Навигация
Объяснить, в чем заключается различие между понятиями "тангенс угла диэлектрических потерь" и "коэффициент диэлектрических потерь"
36595
знаков
5
таблиц
18
изображений
2. Объяснить, в чем заключается различие между понятиями "тангенс угла диэлектрических потерь" и "коэффициент диэлектрических потерь"
Диэлектрическими потерями называют электрическую мощность, затрачиваемую на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле.
Потери в энергии в диэлектриках наблюдаются как при переменном, так и при постоянном напряжении, поскольку в технических материалах обнаруживается сквозной ток утечки, обусловленный электропроводностью. При постоянном напряжении, когда нет периодической поляризации, качество материала характеризуется, как указывалось, значениями удельных объемного и поверхностного сопротивлений, которые определяют значение R из (см.рис.1.1).
При воздействии переменного напряжения на диэлектрик в нем кроме сквозной электропроводности могут проявляться другие механизмы превращения электрической энергии в тепловую. Поэтому качество материала недостаточно характеризовать только сопротивлением изоляции.
В инженерной практике чаще всего для характеристики способности диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле используют угол диэлектрических потерь, а также тангенс этого угла.
Углом диэлектрических потерь называют угол, дополняющий до 900 угол сдвига фаз φ между током и напряжением в емкостной цепи.
В случае идеального диэлектрика вектор тока в такой цепи опережает вектор напряжения на угол 900; при этом угол равен нулю. Чем больше рассеивается в диэлектрике мощность, тем меньше угол сдвига фаз φ и тем больше угол диэлектрических потерь и его функция tg.
Тангенс угла диэлектрических потерь непосредственно входит в формулу для рассеиваемой в диэлектрике мощности, поэтому практически наиболее часто пользуется этой характеристикой.
Рассмотрим схему, эквивалентную конденсатору с диэлектриком, обладающим потерями. Эта схема должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы активная мощность, расходуемая в данной схеме, была равно мощности, рассеиваемой в диэлектрике конденсатора, а ток был бы сдвинут относительно напряжения на тот же угол, что и в рассматриваемом конденсаторе.
Поставленную задачу можно решить, заменив конденсатор с потерями идеальным конденсатором с параллельно включенным активным сопротивлением (параллельная схема) или конденсатором с последовательно включенным сопротивлением (последовательная схема). Такие эквивалентные схемы, конечно, не дают объяснения механизма диэлектрических потерь и введены только условно.
Параллельная и последовательная эквивалентные схемы представлены на рис. 2.1.. Там же даны соответствующие диаграммы токов и напряжений. Обе схемы эквивалентны друг другу, если при равенстве полных сопротивлений Z1 = Z2 = Z равны соответственно их активные и реактивные составляющие. Это условие будет соблюдено, если углы сдвига тока относительно напряжения равны и значения активной мощности одинаковы.
Рис. 2.1. Параллельная (а) и последовательная (б) эквивалентные схемы диэлектрика с потерями и векторные диаграммы для них.
Для параллельной схемы из векторной диаграммы
tg = Iа / Iс = 1 / (ωCр R); (2.1.)
Ра = U· Iа = U2 ω Ср tg (2.2.)
для последовательной схемы
Приравнивая выражения (2.2.) и (2.4.), а также (2.1.) и (2.3.), найдем соотношения между Ср и Сs и между R и r:
Для доброкачественных диэлектриков можно пренебречь значением tg2 по сравнению с единицей в формуле (2.5.) и считать Ср ≈ Сs = С. Выражения для мощности, рассеиваемой в диэлектрике, в этом случае будут также одинаковы у обеих схем:
Ра = U2 ω С tg , (2.7.)
где Ра выражено в Вт; U – в В; ω – в с-1; С – в Ф.
Следует отметить, что при переменном напряжении в отличие от постоянного емкость диэлектрика с большими потерями становится условной величиной и зависит от выбора той или иной эквивалентной схемы. Отсюда и диэлектрическая проницаемость материала с большими потерями при переменном напряжении также условна.
Для большинства диэлектриков параметры эквивалентной схемы зависят от частоты. Поэтому, определив каким-либо методом значения емкости и эквивалентного сопротивления для данного конденсатора при некоторой частоте, нельзя использовать эти параметры для расчета угла потерь при другой частоте. Такой расчет справедлив только в отдельных случаях, когда эквивалентная схема имеет определенное физическое обоснование. Так, если для данного диэлектрика известно, что потери в нем определяются только потерями от сквозной электропроводности в широком диапазоне частот, то угол потерь конденсатора с таким диэлектриком может быть вычислен для любой частоты, лежащей в этом диапазоне, по формуле (2.1.). Потери в таком конденсаторе определяются выражением
Ра = U2 / R. (2.8.)
Если же потери в конденсаторе обусловлены главным образом сопротивлением подводящих и соединительных проводов, а также сопротивлением самих электродов (обкладок), например, тонким слоем серебра в слюдяном или керамическом конденсаторе, то рассеиваемая мощность в нем возрастает с частотой пропорционально квадрату частоты:
Ра = U2 ω С tg = U2 ω2 С2 ·r. (2.9.)
Из выражения (2.9.) можно сделать весьма важный практический вывод: конденсаторы, предназначенные для работы на высокой частоте, должны иметь по возможности малое сопротивление, как электродов, так и соединительных проводов и переходных контактов.
В большинстве случаев механизм потерь в конденсаторе сложный и его нельзя свести только к потерям от сквозной электропроводности или к потерям в контакте. Поэтому параметры конденсатора необходимо определять при той частоте, при которой он будет использован.
Диэлектрические потери, отнесенные к единице объема диэлектрика, называют удельными потерями. Их можно рассчитать по формуле
где V – объем диэлектрика между плоскими электродами, м3; Е – напряженность электрического поля, В/м.
Произведение ε tg = ε" называют коэффициентом диэлектрических потерь.
Из выражения (2.10.) следует, что при заданной частоте и напряженности электрического поля удельные диэлектрические потери в материале пропорциональны коэффициенту потерь.
Похожие работы
... составила 10,1%. Данные из формы № 2 сводятся в табл.2.10. Система показателей оценки финансово-хозяйственной деятельности КЭТЗ приведена в сводной табл. 2.11. 3.РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ПЕРЕВООРУЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ЗАВОДА Рост и развитие завода тесно связаны с ростом и развитием железнодорожного транспорта, строительством новых железных дорог и метрополитенов, ...
... аудиторскими фирмами, его основной целью является подтверждение достоверности финансовой отчетности. Внешний аудит основных средств на предприятии ОАО «СУ – 7» последний раз проводился в 2008 году в рамках обязательной аудиторской проверки компанией ЗАО «Аудиторская компания «Бизнес-партнёр». 3. Анализ основных средств 3.1 Теоретические основы анализа основных средств Основные средства ...
... каждого человека и каждой семьи. Исходя из этих принципиальных подходов можно выделить важнейшие направления и конкретные меры по формированию эффективного механизма управления социально-экономическим развитием города в современных условиях. К таким направлениям относятся ледующие: - практическое разделение функций заказчика и исполнителя в отраслях городского хозяйства и обеспечение ...
... на этом этапе реклама ожидаемого воздействия не возымела, вследствие чего рентабельность упала на 4,5 % и составила 13 %. Глава 3. Разработка мероприятий по совершенствованию маркетинговой стратегии ООО «Сервис-Сб» 3.1 Направления совершенствования существующей стратегии маркетинга ООО «Сервис-СБ» ООО «Сервис-СБ» работает на рынке оптово-розничной торговли с 2000 г. Постоянными клиентами ...
0 комментариев