Потери в диэлектриках

Д иэлектрическими потерями называют электрическую мощность, затраченную на нагрев Д, находящегося в электрическом поле. В инженерной практике для характеристики способности диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле используют угол диэлектрических потерь, а также тангенс этого угла. Углом диэлектрических потерь  называют угол дополняющий до 90 градусов угол сдвига фаз  между I и U_в емкостной цепи.

Для цепи

Для идеального диэлектрика  = 0. Чем больше рассеивается мощность, тем больше .

Материалы, используемые в установках с высоким напряжением, и высокочастотной аппаратуре должны иметь малое значение  и . Большие диэлектрические потери приводят к нагреву изделия и могут привести к его разрушению.

Виды диэлектрических потерь:

Потери на электропроводность (обнаруживаются в диэлектриках, имеющих заметную электропроводность объема или поверхности. Не зависят от частоты U. tg=(1.8*10¹⁰*)/).

Релаксационные потери (обнаруживаются в диэлектриках, обладающими замедленными видами поляризации и проявляются в области высоких частот).

Ионизационные потери – свойственны диэлектрикам в газообразном состоянии.

Резонансные потери – наблюдаются в некоторых газах при строго определенной частоте и связаны с сильным поглощением электромагнитного излучения.

Диэлектрические потери в газах очень малы при U ниже Uкр. Связаны они в основном с электропроводностью. Также они незначительны в неполярных жидкостях без примесей (пример, чистое конденсаторное масло).

В полярных жидкостях из-за дипольно-релаксационных потерь, особенно в вязких жидкостях, общие потери значительно выше, чем на электропроводность. Особенно их увеличивает повышение частоты (полярные жидкости нельзя использовать в высокочастотных устройствах).

В твердых диэлектриках потери зависят от структуры материала, а в веществах с молекулярной структурой от вида молекул.

Для материалов с неполярными молекулами  мала (сера, полиэтилен, полистирол). Их можно использовать в высокочастотных устройствах. В случае полярных молекул  может быть очень большим, особенно на радиочастотах, (гетинакс, лавсан, капрон, фенол – формальдегидные смолы, эпоксидные компаунды, кремнийорганика)

В веществах с ионной решеткой в отсутствии примесей и плотной упаковкой ионов  мало (корунд, хлорид натрия). При неплотной упаковке ионов  велико (некоторые материалы керамик и фарфоров)

В квазиаморфных веществах (стекла)  может быть различно и определяется временем релаксации. На высоких частотах могут быть резонансные потери.