Dielektromos veszteség 2
Küldje el a jó munkát a tudásbázis könnyen. Használd az alábbi űrlapot
A diákok, egyetemi hallgatók, fiatal kutatók, a tudásbázis a tanulásban és a munka nagyon hálás lesz.
Az Oktatási Minisztérium és a tudomány, a Kirgiz Köztársaság
Kirgiz Állami Műszaki Egyetem. Razzakov
Szék: Megújuló energia
A fegyelem: elektrotechnikai anyagok
CÍMKÉK: dielektromos veszteség
Minden anyagot az elektromos tulajdonságok vannak osztva három csoportba - vezetékek, dielektrikumok és félvezetők. Dielektrikumokon különböznek más anyagok erős kötések a pozitív és negatív elektromos töltések bennük. Következésképpen, az elektronok és ionok nem tud szabadon mozogni hatása alatt az alkalmazott potenciális különbség. Ellentétben dielektrikumokon a vezetékek az elektromos áram elektromos töltések nincs ilyen kapcsolatok azonban a vezetőkön elektronok szabadon mozoghat, ami a jelenség az elektromos áram. Gyakorlatilag dielektrikumokon több okból mindig van egy bizonyos mennyiségű gyengén kötött díjakat, hogy lehet mozgatni az anyagon belül hosszú távokon. Más szóval, a szigetelések nem abszolút nem vezetékek elektromos áram. Azonban normális körülmények között ilyen díjakat dielektrikumokban nagyon kicsi, és mivel az elektromos áram, az úgynevezett szivárgási áram kicsi. A vezetőképesség szigetelők karmesterek vezetőképesség. Általában dielektrikumok közé tartoznak olyan anyagok, amelyek elektromos vezetőképessége nem több, mint 10-7 - 10-8 S / m, vezetékek - amelynek vezetőképessége nagyobb, mint 107 S / m. K dielektrikumok közé tartoznak az összes gáz (beleértve a fém pár), sok folyékony kristályos, üvegszerű, kerámia, polimer anyagok. Mivel az anyag tulajdonságai erősen függnek annak állapotát aggregáció, általában külön-külön vizsgált fizikai jelenségek gáznemű, folyékony és szilárd dielektrikumok.
dielektromos veszteség kvazimorfny
1. Alapfogalmak és meghatározások
Dielektromos veszteségek úgynevezett elektromos fordít fűtés a szigetelő, villamos mezőben.
Energiaveszteség dielektrikumokban figyelhetők meg különböző és állandó feszültség, mint a műszaki anyagok révén feltárt szivárgási áram miatt az elektromos vezetőképesség. Amikor egy állandó feszültségű, amikor nem időszakos polarizációs minőségű anyagok jellemzi az értékek a fajlagos térfogat és felületi ellenállása, amely érték meghatározására (ábra. 1).
Amikor kitéve váltakozó feszültség szigetelő abban mellett az elektromos vezetőképesség megnyilvánulhat más mechanizmusokon keresztül az átalakulás az elektromos energia hőenergiává. Ezért az anyagok minősége nem elég jellemzésére csak a szigetelési ellenállást.
A mérnöki gyakorlatban gyakran jellemzik a képességét, hogy a dielektromos hogy eloszlassa az energiát az elektromos mező segítségével dielektromos veszteség szög, és az érintési pont a szög.
Dielektromos veszteség szög az a szög, komplementer a fázisszög áram és feszültség közötti a kapacitív áramkört.
Abban az esetben, az ideális áramvektor szigetelő olyan kör előtt a feszültség vektor által szög; ha ez a szög nulla. Minél nagyobb a disszipált teljesítmény a dielektromos, az alsó a fázisszög és annál nagyobb a dielektromos veszteség szög és a a függvény értékét.
Dielektromos veszteségi tangens közvetlenül belép a képletbe az energiának a dielektromos, így gyakorlatilag a leggyakrabban használja ezt a funkciót.
