Există patru tipuri principale de pierderi dielectrice.
Pierderi datorate polarizării. Observată în substanțe cu polarizare de relaxare (dielectrice cu structură dipolică și dielectrice cu structură ionică și ambalare în vrac a ionilor). În feroelectrice, pierderile se datorează prezenței polarizării spontane. La același tip de pierderi, pierderile de rezonanță apar în dielectrice la frecvențe înalte.
Pierderile dielectrice datorate conductivității. Caracteristică pentru dielectrice având o conductivitate de suprafață sau în vrac (valori mari). Aceste pierderi sunt independente de frecvență și cresc cu creșterea temperaturii.
Pierderile prin ionizare. Caracteristic pentru dielectrice gazoase. Ele se manifestă în forțele câmpului care depășesc valoarea puterii la care începe ionizarea gazului.
Pierderile dielectrice datorate eterogenității structurii dielectrice. Apare în dielectrice stratificate, materiale plastice cu umplutură, ceramică, Depinde de compoziția dielectricului.
Pierderi dielectrice în gaze. Sursa pierderii dielectrice a gazului în principal poate fi doar o conductivitate electrică, deoarece orientarea moleculelor dipolare în polarizarea lor de gaz este însoțită de pierderi dielectrice. Dacă intensitatea câmpului este sub valoarea la care începe ionizarea gazului, pierderile dielectrice sunt nesemnificative. Figura 1.19 prezintă dependența tg # 61540; din tensiunea pentru un dielectric cu incluziuni de gaze. Ionizarea începe la o intensitate a câmpului deasupra punctului de ionizare "C". Moleculele de gaz sunt ionizate și pierderile de ionizare cresc, atingând un maxim la o tensiune Umax ≈2Uu. La tensiunea de defalcare Umax, toate incluziunile de aer sunt ionizate și energia nu este necesară pentru a ioniza noi incluziuni, tg d scade.
Ionizarea gazului care umple porii unui dielectric solid poate conduce la încălzirea și distrugerea produselor, inclusiv la incluziunile de gaze (în special la ceramică). Ionizarea aerului are loc odată cu eliberarea oxizilor de ozon și azot, ceea ce duce la distrugerea chimică a izolațiilor solide care conțin incluziuni de gaze.
Pierderi dielectrice în dielectric lichid. În dielectrici lichizi nonpolari, pierderile dielectrice sunt cauzate de conductivitatea electrică, astfel încât acestea sunt determinate de curentul de curent, valoarea căreia depinde de conductivitate. Cu o temperatură în creștere, conductivitatea crește exponențial și, prin urmare, pierderile dielectrice cresc și ele.
Cu frecvență crescătoare în dielectricul nepolar, curentul capacitiv care curge prin dielectric crește, curentul continuu rămâne neschimbat, prin urmare, pe măsură ce crește frecvența, pierderile dielectrice scad. Pentru pierderile dielectrice polar dielectrice polari sunt cauzate de conductivitatea electrică și polarizarea, care determină valoarea curentului și a curenților de absorbție. La temperaturi scăzute, viscozitatea dielectricilor este atât de mare încât dipolii nu se pot orienta în jurul câmpului ("înghețat"). Conductivitatea lichidului este mică, deci valorile curenților de curent și a curenților de absorbție sunt mici, deci pierderile sunt mici (vezi graficul din figura 1-20). Cu o temperatură în creștere, vâscozitatea dielectricului scade, timpul de relaxare al moleculelor polare devine mai mic și participă la polarizare. Deoarece orientarea moleculelor are loc cu frecare, atunci munca petrecută pentru aceasta este energia, care este, de asemenea, disipată în dielectric. Aceasta mărește componenta activă a curentului de absorbție. La o anumită temperatură, viscozitatea lichidului scade până la punctul în care dipolii se rotesc cu un unghi maxim și devin opuși câmpului orientat, cu tg # 61540; (pierderile dielectrice) sunt maxime.
