1.3 Діелектричні втрати

Діелектричні втрати – це втрати електричної потужності в діелектрику під дією прикладеної напруги, які ведуть до нагріву діелектрика.

Втрати потужності у простому діелектрику під впливом змінної напруги можна визначити за формулою:

_{, (1.11)}

_{де U – прикладена до діелектрика напруга, В;}

_{Ia – активна складова струму, що протікає через діелектрик, А.}

_{При змінній напрузі, вектор струму, що проходить в діелектрику, випереджає вектор прикладеної напруги на кут , цей струм має дві складові (рисунок 1.8): активну Іа та реактивну Ір.}

Рисунок 1.8 – Векторна діаграма струмів у діелектрику

_{Із векторної діаграми слідує, що:}

(1.12)

де  – кут між вектором струму І та його реактивною складовою І_р., град

Тоді:

(1.13)

, (1.14)

де  – кутова частота, рад/с;

С – ємність конденсатора при кутовій частоті , Ф.

Остаточна формула для визначення діелектричних втрат має вигляд:

_(1.15)

2 Фізико-хімічні властивості діелектриків

До фізико-хімічних характеристик діелектриків відносять кислотність, в’язкість, гігроскопічність, водопоглинення, хімостійкість, тропікостійкість та ін.

Кислотність (кислотне число К_м ) – характеристика рідких діелектриків, вона визначається кількістю їдкого калію, яка необхідна для нейтралізації усіх вільних кислих з’єднань, що входять до складу 1 грама рідини [5].

Наявність вільних кислот у діелектрику підвищує його провідність і приводить до руйнування матеріалів, з якими стикається діелектрик. Чим менше кислотне число, тим вища якість діелектрика. Наприклад для трансформаторного масла кислотне число повинно бути не більше 0,05 мг/г.

Гігроскопічність – здатність матеріалу поглинати пари води із оточуючого середовища. Гігроскопічність матеріалу визначається за формулою:

, (2.1)

де m₁ – маса сухого зразка матеріалу, г;

m₂ – маса зразка, г, після витримування його в умовах відносної вологості 96…98% на протязі 24…48 годин.

Підвищення вологості діелектриків погіршує їх електричні властивості.

Водопоглинання – здатність ізоляції вбирати (поглинати) воду. Водопоглинання визначається за виразом:

(2.2)

де m₁ – маса сухого зразка матеріалу, г;

m₃ – маса зразка, г, після витримування його у воді на протязі 24 годин.

Зволоження діелектриків зменшує їх діелектричні властивості. Пористі матеріали більш гігроскопічні ніж щільні. Гігроскопічність анізотропних матеріалів залежить від їх структури.

В’язкість (внутрішнє тертя) – це властивість газів та рідин чинити опір переміщенню однієї їх частини відносно іншої. Призначення рідкого діелектрика визначається його в’язкістю. В залежності від рівня в’язкості рідкі діелектрики можуть використовуватись як просочувальний матеріал, як охолоджуюче середовище, чи як середовище для гасіння дуги. В’язкість рідини в значній мірі залежить від температури, тому правила технічної експлуатації регламентують значення в’язкості рідких діелектриків при певній температурі. Кінематична в’язкість вимірюється в м²/с. Кінематична в’язкість трансформаторного масла при 20⁰С повинна дорівнювати 17....18,5 10^-6 м²/с.

Хімостійкість – здатність матеріалів протистояти хімічно активним речовинам. Для визначення хімостійкості матеріали поміщують в агресивне середовище, а потім визначають зміну їх маси, зовнішнього вигляду та ін. [5].