Vegyünk például egy kör megegyezik a kondenzátor egy dielektromos amelynek veszteségeket. Ez a rendszer úgy kell megválasztani, hogy az aktív disszipált teljesítményt az áramkör megegyezik a disszipált teljesítmény a dielektrikum a kondenzátor, valamint a jelenlegi lenne csúsztatva az a feszültség ugyanolyan szögben, mint ebben a kondenzátor.
A fenti probléma megoldható azáltal, hogy a kondenzátor veszteséges ideális kondenzátor párhuzamosan kapcsolt aktív ellenállás (párhuzamos kapcsolás) vagy egy kondenzátor van sorba kötve ellenállások (szekvenciális áramkört). Ilyen ekvivalens áramkör természetesen nem magyarázza a mechanizmus és dielektromos vesztesége be csak feltételesen.
Párhuzamos és soros helyettesítő áramkör az 1. ábrán látható. Vannak megfelelő ábrák árammal és feszültséggel. Mindkét program egyenértékűek egymással, ha egyenlő impedanciák rendre egyenlő az aktív és a reaktív komponenseket. Ez a feltétel akkor teljesül, ha az aktuális eltolási szögek a feszültséghez képest megegyezik a hatásos teljesítmény és az értékek azonos.
Párhuzamos 1. ábra (a) és szekvenciális (b) helyettesítő kapcsolási a dielektromos veszteség és a vektor diagramok számára
A párhuzamos kapcsolás a vektor diagramján
A soros áramkör:
Egyenlővé kifejezések (2.2) és (2.4) és (2.1) és (2.3), azt találjuk, közötti kapcsolat és a között:
Jóindulatú dielektromos érték képest elhanyagolhatóan
egy egység (5) képletű és feltételezni .Vyrazheniya disszipált teljesítmény a dielektromos, ebben az esetben is lenne ugyanaz mindkét rendszerek:
Meg kell jegyezni, hogy amikor váltakozó feszültség, szemben az állandó kapacitás dielektromos veszteség nagy lehet a hagyományos értéket, attól függően, hogy a választott egy vagy más, azzal egyenértékű áramkört. Ennélfogva, a dielektromos állandója az anyag nagy veszteséggel alatt váltakozó feszültség is szokásos.
A legtöbb dielektrikumok ekvivalens áramköri paraméterek frekvenciafüggő. Ezért meghatározásával bármilyen módszerrel egyenértékű kapacitás és ellenállás a kondenzátor egy adott frekvencián, lehetetlen, hogy ezeket a paramétereket kiszámításához tangens veszteség más frekvenciákon. Ez a számítás csak akkor érvényes, bizonyos esetekben, amikor a helyettesítő kapcsolás van egy bizonyos fizikai alapja. Így, ha ismert, hogy a veszteségek ott megadott csak veszteség vezetőképesség széles frekvenciatartományban, a veszteség szög a kondenzátor ilyen dielektromos ki lehet számítani bármely frekvencia fekvő tartományban (1) képletű egy adott dielektrikum. Ez a veszteség a kondenzátor által meghatározott kifejezést:
Ha a veszteség a kondenzátorban ami főként a rezisztencia ólom és összekötő vezetékek és ellenállása az elektródák maguk (elektródák), például egy vékony réteg ezüstöt csillám vagy kerámia kondenzátor, a teljesítmény-disszipáció a növekszik a frekvencia négyzetével arányos a frekvencia:
A kifejezést (7) lehet igen fontos gyakorlati következtetés kondenzátorok történő működésre tervezett nagyfrekvenciás lehetségesnek kell lennie, mint egy alacsony ellenállású elektródokat és az összekötő vezetékek és az átmenet érintkezők.
A legtöbb esetben a veszteség mechanizmus a kondenzátor bonyolult, és nem lehet csupán a veszteség vezetőképesség keresztül vagy veszteségek a kapcsolatot. Ezért, a kondenzátor meghatározandó paraméterek a frekvencia, amelyen használni fogják.
Dielektromos veszteség egységnyi térfogatban dielektromos említett konkrét veszteségeket. Ezeket ki lehet számítani a következő képlet segítségével:
ahol - az összeg a dielektrikum között a sík elektródák. - az elektromos térerősség.
2. Típusú dielektromos veszteségek szigetelőanyagok
Dielektromos veszteségek azok jellemzőit, valamint a fizikai természetű lehet osztani négy fő típusa van:
1) A dielektromos veszteség miatt polarizáció;
2) dielektromos veszteségek, eredő elektromos vezetőképesség révén;
3) ionizációs dielektromos veszteség;
4) A dielektromos veszteség miatt inhomogenitása a szerkezet.
3. A dielektromos veszteségek gázok
Dielektromos veszteségek gázok térerősség alatt fekvő szükséges értéket a fejlesztési ionizációs gázmolekulák nagyon kicsi. Ebben az esetben a gáz lehet tekinteni, mint egy tökéletes szigetelő.
Forrás gáz dielektromos veszteségek lehet lényegében csak az elektromos vezetőképesség, mivel a tájékozódás a dipólus molekulák saját gáz polarizációs kíséri dielektromos veszteségek. Mint ismeretes, a gázok nagyon alacsony vezetőképességű, és így a dielektromos veszteség szög van elhanyagolhatóan kicsi, különösen magas frekvenciákon. Érték lehet képlettel számítottuk ki:
A térfogati ellenállása sorrendben gázokat. (Nem ionizáció) kevesebb.
A magas feszültséggel, és gyakran inhomogén mezőt, amikor a feszültség a diszkrét helyeken meghalad egy bizonyos kritikus értéket, a gáz molekulák ionizált, így a gáz ionizációs veszteségek fordulnak elő.
Ionizációs veszteséggel további mechanizmust dielektromos veszteség egy szilárd dielektromos tartalmazó gázzárványok. Ionizációs a gáz ilyen zárványok különösen intenzíven jelentkezik rádiófrekvencián. Ábra. A 2. ábra a hatását gázzárványok a variációs növekvő feszültség. Amikor a feszültség ismét növekszik. Ez növekszik. Amikor. amikor a gáz zárványok már ionizált kevesebb energiát igényel a továbbfejlesztése a folyamatot, és csökken.
Ábra. 2, függően feszültség változását a szilárd szigetelés gázzárványok
A görbe gyakran említett ionizációs görbét. A magas frekvenciákat, és a veszteség a ionizáció gázok úgy megnő, hogy ez a jelenség vezethet fűtési és bomlástermékeik gázszigetelésű, ha a feszültség értéke meghaladja a ionizáció.
Előfordulása a gáz ionizációja pórusait feltölt a szilárd szigetelés, gyakran vezet a pusztulástól. Air ionizációs kíséri ózon és a nitrogén-oxidok, amely bizonyos esetekben okoz kémiai bontását a szerves szigetelés tartalmazó gázzárványok, másokban - oxidációs láncreakció által kezdeményezett bombázzák az anyag töltött részecskék.
4. A dielektromos veszteség folyékony dielektrikumokban
Ha a nem-poláros folyadék nem tartalmaz szennyeződéseket dipól-molekulák, a veszteségeket abban miatt csak vezetőképesség. A vezetőképesség a semleges része a folyadék nagyon kicsi, így a kis- és dielektromos veszteségek. Egy példa lenne alaposan meg kell tisztítani a szennyeződésektől kondenzátor kőolajból, ami nagyon kicsi.
Polar folyadékok a körülményektől függően (hőmérséklet, frekvencia) birtokában lehet észrevehető veszteségek miatt a dipól relaxáció polarizációs veszteségek mellett a villamos vezetőképesség. A vezetőképessége ilyen folyadékok szobahőmérsékleten van.
Dipól-relaxációs veszteség figyelhető viszkózus folyadékok váltakozó feszültség, különösen a magas frekvenciákat, messze meghaladja a az elektromos vezetőképesség csökkenése.