Cu o creștere suplimentară a temperaturii, mișcarea termică este dezorientată, adică scăderea pierderilor dielectrice. O creștere suplimentară a temperaturii determină o creștere a conductivității dielectricului lichid, în timp ce crește curentul prin care crește și, în consecință, crește și pierderile. La frecvențe joase, pierderile dielectrice în dielectricul polar sunt determinate de conductivitatea electrică, adică de curentul continuu care nu se schimbă odată cu timpul. Pierderile dielectrice cauzate de curentul de absorbție sunt mici în acest caz, deoarece numărul de rotații ale dipolilor pe unitate de timp este mic. Pe măsură ce frecvența crește, componenta reactivă a curentului crește, iar pierderile dielectrice scad, până la un nivel minim. Pe măsură ce crește frecvența, crește numărul de rotații dipolice, pierderile cauzate de creșterea curentului de absorbție, pierderile ajung la maxim. Cu o creștere suplimentară a frecvenței, timpul de rotație a dipolilor devine insuficient, curentul de absorbție scade, iar pierderile dielectrice scad la minim.
Pierderile dielectrice în dielectricii solizi. Pierderile dielectrice în dielectrice solide depind de structură, de structura dielectricului și de compoziția acestuia.
Pierderile dielectrice în dielectrice cu o structură moleculară depind de tipul de molecule. Dielectricii cu molecule nepolare care nu au impurități au pierderi dielectrice mici (cerezină, polietilenă, polistiren, fluoroplastic politetrafluoretilenă 4).
Dielectricii solizi ai structurii moleculare cu molecule polare sunt materiale pe bază de celuloză (hârtie, carton), polimeri polari (polimetacrilat, rășini fenol-formaldehidă). Ele au pierderi mari datorate temperaturii, care se datorează polarizării dipol-relaxare.
Pierderea dielectrică a dielectricilor solizi cu o structură ionică depinde de umplutura ionilor din rețeaua cristalină. În dielectricii cu o densitate densă de ioni fără impurități, pierderile dielectrice sunt nesemnificative, dar pe măsură ce crește temperatura, în astfel de dielectrici apar pierderi datorate conductivității electrice (corundului). Dar, cu cantități mici de impurități, pierderile dielectrice cresc dramatic. Substanțele cu ambalaj de ioni în vrac (mullite, cordireite, # 61538; -aluminiu). În aceste materiale, pierderile dielectrice sunt ridicate, datorită prezenței unei polarizări de relaxare.
Pierderile dielectrice în dielectrice amorfe ale structurii ionice (pahare anorganice). Pierderile sunt asociate cu conductivitatea electrică și polarizările. Există două pierderi posibile:
a) pierderile care depind foarte puțin de temperatură și cresc în proporție directă cu frecvența. Ele se datorează polarizării relaxării și sunt puternic pronunțate în toate paharele tehnice. Pentru a reduce pierderile, se efectuează tratamentul termic - recoacerea sau răcirea - pentru a schimba structura de sticlă.
b) pierderi care cresc considerabil cu temperatura conform unei legi exponențiale și nu sunt foarte dependente de frecvență. Aceste pierderi sunt cauzate de mișcarea ionilor liber legați. Datorită conductivității electrice, acestea apar la temperaturi cuprinse între 50 ° C și 100 ° C. Cu cât conductivitatea electrică a sticlei este mai mare, cu atât temperatura este mai scăzută, se observă o creștere a pierderilor dielectrice.
Pierderile dielectrice în geamurile anorganice sunt determinate de oxizii care intră în sticlă. Prezența oxizilor alcalini în sticlă determină o creștere semnificativă a pierderilor dielectrice (figura 1.21). Introducerea oxizilor grei reduce pierderile dielectrice.
Pierderile dielectrice în dielectrici neuniformi solizi. Acestea includ materiale care includ cel puțin 2 componente (ceramică, mica, hârtie impregnată). Pierderile depind de compoziția chimică a componentelor care intră în dielectric, de raportul cantitativ și de incluziunea aerului rezidual. Astfel, dependența tg # 61540; temperatura hârtiei impregnate cu compusul (ris.1.22) are două vârfuri: un prim dipol-radicală caracterizează pierderea lucrării în sine, al doilea se datorează dipol pierderi de relaxare compus de impregnare.
În feroelectrice, pierderile dielectrice sunt cauzate de polarizarea spontană (spontană). Deasupra punctului Curie (125 °), pierderile dielectrice (tg d) cad, și înainte de aceasta sunt destul de mari. Schimbările în tg d față de temperatură și frecvență în acest caz sunt aceleași ca și în cazul dielectricilor polari solizi.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: