Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 1 (3-е изд., 1986) (1152095), страница 14
Текст из файла (страница 14)
62) б) для последовательного соединения ком.. понентов а 1 01 егг: 3,. ! (2.63) в) для неупорядоченной смеси коыпоиентов 16з,=~ч~~ уг 1аег, (2.64) и ТКз» ~~э', Уг ТКее. (2.65) ! 1 2.4. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ Диэлектрические потери — электрическая мощность, поглощаемая в диэлектрике (участ» ие нзоляцнм) под действием приложенного к нему напряжения. Эта мощность рассеиваетси, превращаясь в теплоту. Помимо полных диэлектрических потерь Р во всем участке изоляции часто рассматрщшют также удельные диэлектрические потери р (или плотность мощности потерь), т. е. предел отношения потерь к объему изоляции, когда последвий стремится к нулю. В частном случае однородного электрического поля (плоский конденсатор, см. с.
16) с однородным же днэлектрикоы удельные дизлектрические потери равны частному от деления полньп диэлектрнчеснах потерь на объем диэлектрика между электродами. В случае же иеодноролного поли удельные потери в разных точках диэлектрика различны, так как различны напряженности электрического поля в равных точках; кроме того, если днэлектрик неоднороден, при расчете удъзьных потерь необходимо учитывать и раэ- Р Р Уз = хг 1 Уз = хз Р, ' Р, Р» = угРт + У~За, (2. 50) где Ри Р, и Р* — плотности 1-го а 2-го комле» нентов и смеси соответственно.
ТК диэлектрической проницаемости статистической смеси в соответствии с формулами (2,57) и (1.2) равен ТКе» = удТКет+ узТКез. (2.66) Статистическая смесь пригодна для изготовления термокомпенсированного конденсатора при условии: угТКез+УзТКез=п. (2.61) Для более общего случая смешанного ди. электрика, состоящего из п компонентов, имеем формулы: а) для параллельного соединения компо- нентов Диэлектрические потери личне в параметрах диэлектрика в разных частях объема изоляции. Если участок изоляции с сопротивлением Иш, Ом (см.
6 2.2), находится под постоянным напряжением О, В, впачение диэлектрических потерь, Вт, равно» Р = (/в/К»м —— 01 = 1»Е„ю (2. 66) где 1 — сквозной ток утечки через изоляцию, А. Удельные диэлектрические потери, р, Вт/м', в этом случае определянпся по формуле р= Еч/р=бту, (2.67) где р — удельное объемное сопротивление диэлектрика, Ом и, а у — его удельная обьемная проводимость, См/м.
Однако чаще всшо рассматриваются диэлектрические потери не под постоянным, а пвд переменным напряженнем. Значение потерь, Р, Вт, на участке изоляции с емкостью С, Ф, прн действующем значении приложенного к этому участку синусаядвльного напряжения 0, В, н частоте 1, Гц (угловая частота м=йк1, рад/с), равно (на основания диаграммы рис. 2.М при 1» 0»»С)". Р 0»г»С 12 б» (2. 68) где б — угол диэлектрических потерь, дополнающий до 90' угол сцвига фав»р между током 1 в изоляции и напряжением. Тангенс етого ул ла равен отношению активного 1 и реактивно. га 1р компонентов тока 1» (йб=/а/1р. (2.69) Угол диэлектрических потерь (обычно указывается яе сам угол, а его тангенс) — важнейший параметр иак материала (диэлектрика), так н элегшроизоляционной конструкции (участка изоляции). Дабраткасг» изоляции О— величина, обратная таигенсу угла потерто 0=1/Мб= с(уб= 1йср= 1,/1,.
(2.69') Значения 126 для лучших электроизоляционных материалов, применяемых в технике высоких частот н высоких напряжений, составлюат тысячные и даже десятитысячные доли единицы; для материалов более низкого качества, применяемых в менее ответственных случаях, 1н б может быть много больше. Формула (2.68) справедлива для любых размеров и любой формы электродов н диэлектрика. Если же требуется изучить распределение диэлектрических потерь в равных местах изоляции, то для расчета удельнык диэлектрических потерь р, Вт/м», в тачке, где напряженность электрического поля равна Е, В/и, могут быть использованы формулы р = Е»»шаве, М б Рие„2.26. Векторная диаграмма токов в днэлек- О трике с потерями (для схемы рнс. 2.27) Р = 5,66.10 ~тЕ»/аг )и 6, (2.71) пригодные для любой картины электрического поля, а также для неаднороднога лиэлектрика.
который в разных местах обладает различными параметрами. Произведение е, 12 б называется каэффицивкгаи диэлектрических потерь материала. Величина Т„ М/Смм, уа с 6 66 1О тт/з»Мб (2 72) /ре (у б р 1,8.10тв. (2.74) В некоторых сиучашг (газообразные диэлектрики при малых Е; неполярные жидкости. нзнример, тщательно очищенное трансформаторное масло; неполярные твердые полимеры) потери при постоянном н переменном напряжении той же частоты практичесни одинаковы. так чго неравенство (2.74) обращается в равенство, и тогда 16 6 при частоте 1 может быть вычислении формуле 1,8 1О'в (бб /ег Р = 1,8 10гл .
(2.76) 7 Ь, Для диэлектрика при синусондальном на. пряжении возможно также рассматривать относительную диэлектрическую проницаемость квк комплексную величииут в е+(з„ (2.76) действительная часть которой в, представляет собой обычную диэлектрическую проницае. масть, а мнимая в,— коэффициент потерь е =в„; в = з„(яб з»Мб. Схемы замещения диэлектрика с потерями. При изучении поведения диэлектрика с потерями при переменном напряженйи часто окваывается целесаобраэныи замени»ъ рассматриваемый диэлектрик емкостью без потерь н активным сопротивлением, соединенными между собой параллезьно нли последовательно. В первом случае (рис.
2.27) 1Я б = 1 Р = 0»юСр (Я б. (2.77) 1 ыСр Кр Во втором случае (рис. 2.28) (йб ыС» Д»: Р = 0%зС» ° (2 78) Ыб 1+ (йз6 представляет собой удельную (объемную) а»ь тинную проводимость при переменном напряжении материала; она входит в формулу Р = бтра. (2. 78) Обычно (при одном и том же значения Е) потери под неременным напряженнем больше, чем потери под постоянным напрюхением; зто положение отражается неравенством, связывающим удельное объемное сопротивление диэлектрика при постоянном напряжении р, Ом и, с параметрами е и 188, измеренными на переменном напряжении при частоте 1, Гц: Общие свойства элзктроизоляиионных материалоа.- 1«ав алба аос 1снк Рис. 2.27. Простейшая параллельная схема за- мещения диэлектрика с потерями Рнс.
2,28. Простейшая последовательная схема замещения диэлектрика с потерями Связи между Ср и С, н между 11» и Я. при переходе от параллельной модели диэлектрика к последовательной и обратно С, = Ср (1+ 19. 6); )7« — — . (2.79) )1р !+!1126 ' При малом (нб можно считать С=С, С,. Если 12 6 велик, расчетное значение емкости С (а следовательно, н е„если последняя вычисляется нз значения емкости и геометрических размеров диэлектрика) зависит от выбора мо.
дели диэлектрика н, таким образом, становятся неопределенной. Значение 12 б от избранной схемы замещения не зависит. Физическая сущность диэлектрических по-" терь. Если диэлектрик длительно включен под постоянное напряжение, то потери мощности в нем объясняются прохождением сквозного тока утечки через сопротивление изоляции [см. формулы (2.66) и (2.67)) и аналогичны потерям по закону Джоуля — Ленца в проводниках.
Зависимость от времени'1 тока 1, идущего через диэлектрик после включения под посто.- янное напряжение У, обычно имеет вид, пока- ванный на рис. 2.29; ток «можно представить как сумму двух составляющих« с + або' .где значение 1, к которому стремится 1 при 1-»ос, есть не что иное, как сквозной ток утечки (см. $2.2), а «асс — ток абсорбции. Если исключить из рассмотрения начальный участок ОР графика 1(1) — рнс. 2.29, то затухающий во нремени ток абсорбции может быть представлен формулой «або = («зехр ~ — — ~ = (абсо ехр [ в — ~.
(2.80) Здесь з — имеющая размерность проводимости величина, вообще говоря, не равная проводимости для сквозного тока О [см. формулу (2.1)); с †постоянн времени затухания тока абсорбции; йсс а=(7з — значение йсс для 1=0. Появление тока абсорбции в разных дивлектриках вызывается разлнчнымн причинами: процессами днпольной поляризации (в полярных диэлектриках),миграционной поляризацни, других видов релаксационяой поляризации н т.
п. При работе диэлектрика под синусоидальным нзпряженнем угловой частоты оь если справедлива формула (2.80), ток абсорбции яв. ляется также синусондальным, имеющим две составляющие: активную мата 1' =из або мата [ 1 и реактивную ыт 1»бс 1 = Уз — = — . (2.82) юзта+ 1 ыт Построим теперь векторную диаграмму. изображенную на рис. 2.26, более подробно (рис. 2.30). Кек видно, через днэлектряк идут трн- синусоидальных тока: а) емкостный ток, опережающий напряжение на 90'1 он равен „= и Сг, (2.83) где ф— сгеометрическая» емкость [см. формулы (2.90) — (2.90») ]: б) так абсорбции 1»бс с активным и реактивным компонентами согласно формулам (2.81) и (2.82)! угол ф определяется иэ соотношения 12 ф = ыт: (2.8с) в) сквозной ток проводимости, равный согласно формулам (2.1) и (2,2) 1сав = (7О =- Н)7.
Таким образом, наличие тока абсорбции прнводит к увеличению измеренных на постоянном напряжении параметров участка изоляции--как Зктивяой проводимости (сверх значения О), так н емкости (сверх значения С,). Составляющие тока 1, которые мы обозначила на диаграмме рис. 2.26 через 1» (активная составляющая) и 1» (реактивная составляющая), равны «оста +.1 и 1[э« —,, + О); (2.86) 1 =1б+1 =ПО 5 +Со), а смн ( за+! (2-86) Рис, 2.29. Зависимость тока через диэлектрик от времени с момента включения под постоянное напряжение -Рнс.
2.30. Векторная диаграмма токов в диэлектрике с потеряна (более подробная, чем на рис. 2.26) (2.90") 002 007 100 200 Тз С а тангенс угла диэлектрических потерь уз ~ (б+.)+б в( +Се(в'ту+ 1)) Зависимость (6 б ог члстотм. Уравнение (287) соответствует графику !66(в), изображенному на рис. 231. Значение !дб оо при в О (при в 0 потери конечны и определяются формулой (2.66)); при в со имеем (6 д О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
