Диэлектрические потери

Измерение диэлектрических потерь

Измерение диэлектрических потерь подразумевает достаточно сложную систему расчета, состоящую из нескольких действий.

Прежде всего рассчитывается мощность, которая рассеивается в диэлектрике при переменном напряжении. Она равна произведению воздействующего на него напряжения и тока, который проходит через диэлектрики (соответственно, U и la).

Pа = U·Iа

Если вы обратитесь к схеме по замещению диэлектрика, то увидите, что в ее состав входят конденсатор и активное сопротивление, которые соединены между собой последовательно.

По формуле мы можем рассчитать активный ток, проходящий через диэлектрик, он будет составлять произведение тангенса угла от вектора полного значения тока до его емкости lc (соотвественно δ). Δ еще носит название угол диэлектрических потерь (или просто потерь).

Iа = Ic•tgδ

Исходя из этого, можно представить более развернутую формулу расчета мощности следующим образом.

Pa = U•Ic•tgδ

Если при этом принять значение тока разным следующему выражению (буквой С обозначается значение емкости конденсатора, ω – угловая частота).

Ic = U•ω•C

В конечном итоге, мы получаем гораздо более развернутую формулу для расчета мощности в диэлектрике.

Pa = U2•ω•C•tgδ

Из этой формулы уже можно сделать некоторые выводы. Так, мы видим, что значение потерь энергии находится в прямой пропорции от тангенса угла диэлектрических потерь. В свою очередь, от значения этого угла зависит уровень качества нашего диэлектрика. Если резюмировать, то при уменьшении угла возрастает уровень диэлектрических свойств вещества. А значение этого угла позволяет выразить диэлектрические потери количественно и сравнить их между собой у разных диэлектриков.

Характеристика диэлектрических потерь в жидких диэлектриках

Здесь значение потерь напрямую связано с составом. Если жидкость нейтральна и не содержит примесей, то и значение потерь стремится к нулю в связи с низкой электропроводностью.

Для технических целей используются жидrости с полярностью или представляющие собой смесь нейтральной и дипольной (сюда относятся компаунды). У них значение потерь существенно выше.

Потери в полярных жидкостях обусловлены таким свойством, как вязкость и носят название дипольных, так как их определяет дипольная поляризация. При этом при маленькой вязкости потери малы, с ее возрастанием – потери возрастают.

Кроме того, в жидкостях присутствует сложная зависимость диэлектрических потерь от температурного режима. При возрастании температуры тангенс δ возрастает до максимального значения, после чего снова падает до минимального и вновь возрастает, что связано с изменением электропроводности под действием температуры.

← Предыдущая страница
Следующая страница →

Диэлектрические потери – это …

Диэлектрические потери – это часть энергии электрического поля, необратимо преобразующаяся в теплоту в диэлектрике.

Диэлектрические потери – это электрическая мощность, затрачиваемая на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле.

READ  Конденсаторы: назначение, устройство, принцип действия

Просматривая технические параметры любой марки трансформаторных масел, Вы увидите строчку, в которой будет написано «тангенс угла диэлектрических потерь». Что же это за показатель и так ли он важен? Давайте попробуем разобраться.

Для начала дадим определение диэлектрических потерь. Диэлектрические потери – это энергия, которая рассеивается в материале при воздействии на него электромагнитного поля.

Для того, чтобы численно охарактеризовать способность диэлектрика к такому рассеиванию, и был введен тангенс угла диэлектрических потерь. Обычно его определяют опытным путем.

Предполагается, что диэлектрик является диэлектриком конденсатора, и у него измеряется емкость и угол, дополняющий до 90º угол сдвига фаз между током и напряжением исследуемой цепи. Тангенс такого угла и является тангенсом угла диэлектрических потерь.

Если предположить, что изоляционная система изготовлена из идеального диэлектрика, то в этом случае потери при подаче на нее переменного напряжения будут отсутствовать. Но на практике идеальных материалов не существует, и потери энергии будут иметь место всегда. Вопрос только в их количестве.

Во многих случаях удобно расчет тангенса угла диэлектрических потерь проводить путем вычисления отношения активной мощности, потребляемой изоляцией, к реактивной мощности.

Активная мощность, потребляемая изоляционной средой, обычно ничтожно мала в сравнении с реактивной. Поэтому при делении получают значения, не превышающие сотые доли.

Для удобства последующих расчетов было принято исчислять тангенс угла диэлектрических потерь в процентах.

Почему повышается тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторных масел?

Если допустить, что в трансформаторе эксплуатируется масло хорошего начального качества, то можно утверждать, что возрастание диэлектрических потерь обусловлено проникновением в диэлектрик посторонних примесей. Чаще всего это плохо запеченные лаки трансформатора. На тангенс угла диэлектрических потерь оказывают влияние старые шламы, мыла, кислые шламоподобные продукты, не содержащие металла (кислоты, смолы, асфальтены, карбены и т.п.).

Международная электротехническая комиссия рекомендует использовать свежие масла, у которых тангенс угла диэлектрических потерь не превышает 0,5% при температуре 90ºС.

Как снизить тангенс угла диэлектрических потерь?

Тангенс угла диэлектрических потерь является одним из критических параметров. Это связано с тем, что его выход за пределы нормируемых значений требует или замены, или восстановления (регенерации) трансформаторного масла.

С точки зрения финансовых затрат второй вариант видится более перспективным, поскольку позволяет повторно использовать нефтепродукт по прямому назначению.

Объем масла, необходимого для восполнения небольших потерь, имеющих место при регенерации, несопоставим с объемом, который понадобится для полной замены отработанного сырья.

Компания GlobeCore предлагает универсальное оборудование, предназначенное для очистки, дегазации и регенерации трансформаторных масел. Речь идет об установках типа СММ-Р.

