유전 손실이란 무엇이며 그 원인은 무엇입니까

유전 손실은 전기장이 유전체에 가해져 유전체가 가열될 때 유전체에서 단위 시간당 소실되는 에너지입니다. 정전압에서 에너지 손실은 체적 및 표면 전도로 인한 관통 전류의 강도에 의해서만 결정됩니다. 교류 전압에서 이러한 손실은 반도체 불순물, 산화철, 탄소, 가스 함유물 등의 존재뿐만 아니라 다양한 유형의 분극으로 인한 손실에 추가됩니다.

가장 단순한 유전체를 고려하면 교류 전압의 영향으로 유전체에서 소비되는 전력에 대한 표현을 쓸 수 있습니다.

Pa = U·I,

여기서 U는 유전체에 인가된 전압이고, Aza는 유전체를 통해 흐르는 전류의 활성 성분입니다.

유전체 등가 회로는 일반적으로 직렬로 연결된 커패시터와 능동 저항의 형태로 제공됩니다. 벡터 다이어그램에서(그림 1 참조):

Aza = 집적 회로·tgδ,

여기서 δ - 총 전류 I의 벡터와 용량성 구성 요소 집적 회로 사이의 각도.

그러므로

Pa = U·집적회로·tgδ,

그러나 현재

집적 회로 = UΩ C,

각 주파수 ω에서 커패시터(유전체)의 커패시턴스는 어디에 있습니까?

결과적으로 유전체에서 소실된 전력은

Pa = U2Ω C·tgδ,

즉. 유전체에서 소실된 에너지 손실은 각도 δ의 탄젠트에 비례합니다. 유전 손실 각도 또는 단순히 손실 각도. 이 각도 δk는 유전체의 품질을 나타냅니다. 각도 di 전기 손실 δ가 작을수록 절연 재료의 유전 특성이 높아집니다.

쌀. 1. 교류 전압에서 유전체의 전류 벡터 다이어그램.

각도 δ의 개념 소개 유전체 손실의 절대값 대신 상대값을 고려하여 절연 제품을 다른 품질의 유전체와 비교할 수 있기 때문에 실습에 편리합니다.

가스의 유전 손실

가스의 유전 손실은 작습니다. 기체는 매우 낮은 전기 전도성… 분극 동안 쌍극자 가스 분자의 배향은 유전 손실을 동반하지 않습니다. 더하기 tgδ=e(U)를 이온화 곡선이라고 합니다(그림 2).

쌀. 2. 공기가 포함된 절연체의 전압에 따른 tgδ 변화

전압이 증가함에 따라 상승하는 tgδ는 고체 절연체에 포함된 가스의 존재를 평가할 수 있습니다. 가스의 상당한 이온화 및 손실로 인해 단열재의 가열 및 파손이 발생할 수 있습니다.따라서 생산 중에 가스 함유물을 제거하기 위한 고전압 전기 기계 권선의 절연은 진공 건조, 압력 하에서 가열된 화합물로 절연 기공을 채우고 압연을 위한 압연과 같은 특수 처리를 거칩니다.

공기 함유물의 이온화는 유기 절연에 파괴적인 영향을 미치는 오존 및 질소 산화물의 형성을 동반합니다. 예를 들어 전력선과 같이 고르지 않은 필드에서 공기의 이온화는 가시광선(코로나)의 영향과 상당한 손실을 동반하여 전송 효율을 감소시킵니다.

액체 유전체의 유전 손실

액체의 유전 손실은 구성에 따라 다릅니다. 불순물이없는 중성 (비극성) 액체에서는 전기 전도도가 매우 낮으므로 유전 손실도 적습니다. 예를 들어, 정제된 콘덴서 오일은 tgδ

기술에서 극성 액체(Sovol, 피마자유 등) 또는 중성 및 쌍극성 액체의 혼합물(변압기 오일, 화합물 등), 유전 손실이 중성 액체보다 훨씬 높습니다. 예를 들어 주파수 106Hz 및 온도 20°C(293K)에서 피마자유의 tgδ는 0.01입니다.

극성 액체의 유전 손실은 점도에 따라 다릅니다. 이러한 손실은 쌍극자 편극으로 인한 것이기 때문에 쌍극자 손실이라고 합니다.

낮은 점도에서 분자는 마찰 없는 장의 작용에 따라 배향되며, 이 경우 쌍극자 손실은 작고 총 유전 손실은 전기 전도도 때문입니다. 쌍극자 손실은 점도가 증가함에 따라 증가합니다.특정 점도에서 손실이 최대입니다.

이것은 충분히 높은 점도에서 분자가 장의 변화를 따를 시간이 없고 쌍극자 분극이 실질적으로 사라진다는 사실에 의해 설명됩니다. 이 경우 유전 손실이 적습니다. 주파수가 증가함에 따라 최대 손실은 더 높은 온도 영역으로 이동합니다.

손실의 온도 의존성은 복잡합니다. tgδ는 온도가 증가함에 따라 증가하고 최대에 도달한 다음 최소로 감소한 다음 다시 증가합니다. 이는 전기 전도도의 증가로 설명됩니다. 쌍극자 손실은 분극이 장의 변화를 따라갈 시간이 있을 때까지 주파수가 증가함에 따라 증가합니다.

저점도 유체에서 전도 손실은 낮은 주파수에서 우세하며 쌍극자 손실은 무시할 수 있습니다. 반대로 무선 주파수에서는 쌍극자 손실이 높습니다. 따라서 쌍극자 유전체는 고주파수 분야에서 사용되지 않습니다.

고체 유전체의 유전 손실

고체 유전체의 유전 손실은 구조(결정 또는 비정질), 구성(유기 또는 무기) 및 분극의 특성에 따라 달라집니다. 전자 분극만 있는 황, 파라핀, 폴리스티렌과 같은 고체 중성 유전체에서는 유전 손실이 없습니다. 손실은 불순물로 인한 것일 수 있습니다. 따라서 이러한 재료는 고주파 유전체로 사용됩니다.

암염 단결정, 실바이트, 석영, 순수 운모와 같은 전자 및 이온 분극을 갖는 무기 물질은 전기 전도도만으로 인해 유전 손실이 적습니다. 이러한 결정의 유전 손실은 주파수에 의존하지 않으며 tgδ는 주파수가 증가함에 따라 감소합니다. 온도가 증가함에 따라 손실과 tgft는 전기 전도도와 마찬가지로 지수 함수의 법칙에 따라 증가합니다.

예를 들어, 유리상 함량이 높은 세라믹과 같이 구성이 다른 유리에서는 전기 전도성으로 인한 손실이 관찰됩니다. 이러한 손실은 약하게 결합된 이온의 이동으로 인해 발생합니다. 일반적으로 50 ~ 100°C(323 ~ 373K) 이상의 온도에서 발생합니다. 이러한 손실은 지수 함수의 법칙에 따라 온도에 따라 크게 증가하고 주파수에 거의 의존하지 않습니다(tgδ는 주파수가 증가함에 따라 감소함).

무기 다결정 유전체(대리석, 세라믹 등)에서는 반도체 불순물(수분, 산화철, 탄소, 가스 등)로 인해 추가적인 유전 손실이 발생합니다. 동일한 재료라도 환경 조건의 영향으로 재료의 특성이 변하기 때문입니다.

유기 극성 유전체(목재, 셀룰로오스 에테르, 천연 용액, 합성 수지)의 유전 손실은 느슨한 입자 패킹으로 인한 구조적 분극 때문입니다. 이러한 손실은 특정 온도에서 최대값을 갖는 온도와 성장에 따라 증가하는 주파수에 따라 달라집니다. 따라서 이러한 유전체는 고주파 필드에 사용되지 않습니다.

특징적으로, 화합물로 함침된 종이에 대한 온도에 대한 의존성 tgδ는 두 개의 최대값을 가집니다. 첫 번째는 음의 온도에서 관찰되고 섬유 손실을 특징으로 하며, 두 번째 최대값은 상승된 온도에서 화합물의 쌍극자 손실로 인한 것입니다. 극성 유전체의 온도가 증가함에 따라 전기 전도도와 관련된 손실이 증가합니다.