O que é perda dielétrica?
Método de cálculo
Perdas dielétricas requerem medição usando um sistema de cálculo bastante complicado. Este sistema consiste em várias etapas. Antes de tudo, é necessário calcular a potência que um dielétrico possui e o que nele se dissipa a uma tensão alternada. É determinado pela fórmula:
Pa = U * Ia
A figura abaixo mostra os diagramas das conexões em série (a) e paralela (b) do capacitor e da resistência ativa, bem como os diagramas vetoriais das correntes neles.
Assim, é possível determinar a corrente ativa, cuja fórmula de cálculo será a seguinte:
O segundo valor é a tangente do ângulo do vetor do valor total da corrente à sua capacidade. Esse ângulo também é chamado de ângulo de perda dielétrica. Ic é a capacitância dielétrica.
Tirando conclusões dos dados obtidos, é obtida uma fórmula mais detalhada para o cálculo do poder:
Nesse caso, a corrente é calculada pela fórmula: frequência angular * capacitância do capacitor. Com base nas fórmulas fornecidas, você pode calcular a potência da seguinte maneira:
Com base nesta fórmula, pode-se ver em que fatores dependem a qualidade e a confiabilidade de um dispositivo como um dielétrico. Se você olhar para o gráfico, poderá ver que as propriedades aumentam com o ângulo decrescente.
Tipos de perdas
Nos gases
Nas substâncias gasosas, a condutividade elétrica é pequena e, como resultado, as perdas dielétricas também serão insignificantes. Com a polarização das moléculas de gás, nada acontece. Neste caso, é utilizada a chamada curva de ionização.
Essa subordinação indica que, com o aumento da tensão, o ângulo também aumentará. E isso significa que há uma inclusão de gás no isolamento. No caso de grande ionização, a perda de gás será significativa e, como resultado - aquecimento e destruição do isolamento.
Portanto, ao fazer o isolamento, é muito importante levar em consideração o fato de que não deve haver inclusões de gás. Para isso, é usado um processamento especial. Sua essência é a seguinte: o isolamento é seco no vácuo. Em seguida, os poros são preenchidos com um composto que está sob pressão e ocorre a invasão.
Como resultado da ionização, aparecem óxidos de nitrogênio e ozônio, que destroem o isolamento.Às vezes, quando o efeito de ionização ocorre em um local com campos irregulares, isso durante a transmissão leva a uma diminuição na eficiência.
Em sólidos
Um dielétrico sólido tem certas características, como composição, estrutura e polarização, que levam a perdas dielétricas. Por exemplo, eles estão ausentes em enxofre, parafina ou poliestireno; portanto, essas substâncias são amplamente utilizadas como dielétricas de alta frequência.
Quartzo, sal e mica têm condutividade; portanto, são caracterizados por uma quantidade insignificante dessas perdas.
As perdas dielétricas não dependem da frequência (a), diminuirão junto com a frequência de campo de acordo com a lei hiperbólica. Mas com a temperatura eles dependem diretamente da lei exponencial (b).
Um dielétrico cristalino, como cerâmica ou mármore, tem um indicador característico desse valor. Isto é devido ao fato de que eles contêm impurezas semicondutoras. Esse material possui uma propriedade distinta: as perdas dielétricas estão diretamente relacionadas ao meio ambiente e suas condições. Portanto, dependendo da mudança de fatores que circundam o dielétrico, o valor de um material pode variar.
Em líquidos
Nesse caso, as perdas estão diretamente relacionadas à composição do material. Se não houver impurezas nos líquidos, será neutro e a perda tenderá a zero, pois a condutividade elétrica é baixa.
Líquidos com polaridade ou com presença de impurezas são utilizados para determinados fins técnicos, uma vez que sua perda dielétrica será muito maior. Isso se deve ao fato de que esses líquidos têm suas próprias propriedades especiais, por exemplo, viscosidade. E como são determinados pela polarização dipolar, esses líquidos são chamados polarizações dipolo. Com o aumento da viscosidade, as perdas dielétricas aumentam.
Além disso, os líquidos têm uma certa dependência de perdas de temperatura. Quando o regime de temperatura aumenta, a tangente do ângulo também aumenta para um valor máximo. Depois, cai para o valor mínimo e aumenta novamente. Isso ocorre porque a condutividade muda sob a influência da temperatura.
Visão geral da instrumentação
Existem instrumentos especiais para medir perdas. Isso inclui o dispositivo IPI-10, um dispositivo Tettex e dielétricos de substâncias sólidas e líquidas. Uma instalação automatizada com o nome "Tangente - 3M" é usada para determinar a tangente do ângulo nos dielétricos líquidos (na foto abaixo). Use também o medidor "Ш2 - 12ТМ".
Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil sobre o tema:
Agora você sabe o que constitui perdas dielétricas nos dielétricos, como elas são calculadas e medidas. Esperamos que as informações fornecidas tenham sido úteis para você!
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