Тема №3. Диэлектрические потери.

Диэлектрическими потерями (ДП) называют мощность, рассеиваемую в диэлектрике при воздействии на него электрического поля и вызывающую нагрев диэлектрика.

Идеальным называют диэлектрик, в котором отсутствуют диэлектрические потери. В схеме замещения такого диэлектрика будет только конденсатор.

Для оценки ДП вводят показатель, который зависит только от качества материала, угол диэлектрических потерь (δ) и тангенс угла ДП (tgδ).

Углом диэлектрических потерь называют угол, дополняющий до 90^о угол сдвига фаз между током и напряжением в емкостной цепи.

Согласно формуле диэлектрические потери пропорциональны квадрату приложенного к диэлектрику напряжения и частоте поля. Поэтому ДП имеют большое значение для материалов, используемых в высоковольтных высокочастотных устройствах. Материалы, предназначенные для использования в таких устройствах, должны отличаться малыми значениями угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости.

Диэлектрические потери по их особенностям и физической природе можно подразделить на четыре основных вида:

1. Диэлектрические потери, обусловленные сквозной электропроводностью. Проявляются во всех без исключения диэлектриках. Не зависят от частоты, но увеличивают с ростом температуры.

2. Диэлектрические потери, обусловленные поляризацией. Проявляются в диэлектриках с релаксационными видами поляризации.

3. Диэлектрические потери, обусловленные неоднородностью структуры. Проявляются в слоистых диэлектриках, пористой керамике и т.п.

4. Диэлектрические потери на ионизацию. Свойственны диэлектрикам в газообразном состоянии или твердым диэлектрикам, имеющим газовые включения.

5. Резонансные диэлектрические потери.

Тема №4. Пробой диэлектриков.

Пробой диэлектрика – это внезапная потеря электроизоляционной способности материала под действием внешнего электрического поля.

Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением.

Характеристикой способности материала сохранять электроизоляционные свойства при воздействии повышенного напряжения является электрическая прочность. Электрическая прочность определяется пробивным напряжением, отнесенным к толщине диэлектрика в месте пробоя Eпр = Uпр / h.

В месте пробоя возникает искра или дуга, которые могут вызвать оплавление, обгорание, растрескивание или разложение (для полимеров) диэлектрика. После снятия напряжения просматривается след в твердом диэлектрике в виде пробитого, проплавленного или прожженного отверстия. Для электрических аппаратов пробой изоляции, как правило, явление аварийного характера, выводящее их из строя и требующее ремонта или замены.

Пробой в газообразных и жидких диэлектриках отличается от пробоя в твердых диэлектриках тем, что в силу подвижности частиц после снятия напряжения пробитый промежуток диэлектрика полностью восстанавливает свои диэлектрические свойства.

Различают пробой полный – канал проводимости проходит через всю толщу диэлектрика от одного электрода к другому, неполный (например, коронный разряд) – канал проводимости не достигает одного из электродов и частичный – пробой происходит только в газовых или жидкостных включениях (порах) твердой изоляции.

При совместном использовании диэлектриков, находящихся в различных агрегатных состояниях, пробой может произойти не сквозь толщу одного из них, а по границе раздела фаз. Такой пробой называют поверхностным (поверхностным разрядом, или поверхностным перекрытием твердого диэлектрика).