Диэлектрические потери в твердых диэлектриках

Диэлектрики молекулярного строения неполярные

(парафин и др.)

Диэлектрические потери небольшие (tgδ ≈ 10^-4) и имеют место только потери на электропроводность. Зависимости tgδ(t) и tgδ(f) аналогичны зависимостям для неполярных жидких диэлектриков.

Диэлектрики молекулярного строения полярные (канифоль и др.) и неполярные полимеры (полиэтилен, полистирол, полипропилен и др.)

Имеют место потери на электропроводность и релаксационные потери. Релаксационные потери в диэлектриках молекулярного строения обусловлены дипольно-релаксационной поляризацией, а в неполярных полимерах - дипольно-сегментальной поляризацией выше температуры стеклования. Зависимости tgδ(t) и tgδ(f) аналогичны зависимостям для полярных жидких диэлектриков.

Полярные полимеры (полиэтилентерефталат, поливинилхлорид,

фторопласт – 3, полиимиды и др.)

Возникают потери на электропроводность и релаксационные потери. Зависимости tgδ(T) и tgδ(f) аналогичны зависимостям для полярных жидких диэлектриков (см. рис. 6 и 7), но имеют два максимума. Первый (ниже Т_с) обусловлен дипольно-групповой поляризацией, второй (выше Т_с) - дипольно-сегментальной поляризацией (рис. 11.7).

tgδ

Рис. 11.7. Зависимость tgd полярных полимеров от температуры: 1 – потери на электропроводность, 2 - дипольно-сегментальные потери, 3 - дипольно-групповые потери; 4 – суммарные потери

Диэлектрики ионной структуры с плотной упаковкой кристаллической решетки ионами (кварцевое стекло и др.)

Диэлектрические потери небольшие (tgδ ≈ 10^-4) и обусловлены электропроводностью. При повышении температуры потери незначительно возрастают, так как возрастает ток сквозной проводимости ввиду увеличения степени диссоциации ионогенных примесей и материала диэлектрика (рис. 11.8, кривая II).

Диэлектрики ионной структуры аморфные и с неплотной упаковкой кристаллической решетки ионами (неорганическое стекло электротехническая керамика, асбест и др.)

Возникают потери на электропроводность и релаксационные потери, обусловленные ионно-релаксационной поляризацией (см. рис. 11.8, кривая I). Потери в этих диэлектриках выше, чем в диэлектриках кристаллических с плотной упаковкой решетки ионами (tgδ ≈ 10^-2) и сильно зависят от температуры: при нагревании tgδ существенно возрастает.

Рис. 11.8. Зависимости tgδ от температуры диэлектриков ионного строения аморфных или кристаллических с неплотной (I) и с плотной (II) упаковкой решетки: 1 – потери, обусловленные током проводимости; 2 - потери, обусловленные ионно-релаксационной поляризацией

Сегнетоэлектрики

В сегнетоэлектриках возникают потери на электропроводность и релаксационные потери ниже температуры Кюри, обусловленные спонтанной поляризацией (см. рис. 11.9).

Рис. 11.9. Зависимости tgδ и ε

от температуры для сегнетоэлектриков

На участке I при T < T _к диэлектрические потери обусловлены электропроводностью и спонтанной поляризацией, tgδ имеет высокое значение и не зависит от температуры. При Т > Т _к вследствие интенсивного теплового движения ионов или молекул вещества доменная структура разрушается, вещество становится обычным линейным диэлектриком и tgδ резко уменьшается. Диэлектрические потери здесь обусловлены, главным образом, электропроводностью.

Диэлектрики неоднородной структуры

К таким диэлектрикам относятся слоистые диэлектрики (текстолит, гетинакс, стеклотекстолит) и диэлектрики-статистические смеси различных компонентов (керамика, слюдяные материалы, трансформаторная бумага и др.).

Диэлектрические потери обусловлены свойствами компонентов диэлектрика и их взаимным расположением. Имеют место различные виды потерь – на электропроводность, релаксационные, миграционные, ионизационные и др.

Для двухслойных диэлектриков:

, (17)

где ε_i, tgδ_i, θ_i– относительная диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь и объемная доля i –го компонента, соответственно.

Для диэлектриков-статистических смесей:

(18)

Зависимость tgδ(T) для неоднородных диэлектриков имеет сложный характер, например, с несколькими максимумами (рис. 21.10). Первый максимум обусловлен дипольно-сегментальной поляризацией целлюлозы, второй - дипольно-релаксационной поляризацией в пропитывающем компаунде

Рис. 11.10. Зависимости tgδ(T) для бумаги, пропитанной масляно-канифольным компаундом

Тема: «ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ»

Содержание:

Пробой диэлектрика

Напряжение пробоя

Электрическая прочность

Коэффициент запаса электрической прочности

Перекрытие

Виды пробоя диэлектриков: электрический, тепловой, электрохимический, ионизационный, электромеханический

Электрическая прочность газообразных диэлектриков

Электрическая прочность жидких диэлектриков

Электрическая прочность твердых диэлектриков

Дата добавления: 2017-01-13