ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ В ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКАХ

В неполярных жидкостях диэлектрические потери обусловлены только электропроводностью, если жидкость не содержит примесей с дипольными молекулами. Удельная проводимость неполярных чистых жидкостей, как было указано ранее, чрезвычайно мала, бла­годаря чему малы и диэлектрические потери.

Полярные жидкости в зависимости от условий (температура, ча­стота) могут обладать заметными потерями, связанными с дипольно-релаксационной поляризацией, помимо потерь, обусловленных элект­ропроводностью.

Применяемые в технике жидкие диэлектрики часто представляют собой смеси неполярных и полярных веществ (например, масляно-канифольные компаунды) или являются полярными жидкостями (совол).

У жидких диэлектриков с полярными молекулами заметно про­является зависимость диэлектрических потерь от вязкости. Удельная проводимость таких жидкостей при комнатной температуре К)-10— 10~п См/м. Диэлектрические потери, наблюдаемое в полярных вязких жидкостях при переменном напряжении, значительно пре­восходят потерн, обусловленные электропроводностью. Такие по­тери называют дипольно-релаксационными потерями. Объяснение природы потерь в полярных вязких жидкостях можно дать, осно­вываясь на представлениях о механизме дипольно-релаксационной поляризации.

Дипольные молекулы, следуя за изменнением электрического поля, поворачиваются в вязкой среде и вызывают потери электри­ческой энергии на трение с выделением теплоты. Если вязкость жидкости достаточно велика, молекулы не успевают следовать за изменением поля и дипольная поляризация практически исчезает; диэлектрические потери при этом будут малы. Дипольные потери будут также малы, если вязкость жидкости мала и ориентация мо­лекул происходит без трения. При средней вязкости дипольные по­тери могут быть существенны и при некотором значении вязкости имеют максимум.

При повышении частоты максимум tg б смещается в область более высокой температуры: большая частота требует меньшего времени релаксации, необходимого для получения максимума угла потерь, а для уменьшения времени релаксации необходимо снижение вяз­кости, т. е. повышение температуры.

Наименьшие значения tg б на рис. 3-4 соответствуют температу­рам, при которых вязкость жидкости становится настолько малой, что ориентация диполей происходит практически без трения. По­тери в этом случае малы. Дальнейшее возрастание tg б с повышением температуры объясняется ростом электропроводности, определяющей механизм диэлектрических потерь при повышеннных температурах.

Рассеиваемая мощность Ра при дипольно-релаксационных потерях в жидком диэлектрике возрастает с частотой до тех пор, пока поляризация успевает следовать за изменением поля (рис. 3-5). Когда же частота становится настолько велика, что дипольные мо­лекулы уже не успевают полностью ориентироваться в направлении поля и tg б падает, то потери Ра становятся постоянными в соответ­ствии с формулой (3-8). Таким образом, зависимость диэлектрических потерь Ра от частоты не соответствует частотной зависимости tg б.

Дипольно-релаксациокные потери в маловязких жидкостях при низких частотах незначительны и могут быть меньше потерь сквоз­ной электропроводности. Ниже для сравнения приведены значения ег и tg б для неполярной и полярной жидкостей при частоте 50 Гц:

Поиск по сайту: