Электрические свойства и характеристики материалов (для диэлектриков)

Основным свойством диэлектрических материалов является способность поляризоваться в электрическом поле.

Поляризация – это свойство материала, состоящие в ограниченном смещении или ориентации связанных зарядов при воздействии электрического поля.

1. Диэлектрическая проницаемость (относительная) – показывает, во сколько раз больше ослабевает внешнее электрическое поле в данном материале, чем в вакууме (показывает слепень поляризации).

где ε_а – абсолютная диэлектрическая проницаемость, учитывает влияние материала на электрическое поле, Ф/м;

ε₀ – абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, 8,85∙10^-12 Ф/м.

_{Чем больше значение ε, тем сильнее поляризуется диэлектрик.}

_{Вакуум ε=0.}

Газообразные диэлектрики в основном ε≥1.

Жидкие и твёрдые диэлектрики ε>>1.

2. Тангенс угла диэлектрических потерь.

При воздействии электрического поля на любое вещество часть электрической энергии превращается в тепловую и рассеивается. Рассеянная часть электрической энергии диэлектриком называется диэлектрическими потерями. Причём потери энергии на переменном напряжении будут во много раз больше потерь на постоянном напряжении.

При постоянном напряжении потери числено равны активной мощности

где U – напряжение, приложенное к диэлектрику, В;

I – ток проводимости через диэлектрик, А.

При переменном напряжении

где U – переменное напряжение, приложенное к диэлектрику, В;

f – частота тока, Гц;

С – ёмкость диэлектрика, Ф.

δ – угол диэлектрических потерь, дополняющий до 90⁰ угол сдвига фаз φ между током и напряжением в емкостной цепи.

_{Чем больше значение tgδ, тем больше потери в диэлектрике и тем больше нагрев диэлектрика в электрическом поле заданной частоты и напряжения.}

_{Газообразные диэлектрики tgδ=10}^-6_÷10^-5_.

_{Жидкие и твёрдые диэлектрики: высшего класса tgδ=(2÷6)∙10}^-4_,

_{остальные tgδ=0,002÷0,05.}

3. Напряжённость пробоя (электрическая прочность) – это напряжённость, однородного электрического поля при которой происходит пробой диэлектрика (становится проводником).

где U_пр – пробивное напряжение, при котором происходит пробой, МВ;

d – толщина диэлектрика в месте пробоя, м.

Чем больше значение Е_пр, тем лучше электроизоляционные свойства.

При выборе изоляции необходимо учитывать напряжение, на которое диэлектрик включается и должен обеспечиваться запас прочности (коэффициент прочности)

_{где Ер – рабочая напряжённость, МВ/м.}

Тепловые свойства и характеристики материалов

Тепловые характеристики позволяют оценить поведение материалов при нагревании (охлаждении), т.к. большинство материалов электрических машин и аппаратов работает при повышенных температурах.