Диэлектрические материалы. Тангенс угла диэлектрических потерь — страница 9

реальных диэлектриках угол между током, протекающим через емкость, и напряжением меньше 90° за счет потерь, которые вызывают протекание активного тока IА, совпадающего по фазе с напряжением. Векторные диаграммы и схемы замещения для идеального диэлектрика и диэлектрика с потерями показаны на рисунке. Чисто формально в простейшем случае схема замещения может быть выбрана из параллельно или последовательно соединенных емкости

и активного сопротивления. Угол δ, дополняющий угол сдвига фаз между током и напряжением до 90° , называется углом диэлектрических потерь. Из векторной диаграммы тангенс этого угла равен отношению активного и реактивного токов tgδ = IА/IС или отношения активной мощности РА к реактивной РС tgδ = РА/РС. Иногда для характеристики устройства с диэлектриком определяют добротность - параметр обратный тангенсу угла диэлектрических

потерь: Q = 1/ tgδ = ctgδ = tgφ. У материалов, применяемых на повышенных частотах и при высоких напряжениях, tgδ лежит в пределах 10-3 - 10-4; для низкочастотных диэлектрических материалов - полярных диэлектриков значения tgδ обычно 10-1 - 10-2, для слабополярных - до 10-3. Для хорошо осушенных газов, не содержащих влаги, значения могут достигать 10-5 - 10-8. Коэффициент диэлектрических потерь Для упрощения расчетов часто пользуются

комплексными величинами. Комплексная диэлектрическая проницаемость записывается в виде ε * = ε ' – i ε ", где действительная часть ' имеет физический смысл относительной диэлектрической проницаемости , а ε" характеризует потери ε " = ε ' tgб, и называется коэффициентом диэлектрических потерь. Виды диэлектрических потерь Потери на электропроводность Протекание сквозного тока через диэлектрик, как в постоянном,

так и в переменном электрическом поле приводит к диэлектрическим потерям на электропроводность. Потери сквозной электропроводности будут единственным видом потерь в однородном неполярном диэлектрике, для которого можно использовать простейшую параллельную схему замещения. Для такой схемы замещения по определению tgδ=Ia/Ic=U/R 1/UwC=1/RwC, т.е. tgδ будет обратно пропорционален частоте. Потери на электропроводность будут

наблюдаться также и в полярных диэлектриках. Так как tgδ диэлектриков пропорционален активной проводимости tgδ = γa/ γc, то ясно, что tgδ будет следовать за изменением γa, которая увеличивается экспоненциально с увеличением температуры. Для ионных кристаллов можно получить другое выражение для tgδ: tgδ=(1.8∙1010∙γo/ f) e∙Wa/kT . Видим, что в последнем выражении предъэкспоненциальный множитель tgδ зависит обратно