Виды диэлектрических потерь

      Диэлектрические потери по своей природе и физической сущности делятся на четыре основных вида:

1) диэлектрические потери, обусловленные всеми видами замедленной поляризации в диэлектриках;

2) потери от сквозной электропроводности;

3) ионизационные потери;

4) потери, вызванные неоднородностью структуры.

Таким образом, три физических явления вызывают диэлектрические потери или нагрев диэлектрика: поляризация, электропроводность и ионизация.

Поляризация обусловливает изменение угла диэлектрических потерь и соответственно   в веществах, обладающих релаксационной поляризацией, в диэлектриках ионной структуры с неплотной упаковкой ионов и дипольной структуры с ковалентной связью между атомами. Поляризация вызывает нарушение теплового движения частиц по направлению электрического поля и приводит к рассеянию энергии или нагреву диэлектрика. Такие потери возрастают при увеличении частоты приложенного напряжения и могут резко проявится на высокой частоте. Однако, если при высокой частоте поляризация не проявляется (ионы или диполи не успевают сместиться вслед за изменением электрического поля), то   падает. Это характерно для большинства технических диэлектриков со стекловидной фазой в структуре.

В сегнетоэлектриках до точки Кюри домены успевают смещаться вслед за изменением электрического поля, поэтому наблюдаются значительными потери от спонтанной поляризации. За пределами точки Кюри потери уменьшаются.

В радиотехнических материалах при световых частотах проявляются резонансные потери. Это наблюдается в газах, когда идет интенсивное поглощение энергии электрического поля, и в твердых диэлектриках, когда частота вынужденных колебаний, вызванных электрическим полем, совпадает с частотой собственных колебаний молекул вещества.

Диэлектрические потери от электропроводности находятся  в зависимости от объемной или поверхностной удельной проводимости вещества. Тангенс угла диэлектрических потерь определяется по формуле:

                                                       (1.7.1)
и уменьшается с увеличением частоты f.

Ионизационные потери характерны для газообразных и неоднородных твердых диэлектриков с газовым включением. В неоднородном электрическом поле при напряженностях, превышающих значение, соответствующее началу ионизации газа, диэлектрические потери определяются по формуле:

                         ,                   (1.7.2) 

где А₁ – постоянный коэффициент, зависящий от вида материала; U – приложенное напряжение;   – напряжение ионизации, зависящее от давления газа; f – частота электрического поля.

 Диэлектрические потери, связанные с неоднородностью структуры диэлектриков, наблюдаются во многих технических диэлектриках – слоистых пластиках, пропитанных бумагах, пластических массах с наполнителями, в керамике, материалах на основе слюды, асбестовых материалах и т.д. Ввиду большого разнообразия структуры неоднородных диэлектриков и содержащихся в них составляющих, общей формулы для расчета их диэлектрических потерь не существует. Возможная оценка диэлектрических потерь в композиционных материалах связана с выделением тепла из-за электропроводности, поляризации или ионизации, а то и всех трех явлений одновременно. Это обусловлено примесями или отдельными компонентами, введенными в диэлектрик для изменения его свойств.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: