Діелектричні втрати
Якщо вплив поля, отже, напруга, постійно, то визначення значення втрат енергії використовується сила наскрізного струму, який залежить від провідності. Якщо ж вплив є змінним, слід при розрахунку додатково враховувати ті втрати, які залежать від поляризації. З іншого боку, значення втрат впливає наявність чи відсутність у діелектриці додаткових домішок – окису заліза, газ та інших.
Вимірювання діелектричних втрат
Вимірювання діелектричних втрат передбачає досить складну систему розрахунку, що складається з кількох дій.
Насамперед розраховується потужність, що розсіюється в діелектриці при змінній напрузі. Вона дорівнює добутку напруги і струму, що впливає на нього, який проходить через діелектрики (відповідно, U і la).
Якщо ви звернетеся до схеми заміщення діелектрика, то побачите, що до її складу входять конденсатор і активний опір, які з'єднані між собою послідовно.
За формулою ми можемо розрахувати активний струм, що проходить через діелектрик, він становитиме добуток тангенса кута від вектора повного значення струму до його ємності lc (відповідно δ). Δ ще зветься кут діелектричних втрат (або просто втрат).
Виходячи з цього, можна подати більш розгорнуту формулу розрахунку потужності в такий спосіб.
Якщо при цьому прийняти значення струму різним наступним виразом (літерою С позначається значення ємності конденсатора, ω – кутова частота).
Зрештою, ми отримуємо набагато більш розгорнуту формулу для розрахунку потужності в діелектриці.
З цієї формули можна зробити деякі висновки. Так, ми бачимо, що значення втрат енергії знаходиться у прямій пропорції від тангенсу кута.діелектричних втрат. У свою чергу від значення цього кута залежить рівень якості нашого діелектрика. Якщо резюмувати, при зменшенні кута зростає рівень діелектричних властивостей речовини. А значення цього кута дозволяє виразити діелектричні втрати кількісно і порівняти їх між собою у різних діелектриків.
Число втрат у газоподібних речовинах
Так як у газоподібних речовин значення електропровідності дуже мале, те й число втрат діелектричних у них мало.
Коли відбувається поляризація газоподібних молекул, діелектричних втрат у своїй немає. У разі використовується залежність під назвою крива іонізації. Ця залежність показує, що якщо тангенс δ зростає разом із зростанням напруги, це є доказом того, що в такому випадку в ізоляції є включення газу. Якщо іонізація значна, то й втрати газу теж, а це може призвести до того, що ізоляція розігріється та зруйнується.
Тому дуже важливим при виготовленні ізоляції є рятування від вкраплень газу. Для того, щоб цього досягти, застосовують спеціальну обробку. Вона включає сушіння ізоляції в стані вакууму, після чого всі пори заповнює компаунд, що знаходиться під тиском. Наступним етапом є обкатка. При іонізації виникає озон та оксиди азоту, що веде до руйнування органічної ізоляції. Якщо ефект іонізації утворюється там, де поля нерівномірні, він веде до істотного зниження коефіцієнта корисної дії під час передачі (це буває лінії електропередач).
Поява діелектричних втрат у твердому діелектриці
Виникнення втрат у твердому діелектриці безпосередньо пов'язане з його характеристиками – структурою, складом та наявністю поляризації. Наприклад, у сірці,полістрирол і парафін зовсім немає діелектричних втрат, а це означає, що можуть широко застосовуватися як високочастотний діелектрик.
Кам'яна сіль, кварц, слюда та деякі інші діелектрики з-поміж неорганічних у зв'язку з поляризацією та такою якістю, як наскрізна електропровідність, характеризуються наявністю малої величини цього типу втрат. При цьому значення діелектричних втрат не залежить від частоти, але знаходяться в прямій залежності від температури.
Для мармуру, кераміки та інших кристалічних діелектриків характерна наявність втрат, обумовлена наявністю в їх складі домішок напівпровідників – це може бути вода, газ, вуглець та ін. одного матеріалу може змінюватись в залежності від зміни навколишніх факторів.
Характеристика діелектричних втрат у рідких діелектриках
Тут значення втрат безпосередньо з складом. Якщо рідина нейтральна і містить домішок, те й значення втрат прагне нулю у зв'язку з низькою електропровідністю.
Для технічних цілей використовуються рідкості з полярністю або суміші, що є нейтральною і дипольною (сюди відносяться компаунди). Вони значення втрат істотно вище.
Втрати в полярних рідинах обумовлені такою властивістю, як в'язкість і звуться дипольних, тому що їх визначає дипольна поляризація. При цьому при невеликій в'язкості втрати малі, з її зростанням – втрати зростають.
Крім того, в рідинах є складна залежність діелектричних втрат від температурного режиму. При зростанні температури тангенс δ зростає до максимального значення, після чого знову падає до мінімального тазнову зростає, що з зміною електропровідності під впливом температури.