К несомненным преимуществам установок СММ-Р принадлежит возможность многократного восстановления свойств сорбента непосредственно во время обработки масла и работа с трансформаторами, пребывающими под напряжением.

READ  Мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке

Технологии GlobeCore – это не только существенная экономия денежных и нефтяных ресурсов, но еще и вклад в сокращение количества вредных выбросов! Чем меньше отработанных масел на нашей планете будет несанкционированно сбрасываться в почву и водоемы, тем чище она будет.

Помните, что диэлектрические потери – это не приговор и при грамотном подходе можно контролировать изменение данного параметра.

https://www..com/watch?v=RLFyT84mtjY&t=2s

Число потерь в газообразных веществах

Так как у газообразных веществ значение электропроводности очень маленькое, то и число потерь диэлектрических в них мало.

Когда происходит поляризация газообразных молекул, диэлектрических потерь при этом не происходит. В данном случае используется зависимость под названием кривая ионизации. Эта зависимость показывает, что если тангенс δ возрастает вместе с возрастанием напряжения, то это является доказательством того, что в таком случае в изоляции есть включения газа. Если ионизация значительна, то и потери газа тоже, а это может привести к тому, что изоляция разогреется и разрушится.

Поэтому очень важным при изготовлении изоляции является избавление от вкраплений газа. Для того чтобы этого достичь, применяют специальную обработку. Она включает сушку изоляции в состоянии вакуума, после чего все поры заполняет компаунд, находящийся под давлением. Следующим этапом является обкатка.
При ионизации возникает озон и окислы азота, что ведет к разрушению органической изоляции. Если эффект ионизации появляется там, где поля неравномерны, то он ведет к существенному снижению коэффициента полезного действия при передаче (это бывает на линии электропередач).

Диэлектрическая потеря • ru.knowledgr.com

Диэлектрическая потеря определяет количество врожденного разложения диэлектрического материала электромагнитной энергии в, например, высокая температура.

Это может параметризоваться или с точки зрения углового δ потерь или с точки зрения соответствующего загара тангенса потерьδ.

Оба обращаются к phasor в комплексной плоскости, реальные и воображаемые части которой – компонент (с потерями) имеющий сопротивление электромагнитного поля и его реактивного коллеги (без потерь).

Перспектива электромагнитного поля

В течение времени, изменяя электромагнитные поля, электромагнитная энергия, как правило, рассматривается как волны, размножающиеся или через свободное пространство, в линии передачи, в линии микрополосы, или через волновод.

Диэлектрики часто используются во всей этой окружающей среде, чтобы механически поддержать электрических проводников и держать их в фиксированном разделении, или обеспечить барьер между различными давлениями газа и все же передают электромагнитную власть.

Уравнения Максвелла решены для компонентов электрического и магнитного поля размножающихся волн, которые удовлетворяют граничные условия геометрии определенной окружающей среды.

READ  § 109. зависимость сопротивления проводника от температуры. сверхпроводимость

Если мы предполагаем, что у нас есть волновая функция, таким образом что

:,

тогда уравнение завитка Максвелла для магнитного поля может быть написано как

где воображаемый компонент диэлектрической постоянной, приписанной связанному заряду и дипольным явлениям релаксации, который дает начало энергетической потере, которая неотличима от потери из-за свободной проводимости обвинения, которая определена количественно σ.

Компонент представляет знакомую диэлектрическую постоянную без потерь, данную продуктом диэлектрической постоянной свободного пространства и относительной реальной диэлектрической постоянной, или = ε ′.

Тангенс потерь тогда определен как отношение (или угол в комплексной плоскости) реакции с потерями на электрическое поле E в уравнении завитка к реакции без потерь:

Для диэлектриков с маленькой потерей этот угол – ≪ 1 и загар δδ. После некоторой дальнейшей математики, чтобы получить решение для областей электромагнитной волны, оказывается, что власть распадается с расстоянием распространения z как

:, где

: начальная власть,

:,

:ω угловая частота волны и

:λ длина волны в диэлектрике.

Часто

есть другие вклады в потери мощности для электромагнитных волн, которые не включены в это выражение, такой как из-за стенного тока проводников линии передачи или волновода. Кроме того, подобный анализ мог быть применен к проходимости где

с последующим определением магнитного тангенса потерь

Электрический тангенс потерь может быть так же определен:

на введение эффективной диэлектрической проводимости (см. родственника permittivity#Lossy среда).

Дискретная перспектива схемы

Для дискретных компонентов электрической схемы конденсатор, как правило, делается из диэлектрика, помещенного между проводниками.

Смешанная модель элемента конденсатора включает идеальный конденсатор без потерь последовательно с резистором, который называют эквивалентным серийным сопротивлением (ESR), как показано в числе ниже. ESR представляет потери в конденсаторе.

ESR – полученное количество, представляющее потерю и из-за электронов проводимости диэлектрика и из-за связанных дипольных упомянутых выше явлений релаксации. В диэлектрике, только одном из электронов проводимости или дипольной релаксации, как правило, доминирует над потерей. Для случая электронов проводимости, являющихся доминирующей потерей, тогда

где емкость без потерь.

Представляя параметры электрической схемы как векторы в комплексной плоскости, известной как phasors, тангенс конденсатора потерь равен тангенсу угла между вектором импеданса конденсатора и отрицательной реактивной осью, как показано в диаграмме вправо. Тангенс потерь тогда

Начиная с тех же самых электрических токов AC и через ESR и через X, тангенс потерь – также отношение потерь мощности имеющих сопротивление в ESR к реактивной мощности, колеблющейся в конденсаторе. Поэтому тангенс конденсатора потерь иногда заявляется как его фактор разложения или аналог его фактора качества Q, следующим образом

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: