42.Диэлектрики Диэлектрические потери Основные понятия, соотношения, тангенс угла диэлектрических потерь.

I_ - сквозной ток, течет постоянно через диэлектрик; I_абс – ток абсорбции.

Ток абсорбции обусловлен процессом поляризации в диэлектрике и протекает в течении времени установления поляризации.

Сквозной ток может быть определен по закону Ома:

; (2) ; (3)

где _абс – проводимость соответствующая току абсорбции;

 - постоянная времени, равная времени в течении которого ток абсорбции уменьшается от своего максимального значения в е раз.

Будем ступенчато менять напряжение на конденсаторе:

(4) (5)

При непрерывном изменении напряжения сумму можно проинтегрировать:

, где t – текущее время; x – время соответств. изменению напряжения.

(6) .

Разделим и умножим выражение (6) на dx:

. (7)

Получили, что Сделаем отступление: .

С учетом этого:

(8)

Анализ выражения (8) показал, что ток абсорбции состоит из двух составляющих: одна из которых совпадает по фазе с напряжением (активная), другая опережает напряжение на 1/2.

Протекание тока абсорбции в диэлектрике, поскольку в нем есть активная составляющая, вызывает дополнительные потери, которые принято считать диэлектрическими потерями.

Сквозной ток:

где С_г – геометрическая емкость – емкость измеренная при очень больших частотах, когда процессы поляризации (релаксационные) практически не сказываются (появляются).

Ток абсорбции:

- угол потерь. tg - танг. угла диэл. потерь.

.

43.Зависимость tg от частоты:

.

1. Малые частоты: 0, __абс.

.

2. Средние частоты: _абс_, 1, .

.

3. Большие частоты: _абс_, ,1.

.

На высоких частотах, с увеличением частоты, значение tg будет уменьшаться, т.к. знаменатель будет расти быстрее, чем числитель, следовательно tg функция от частоты будет иметь максимум.

.

.

.

.

. . .

С – емкость при постоянном напряжении:

=0; . ; С=С_СТ.

Геометрическая емкость – измеренная на очень высоких частотах, когда влияние на релаксационные процессы на сказывается.

.

Во всяком диэлектрике находящемся в электрическом поле происходят процессы поляризации и проводимости, при этом преобладание одними процессами над другими обуславливается не только свойствами но и частотой. На малых частотах – процесс электропроводности, затем процесс поляризации и обусловленное увеличением tg и на сверх высоких частотах снова процесс электропроводности.

44.Зависимость диэлектрических потерь от частоты

; (1)

(2) =0. .

т.е. потери пропорциональны потерям напряжения.

При малых частотах преобладает процесс электропроводности:

__абс, 1: ,

т.е. при малых частотах потери остаются постоянными и пропорциональными напряжению.

При дальнейшем повышении частоты и когда 1 – потери начнут расти, т.к. анализ выражения (2) показывает, что с увеличением частоты числитель растет быстрее, чем знаменатель.

Максимальный рост потерь будет при частоте, при которой tg имеет максимальное значение:

, где С_СТС_Г.

т.е. , т.е. частота при которой достигается максимальные потери обратно пропорциональна постоянной времени релаксации.

Затем потери достигают некоторого значения и остаются на постоянном уровне (частота компенсирует tg).

Для диэлектриков обладающих большой сквозной проводимостью и слабо выраженными релаксационными процессами зависимость будет иметь вид: