Диэлектрические потери при постоянном напряжении

Токи в диэлектрике

Полный ток J, протекающий через конденсатор, между обкладками которого находится диэлектрик, определяется как:

I = I _cм + I _cк = I _c + I _абс + I _cк, (1)

где J _cм – ток смещения, J _c – емкостной ток, J _абс – ток абсорбции, J _ск – ток сквозной проводимости.

Ток смещения определяется скоростью изменения вектора электрического смещения:

I _cм = dD/dτ = ε ε ₀ dE/dτ, (2)

Емкостной ток J _c, обусловлен смещением сильно связанных зарядов в процессе электронной и ионной поляризаций. При постоянном напряжении возникает только в коммутационные моменты (включение, выключение). При переменном напряжении возникает постоянно. Время действия очень мало – 10^-15 – 10^-12с. Ток не вызывает потерь энергии в диэлектрике.

Ток абсорбции J _абс, обусловлен смещением слабо связанных зарядов в процессах релаксационных видов поляризации. При постоянном напряжении возникает в коммутационные моменты. При переменном напряжении возникает постоянно. Время действия – 10^-8 – 10^-1с. Вызывает потери энергии в диэлектрике;

Ток сквозной проводимости J _ск, обусловлен движением свободных зарядов в диэлектрике под действием электрического поля. Протекает постоянно при постоянном и переменном напряжениях. Вызывает потери энергии в диэлектрике.

Изменение токов в диэлектрике при постоянном напряжении показано на рис.11.1.

Рис.11. 1. Изменение токов в диэлектрике при постоянном напряжении

В момент подачи напряжения в диэлектрике возникают емкостной ток J _c, ток абсорбции J _абситок сквозной проводимости J _ск. После завершения процессов быстрой и медленной поляризаций J _cи J _абс уменьшаются до нуля и ток становится равным току сквозной проводимости J _ск.

Полные потери мощности при постоянном напряжении P _- :

Вт (3)

Удельные потери мощности при постоянном напряжении:

р _- = P _- /V, Вт/м³ , (4)

где V – объем диэлектрика, R_v – объемное сопротивление элемента диэлектрика..

Подставив, V = S·h и R_v = р_v h/ S в (3) и (4), получим:

, Вт/ м³ , (5)

Дата добавления: 2017-01-13