ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ

 

Диэлектрические потери – это мощность, рассеиваемая в диэлектрике и приводящая к его нагреву.

В качестве параметра, определяющего степень нагревания изоляции, можно было бы использовать удельную мощность диэлектрических потерь, т.е. мощность, отнесенную к единице объема. Однако в связи со сложной конфигурацией изоляционных материалов не удается точно вычислить их объем, поэтому таким параметром не пользуются.

Для определения качества изоляции пользуются следующими параметрами: углом (тангенсом угла) диэлектрических потерь d (tgd), относительной диэлектрической проницаемостью e_r, сопротивлением изоляции R_из, коэффициентом диэлектрических потерь k_д.п, добротностью изоляции Q, пробивным напряжением U_пр, электрической прочностью E_пр, активной мощностью диэлектрических потерь P_д.п.

Перечисленные параметры четко определяются и имеют четкий физический смысл только в синусоидальном электрическом поле и только для линейных диэлектриков.

Угол диэлектрических потерь d – это угол, дополняющий угол сдвига фаз между током и напряжением в емкостной цепи до 90^°.

 

j+d=90^°

 

Рисунок 17

 

Активная мощность диэлектрических потерь на постоянном токе определяется по формуле:

 

= ,

 

где - квадрат сквозного тока через изоляцию, умноженный на сопротивление изоляции.

 

 

Активная мощность диэлектрических потерь на переменном токе определяется по выражению:

 

 

= = = ,

 

 

где U – приложенное синусоидальное напряжение, В,

I – сквозной переменный ток утечки через изоляцию, А,

j - угол сдвига фаз между током и напряжением, °,

= - емкостное сопротивление изоляции, Ом,

w - угловая частота сети, рад/с,

С – электрическая емкость изоляции, Ф,

d - угол диэлектрических потерь, °.

 

Коэффициент диэлектрических потерь равен произведению относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь:

 

 

= .

 

 

Добротность изоляции определим по формуле:

 

 

= = ,

 

 

где I_р – реактивная составляющая тока цепи, А,

I_а – активная составляющая тока цепи, А.

 

Приведем векторную диаграмму, позволяющую проиллюстрировать характер токов, протекающих в диэлектрическом материале, и определить тангенс угла диэлектрических потерь.

 

Рисунок 18

 

I_абс.а – активная составляющая тока абсорбции,

I_ск – сквозной ток через диэлектрик,

I_а= I_абс.а+ I_ск – активная составляющая сквозного тока утечки через диэлектрик (приводит к нагреву диэлектрика),

I_см – ток смещения,

I_абс.р – реактивная составляющая тока абсорбции,

I_р= I_абс.р+ I_см – реактивная составляющая сквозного тока утечки через диэлектрик (не нагревает диэлектрик),

- суммарный ток абсорбции в диэлектрике,

– суммарный сквозной ток утечки через диэлектрик.

 

Таким образом, тангенс угла диэлектрических потерь можно найти по формуле:

 

.