3. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ

3.3. 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 проводимости будут единственным видом потерь в однородном неполярном диэлектрике, для которого можно использовать простейшую параллельную схему замещения. Для такой схемы замещения по определению
tgδ = Ia / Iс = U/R· (1/UωC) = 1/RωC,     (3.16)
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=γaс то ясно, что tgδ будет следовать за изменением γa, которая увеличивается экспоненциально с увеличением температуры. Поэтому для неширокого диапазона температур можно написать
tgδ = tgδ0 e aT     (3.17)
где а и Т- постоянные, характерные для данного диэлектрика. Для ионных кристаллов можно получить другое выражение
tgδ = (1,8 · 1010 · γ0 / ε · f) · exp(-Wa / kT)     (3.18)
Видно, что в последнем выражении tgδ зависит обратно пропорционально от частоты поля и ε материала. Значения tgδ неполярных полимеров (полиэтилена, политетрафторэтилена) ничтожно малы и лежат в диапазоне (2-5) · 10 -4, см.рис. 3.2.
рис. 3.2
На высоких частотах tgδ , обусловленный сквозным током, менее 10 -4. Следует иметь ввиду, что tgδ конденсатора с неполярным диэлектриком с ростом частоты уменьшается не беспредельно, а, начиная с некоторой частоты, начинает линейно возрастать в соответствии с выражением, полученным из последовательной схемы замещения
tgδм » r ω Cs     (3.19)
где r, Cs - сопротивление обкладок и емкость последовательной схемы замещения конденсатора. Рост составляющей tgδм обусловлен потерями в металлических (проводящих) частях, которые увеличиваются с ростом частоты. Следовательно, на общей зависимости tgδ конденсатора с диэлектриком от частоты при некотором значении частоты должен иметь место минимум. В случае конденсатора с полярным диэлектриком, начиная с некоторой частоты, потери в обкладках также будут возрастать линейно (рис. 3.3).
рис. 3.3