваемом конденсаторе. Поставленная задача может быть решена заменой конденсатора с потерями идеальным конденсатором с последовательно включен­ным активным сопротивлением (последовательная схема) или идеаль­ным конденсатором, шунтированным активным сопротивлением (параллельная схема). Такие эквивалентные схемы, конечно, не дают объяснения механизма диэлектрических потерь и введены только условно.

Последовательная и параллельная схемы представлены на рис. 3-2, а и б. Там же даны соответствующие диаграммы токов и напряжений. Обе схемы эквивалентны друг другу, если при равен­стве полных сопротивлений z_х = z_а = z равны их активные и реак­тивные составляющие. Это условие будет соблюдено, если углы сдвига тока относительно напряжения <р равны и значения активной мощности одинаковы.

И з теории переменных токов известно, что активная мощность:

Следует отметить, что емкость диэлектрика с большими потерями становится совершенно условной величиной, зависящей от выбора той или иной эквивалентной схемы. Отсюда и диэлектрическая про­ницаемость материала с большими потерями при переменном на­пряжении также условна. Угол диэлектрических потерь от выбора схемы не зависит.

Определив каким-либо методом при некоторой частоте параметры эквивалентной схемы исследуемого диэлектрика (С_р и R или С_S и r), в общем случае нельзя считать полученные значения емкости и сопротивления присущими данному конденсатору и пользоваться л ими данными для расчета угла потерь при другой частоте. Такой расчет может быть сделан только в том случае, если эквивалентная схема имеет определенное физическое обоснование. Так, например, если известно, для данного диэлектрика, что потери в нем опреде­ляются только потерями от сквозной электропроводности в широком диапазоне частот, то угол потерь конденсатора с таким диэлектри-