2. Визначення параметрів конденсатора

На електроди конденсатора з розмірами a x b подана напруга U. Відстань між електродами d. Визначити ємність С, опір ізоляції R_із , струм крізь конденсатор при постійної напрузі, а також величину діелектричних втрат P_a а) при постійній напрузі, б) при змінній напрузі частотою 50 Гц; в) при змінній напрузі частотою 400 Гц.

Таблиця 3. Вихідні дані

а х b, мм²

35х45

d, мм

3

Матеріал діелектрика

Вініпласт

 (f=1кГц)	tg (f=1кГц)	v, Oмм	s, Ом/
3,9	0,02	10^13	10^13

U, кВ

2

Характеристика матеріалу

Вініпласт - це термопластичный непрозорий матеріал. Вініпласт не горючий і не має запаху. Крім того, винипласт добре піддається різним видам механічної обробки. Вініпласт легко зварюється при температурі 230-250 градусів Цельсія за допомогою зварювального прутка і добре склеюється різноманітними видами клеїв, приготованих на основі полівінілхлориду і перхлорвиниловой смоли. Слід зазначити, що зварні і клейові з'єднання, міцність яких складає 80-90% від міцності матеріалу, добре піддаються механічній обробці. Вініпласт може бути приклеєний до бетонних, дерев'яних і металевих поверхонь.

Вініпласт є хорошим діелектриком при експлуатації виробів в межах +20-80 градусів Цельсія, але слід враховувати, що при нагріванні винипластового виробу вище +80 градусів Цельсія настає різке падіння діелектричних властивостей. Вініпласт стійкий до дії кислот, лугів і аліфатичних вуглеводнів, але нестійкий до дії ароматичних і хлорованих вуглеводнів.

До складу вініпласта, окрім полівінілхлориду, входять речовини, що запобігають руйнуванню матеріалу при переробці і експлуатації (стабілізатори), і змащуючі речовини (полегшуючу обробку і переробку вініпласта). Для отримання кольорових виробів до складу вініпласта вводять фарбники. Також можуть бути введені наповнювачі для зниження вартості вініпласта і зміни физико-механических властивостей і модифікатори для поліпшення фізичних властивостей.

Розрахунок

Ємність конденсатора знайдемо по формулі:

(4)

Де ε₀ = 8,85·10^-12 Ф/м, S= а∙b – площа електродів конденсатора.

Опір ізоляції R_із складається з об’ємного та поверхневого опору діелектрика:

(5)

Об’ємний опір діелектрика знайдемо по формулі (6):

(6)

Електроди конденсатора мають прямокутну форму, тому поверхневий опір розрахуємо по формулі (7):

(7)

Використавши (6) і (7) у (5) отримаємо

(8)

Із виразу (8) опір ізоляції становить

Струм крізь конденсатор при постійної напрузі становить:

Величина діелектричних втрат P_a:

- при постійній напрузі

• при напрузі з частотою 50Гц

(9)

де ω = 2πf = 2·π·50=314 с^-1 – циклічна частота.

Тоді величина діелектричних втрат становить:

• при напрузі з частотою 400 Гц

Відповідь:

- ємність конденсатора С = 18,1 пФ;

• опір ізоляції ;

• струм крізь конденсатор І = ;

• діелектричні втрати при постійній напрузі Р = ;

• при змінній напрузі з частотою 50 Гц Р = ;

• при напрузі із частотою 400 Гц Р = .