Диелектрични загуби
Диелектрични загуби - Насоки, раздел Високи технологии, Материалознание. Технология на структурните материали Диелектрични загуби са загуби на енергия в диелектрик в електричество
Диелектричните загуби са загуби на енергия в диелектрик в електрическо поле. Енергията на електрическото поле се изразходва за нагряване на диелектрика. Нагряването възниква в резултат на взаимодействието на поляризиращите частици и въздействието върху диелектричните частици на свободните носители на заряд, движещи се в диелектрика под въздействието на електрическо поле.
Най-големите загуби възникват при променливо електрическо поле, което променя посоката на поляризацията с подходяща честота, като по този начин създава импулси на топлинно взаимодействие на всеки полупериод на промяната му. Енергията на променливо електрическо поле се изразходва за:
и поради тези явления нагрява диелектрика. В променливо поле основните топлинни загуби на диелектрик с ниска електрическа проводимост възникват поради поляризацията. При постоянно електрическо поле основното нагряване на диелектрика се свързва само с неговата електрическа проводимост.
За изчисляване на диелектричните загуби в променливо електрическо поле и други процеси в устройства с диелектрици, последните се заменят с вериги, най-известните от които са:
- последователна диелектрична еквивалентна верига:
- паралелна диелектрична еквивалентна верига:
Диелектричните еквивалентни вериги задължително съдържат капацитет и активно съпротивление. Капацитетът отразява способността на диелектрика да съхранява заряди в постоянно поле, а в променливо поле създава път за тока на изместване в диелектрика. Активното съпротивление е елемент на веригата, в който освобождаването на енергия отразява диелектричните загуби.
ъгълдиелектрична загуба,δ (делта) е ъгълът, който допълва до 90 градуса ъгъла на изместване между тока и напрежението в диелектрика. Познавайки стойността на активното съпротивление R и капацитета C в еквивалентната верига, е възможно да се конструират векторни диаграми на токове и напрежения за диелектрика, от които ще се определи ъгълът на диелектричните загуби:
Загубите на активна мощност в AC устройство се определят като:
.
Пренаписвайки този израз, използвайки еквивалентни параметри на веригата, получаваме:
За серия еквивалентна схема:
.
За паралелна еквивалентна верига:
.
При преминаване към конкретни параметри (единичен обем) получаваме:
По този начин диелектричните загуби в материала са право пропорционални на:
- квадрат на силата на приложеното електрическо поле,E 2,
- честота на променливо електрическо поле,ω
- диелектрична проницаемост на материала,ε,
- тангенс на диелектричните загуби в материала,tgδ.
Колкото по-високо е качеството на диелектрика, толкова по-ниска е стойността на тангенса на диелектричните загуби. За диелектрици, предназначени за работа във високочестотно електрическо поле, тангенсът на диелектричните загуби трябва да бъде от порядъка на 10 -3 ... 10 -5. Примери:
- електростъкло tgδ = 0,0005…0,025;
- трансформаторно масло tgδ = 0,01…0,25;
- полиетилен tgδ = 0,00007…0,0002.
Тази тема принадлежи към раздела:
Материалознание. Технология на конструкционните материали
Какво ще правим с получения материал:
Всички теми в този раздел:
Лабораторни процедури и предпазни мерки за безопасност Преди да започнетелабораторни упражнения студентът е длъжен да се запознае с настоящите правила.Всички лабораторни стендове са действащи електрически инсталации. И не всички лабораторни
Изследване на явлението контактна корозия на метали Целта на работата: Да се измерват електрохимичните потенциали на различни метали в различни среди, да се изследва краткосрочната динамика на промените в тези потенциали, да се определят възможните потенциални разлики.
Определяне на електрическо съпротивление и температурен коефициент на електрическо съпротивление на метали Целта на работата е да се определи съпротивлението на мед, алуминий и стомана в проби от тел от тези метали и да се установи зависимостта на съпротивлението от температурата Методи
Запознаване с диелектрични материали и измерване на диелектрична проницаемост и тангенс на диелектричните загуби
Хистерезис на феромагнитни и феримагнитни материали Цел на работата
Температурният коефициент на специфичното електрическо съпротивление и оценката на топлинния капацитет на полупроводников материал - ecom Цел на работата Целта на работата е да отговаря
Трансформаторно масло и запознаване с частични разряди в твърд диелектрик Цел на работа. Проведете експерименти, за да определите напрежението на пробив на трансформаторно масло и въздух и изчислете средната му стойност за това
Общи пояснения Работата на материалите, използвани за създаване на електрически продукти и електрически инсталации, ес едновременно излагане на силни електрически и магнитни полета, много широк диапазон
Електрическо съпротивление Електрическото съпротивление е един от параметрите, който характеризира поведението на веществото в електрическо поле и числено определя електрическата проводимост на материала. електропроводими
Температурен коефициент Всеки параметър на материала зависи от температурата. В общия случай тази зависимост е нелинейна, но някои параметри в малък температурен диапазон могат да имат линейна зависимост от температурата.
Топлообмен Топлообменът е пренос на топлина между повърхността на твърдо тяло и контактуващата с него среда - топлоносител (течност, газ). Преносът на топлина се осъществява чрез конвекция, топлопроводимост, лъчиста
Диелектрична константа Диелектричната константа най-често се определя като мярка за способността на веществото да увеличи капацитета на всяка електрическа структура или продукт в сравнение с капацитета на същия обект b
Електрическа якост на диелектриците Свойството на диелектрика да издържа на определено електрическо напрежение се определя от електрическата якост на диелектрика. Електрическа якост, Epr се нарича средно напрежение
Частични разряди в диелектрици Частичният разряд, PD, е разряд, който преминава във всяка ограничена област на изолационната междина и не затваря цялата празнина. Един пример за частично разреждане
Начална крива на намагнитване Кривата на намагнитване е зависимостта на индукцията в материала (B) от силата на външното магнитно поле (H). Кривата на намагнитване е важна характеристика
Електрохимична корозия на метали Корозията на материал е химическа трансформация на материал(предимно окисление), протичащо с участието на външната среда. Корозията е характерна за материалите, състава и структурата
Електрическа проводимост на полупроводници и слабо проводими материали Във всяко тяло, когато се приложи напрежение, трябва да протича ток в съответствие с израза, който определя плътността на тока
Резистивни материали Нихром. От металните материали за резистори най-широко приложение имат материали на основата на никел, хром и желязо, т. нар. нихром и сродните им.