Dipól-relaxációs veszteség alacsony viszkozitású folyadékok alacsony frekvencián kicsi és lehet kevesebb, mint a veszteség az elektromos vezetőképesség. Amikor rádiófrekvenciás dipól relaxáció veszteség még egy kis viszkozitású folyadékot nagy és meghaladják az elektromos vezetőképesség csökkenése. Emiatt poláris folyadék nem alkalmazható magas frekvencián.
5. A dielektromos veszteség szilárd dielektrikumok
Dielektromos veszteségek szilárd dielektrikumok függ a szerkezete anyagok. Különböző szilárd anyagok eltérő összetételű és szerkezetű; lehetnek mindenféle dielektromos veszteség.
Dielektromos veszteség anyagok molekulastruktúrája típusától függően molekulák
Dielektrikumok, amelynek a molekulaszerkezete egy nem-poláros molekulák, és nem tartalmaz szennyeződéseket elhanyagolható dielektromos veszteségeket. Ilyen dielektrikumok a kén, cerezin, nem poláros polimerek -. Polietilén, politetrafluor-etilén, polisztirol, stb Ezek az anyagok miatt kis veszteségű alkalmazunk nagyfrekvenciás dielektromos.
Szilárd dielektrikumok álló poláris molekulák elsősorban a szerves anyagok széles körben használt, a szakterületen: poláros polimerek - epoxi vegyületek, szilikon és fenol-formaldehid-gyanták, poliamidok (nejlon), polietilén-tereftalát (poliészter), Hetinaxok stb Mindegyik keresztül. rejlő dipól relaxáció polarizáció nagy veszteségek, különösen a rádiófrekvenciák.
Dielektromos veszteség anyagok ionos szerkezetet, jellemzőitől függően, a csomagolás az ionok a rács
Az anyagok egy kristályos szerkezetű, és egy sűrű ionok hiányában a szennyeződések, amelyek torzítják a rács, a dielektromos veszteségek rendkívül kicsi. Magas hőmérsékleten, ezeket az anyagokat kimutatni a veszteség a villamos vezetőképesség. Az ilyen típusú anyagok számos kristályos szervetlen vegyület, amelynek nagy értéket az elektromos áram termelése kerámiák, mint például alumínium-oxid, amely része ultrafarfora. Egy példa az ilyen vegyületek is a kősó, tiszta kristályok, amelyek rendelkeznek jelentéktelen veszteséget; legkisebb szennyeződések torzító rács drámai módon megnöveli a dielektromos veszteség.
K dielektrikumok, amelynek kristályszerkezete egy laza csomagolás az ionok számos olyan kristályos anyagok polarizációs relaxációs növekedését okozó dielektromos veszteség. Sok közülük szerepelnek a kerámia anyagból, a szigetelő a porcelán, tűzálló, stb D.
Dielektromos veszteség kvázi-amorf anyagok ionos szerkezetet - a szervetlen üvegek - bizonyos funkciók különböznek. A szemüveg felelősek a pihenés az ionok gyengén kötött elkövetése hopping az egyik cella térbeli rácsszerkezet egy másik. Potenciális akadályok, amelyek korlátozzák mozgását az ionok gyengén kötött, változhat a helyi inhomogenitások az üvegszerkezet. Ezért relaxációs veszteség szemüveg által meghatározott széles körű relaxációs idők, ami bővítése és simítási néhány csúcsot a hőmérséklet és frekvenciafüggését dielektromos veszteségi tangens (ábra. 3).
Ábra. 3, frekvencia és hőmérséklet függése dielektromos veszteségi tangens szervetlen üveg: 1 - veszteség a villamos vezetőképesség; 2 - relaxációs veszteség; 3 - a teljes veszteség
A nagyobb készlet relaxációs idő, annál alacsonyabb az érték a maximális relaxáció, mivel kevesebb relaxators minden típusból. Simított maxima relaxációs veszteség nagyrészt elfedi vezetőképesség veszteség nem jelenik meg explicit módon.
Nagyon nagy frekvenciájú közelít a természetes rezgési frekvenciája ionok az üvegben is lehetséges rezonancia veszteség.
Helyezni Allbest.ru