Диэлектрические потери, связанные со сквозной электропроводностью

Обнаруживаются в диэлектриках, которые имеют заметную объемную или поверхностную проводимость. Тангенс угла диэлектрических потерь в этом случае определяется эмпирическойформулой:

.

Активная мощность диэлектрических потерь этого вида не зависит от частоты поля (), аtgуменьшается с частотой по закону гиперболической функции.

Диэлектрические потери, связанные со сквозной электропроводностью, возрастают с температурой по закону экспоненциальной функции:

,

где - потери при температуреt,С,

- потери при температуре 0С,

- постоянная материала.

Ионизационные диэлектрические потери

Свойственны для газообразных диэлектриков и проявляются в неоднородных электрических полях при напряженностях, которые превышают значения, соответствующие началу ионизации данного газа.

Ионизационные потери можно вычислить по формуле:

,

где A₁– постоянный коэффициент,

f– частота поля,

U– приложенное напряжение,

U_и– напряжение, соответствующее началу ионизации.

Эта формула справедлива при и линейной зависимостиtg=f(E). Ионизационное напряжениезависит от давления, при котором находился газ, поскольку развитие ударной ионизации молекул связано с длиной свободного пробега носителей заряда.

Диэлектрические потери, обусловленные неоднородностью структуры

Наблюдаются в слоистых диэлектриках из ткани и пропитанной бумаги, в пластмассах с наполнителем, в пористой керамике в миканитах, микалексе и т.д.

Из-за разнообразия структуры неоднородных диэлектриков и особенностей содержащихся в них компонентов не существует общей формулы расчета мощности диэлектрических потерь такого вида.

Диэлектрические потери в газах

Любой газ можно рассматривать практически как идеальный диэлектрик до тех пор, пока в нем не создадутся условия для появления ионизации. Поэтому газы обладают малыми диэлектрическими потерями, которые обусловлены сквозной электропроводностью.

У большинства газов 1,10¹⁶Ом*м иtgприf=50 Гц составляет менее 4*10^-8.

При увеличении напряженности электрического поля в газах возникают дополнительные потери на ионизацию, что увеличивает общую мощность диэлектрических потерь.

Диэлектрические потери в жидких диэлектриках

Диэлектрические потери будут большими в полярных жидкостях, а также в неполярных жидкостях, которые содержат примеси.

Неполярные жидкие диэлектрики, которые содержат в себе небольшое количество примесей, обладают небольшими потерями.

В электротехнике часто применяются смеси неполярных и полярных жидкостей, например, масляно-канифольные компаунды, а также полярные жидкости (совол С₁₂H₅Cl₅, совтол С₆H₃Cl₃).

Любой полярный вязкий жидкий диэлектрик обладает определенным значением вязкости при приложении к нему переменного напряжения. Его дипольные молекулы, следуя за изменением электрического поля, поворачиваются в вязкой среде и вызывают потери электрической энергии на трение с выделением теплоты. Если вязкость жидкости достаточно велика, дипольные молекулы не успевают ориентироваться в направлении действия поля и дипольно-релаксационная поляризация практически исчезает. Диэлектрические потери в этом случае будут малы. Дипольные потери будут также малы, если вязкость жидкости мала (практически отсутствует внутреннее трение при поляризации). Наиболее выражены диэлектрические потери в жидкостях, обладающих средним значением вязкости.