ЭМИИ 3 1 лек(1)
БАЙЛАНЫС
Гумарбека Дәукеев атындағы Алматы энергетика және байланыс университеті
Электротехнические материалы и изделия
Лекция 3: Физические процессы в диэлектриках
Темы: диэлектрические потери и пробой диэлектриков
Исполнитель: ст. пр.м .т.н Соколова И.С.
Контакт: i.sokolova@aues.kz
Литература
Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Электроизоляционные материалы. – М.: Маршрут, 2005.
Суюндукова Б.К., Тугерова Г.Б, Арапова Г.Б., Келазев А.В. Электротехнические материалы Учебное пособие. — Астана: НАО Холдинг Кəсіпқор, 2018.
Алиев И.И. Электротехнические материалы и изделия: Справочник. – М.: Academia, 2005.
Бекмагамбетова К.Х. Электротехническое материаловедение. – Алматы: «Ғылым», 2001.
Привалов Е.Е. Электротехническое материаловедение Учебное пособие. — Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2015.
Клюжев , В. Скворцов , М. Кайырбаев; под ред. Г. Г. Бондаренко. - 2-е изд., перераб. и доп. - Астана : Фолиант, 2017.
Амиров Ж.Х., Бекмагамбетова К.Х. Электротехническое материаловедение. Алматы, АИЭС, 2009.
Диэлектрические потери
Определение: часть энергии электрического поля, которая рассеивается в диэлектрике в виде тепла.
Формулы:
Потери мощности: P = U^2/R, где U - напряжение (В).
Удельные потери: Pуд = E^2/ρ или Pуд = E^2 * γ (Вт/м^3)
Параметры:
E - напряженность электрического поля (В/м);
ρ - удельное электрическое сопротивление (Ом·м);
γ - удельная электрическая проводимость (Ом^−1·м^−1).
Угол диэлектрических потерь δ и тангенс угла диэлектрических потерь tgδ используются для характеристики диэлектрика.
Угол диэлектрических потерь
Угол δ дополняет 90° угла сдвига фаз φ между током и напряжением.
В идеальном диэлектрике только ток смещения, ток проводимости равен 0.
Соотношение: чем больше угол δ, тем меньше потери.
Векторные диаграммы и формулы потерь
Рассмотрение идеального конденсатора с активным сопротивлением (параллельная схема)
Формулы диэлектрических потерь:
P = U^2ωCtgδ
I = Ic + Ia, где Ic - емкостная составляющая, Ia - активная составляющая.
Электрический пробой диэлектриков
Определение: потеря изоляционных свойств при нахождении в электрическом поле.
Пробой происходит из-за образования проводящего канала:
Полный (канал замыкает электроды);
Определение: часть энергии электрического поля, которая рассеивается в диэлектрике в виде тепла.
Формулы:
Потери мощности: P = U^2/R, где U - напряжение (В).
Удельные потери: Pуд = E^2/ρ или Pуд = E^2 * γ (Вт/м^3)
Параметры:
E - напряженность электрического поля (В/м);
ρ - удельное электрическое сопротивление (Ом·м);
γ - удельная электрическая проводимость (Ом^−1·м^−1).
Угол диэлектрических потерь δ и тангенс угла диэлектрических потерь tgδ используются для характеристики диэлектрика.
Угол диэлектрических потерь
Угол δ дополняет 90° угла сдвига фаз φ между током и напряжением.
В идеальном диэлектрике только ток смещения, ток проводимости равен 0.
Соотношение: чем больше угол δ, тем меньше потери.
Векторные диаграммы и формулы потерь
Рассмотрение идеального конденсатора с активным сопротивлением (параллельная схема)
Формулы диэлектрических потерь:
P = U^2ωCtgδ
I = Ic + Ia, где Ic - емкостная составляющая, Ia - активная составляющая.
Электрический пробой диэлектриков
Определение: потеря изоляционных свойств при нахождении в электрическом поле.
Пробой происходит из-за образования проводящего канала:
Неполный, частичный, поверхностный.
Виды пробоя:
Электрический пробой — ударная ионизация электронами.
Электротермический пробой — теплоотдача превышает тепловыделение.
Электрохимический пробой — изменение структуры диэлектрика.
Пробой газообразных диэлектриков — при перемещении ионов и молекул под действием электрического поля.
Контрольные вопросы
Какие виды диэлектрических потерь вы знаете?
Что такое тангенс угла диэлектрических потерь?
Как происходит пробой в газах?
Что такое пробой диэлектрика?
Что такое электрическая прочность?