Constante diélectrique et pertes diélectriques des matériaux isolants

1.Définition de la constante diélectrique
Constante diélectrique (K), qui peut être figuré comme la réaction de la couche atomique à l'intérieur de la chaîne du polymère lorsque la polarisation apparaît[Considérer la polarisation comme un champ électrique externe à la chaîne moléculaire“Apparence« etRéponse (p. ex. déplacement ou déplacement)]- Oui.KLa valeur n'est pas liée au mouvement du polymère polarisant, mais à sa capacité, c'est une mesure de la capacité d'un matériau isolant à stocker de l'énergie électrique. Comme l'un des résultats du déplacement des fonctions polaires, l'énergie électrique est stockée. La constante diélectrique est la proportion d'énergie électrique stockée dans un polymère isolant par rapport à l'énergie électrique stockée sous vide (de même taille).

  La constante diélectrique est étroitement liée à la structure du polymère. Une petite quantité de régions dipolaires dans un matériau isolant polymère tel que le polyéthylène stocke une petite quantité d'énergie électrique,KLes valeurs sont également petites. Lorsqu'il existe des liaisons polaires dans le polymère (Remarque: dans la molécule du composé, différents types d'atomes forment des liaisons covalentes, en raison de la capacité différente des deux atomes d'attirer des électrons, les électrons communs sont nécessairement biaisés pour attirer la partie de l'atome avec la capacité électronique la plus forte, de sorte que la partie de l'atome avec la capacité électronique la plus faible attire l'électricité positive relative, de telles liaisons covalentes sont appelées liaisons covalentes polaires, ou simplement liaisons polaires).KLa valeur deviendra grande. Contient des dipôles (Note: si l'électronégativité de plusieurs atomes d'une molécule variait considérablement, les atomes les plus électronégatifs attireraient les électrons plus près d'eux - mêmes, ce qui rendrait la région occupée plus négative; les régions des atomes les moins électronégatifs supplémentaires deviendraient plus positives.Un polymère (tel qu'un copolymère d'éthylène comprenant de l'acétate de vinyle ou de l'acrylate d'éthyle) d'un dipôle électrique que le polyéthylène (ouXLPE), peut stocker plus d'énergie électrique et les valeurs de permittivité diélectrique sont également plus grandes. Les constantes diélectriques des polymères de polarité importante sont plus élevées; Par exemple, matériaux de type polyamide[Nylon ou hypalen (polyéthylène chlorosulfoné)]- Oui.KLa valeur varie avec la fréquence, à la fréquence50 à 60HzLes valeurs temporelles sont plus petites. La constante diélectrique est une proportion (le rapport du polymère à la charge stockée dans un vide isodimensionnel) qui n'a pas d'unité, mais simplement une valeur sans dimension.

  2.Procédures d'essai et effets des constantes diélectriquesKFacteurs de la valeur

Procédure d'essai de la constante diélectrique peut être consulténorme ASTM-D150etnorme IEC60260. essentiellement, l'objet de l'essai est un échantillon de matériau isolant placé entre deux électrodes plates métalliques et une certaine tension est appliquée. Taille de l'échantillon voir les dispositions de procédure pertinentes, l'échantillon doit être plat[Doit être supérieur au diamètre de l'électrode circulaire de mesure50 mm(2 pouces) et]. La deuxième tension est appliquée entre les deux électrodes sans échantillon. Le rapport des deux mesures ci - dessus est donc une constante diélectrique. La constante diélectrique est le rapport de la capacité du matériau diélectrique à la capacité de l'air de même taille. La valeur de permittivité diélectrique du matériau isolant étant supérieure au vide, quelle que soit la nature de l'isolation polymère,KLes valeurs sont toutes supérieures à1. La constante diélectrique du polymère à température ambiante est généralement2 ~ 10; plus la valeur numérique est faible, moins la perte de milieu correspondante est importante. La constante diélectrique est liée à la température mais aussi à la fréquence des tests (corrélation plus faible que la précédente). La fréquence des tests est généralement60 à 1000HzEntre. Voir le tableau pour les constantes diélectriques de divers matériaux isolants courants6 - 1. polyéthylène de différentes densités (cristallinité)KDes différences mineures dans les valeurs; Augmentation de la densité,KLa valeur augmente légèrement, mais la différence est faible.

  Sur la base du principe ci - dessus, avec le vieillissement et l'oxydation des câbles isolés en Polyoléfine (tels que la formation d'un arbre à eau), quiKLa valeur augmentera légèrement.

  3.Perte de média

  Comme on peut le voir dans la discussion de la section précédente, l'isolation du câble est similaire à la capacité. Dans un champ électrique alternatif, la plupart des capacités perdent une partie de leur énergie électrique. Au cours de chaque période, le rapport de l'énergie consommée par l'isolant à l'énergie stockée est appelé facteur de perte, ou (tangente de l'angle de perte lorsque le système d'isolation est soumis à un champ électrique sinusoïdal alternatif). Cette perte d'énergie est convertie en chaleur, de sorte que le facteur de perte peut être utilisé comme paramètre pour mesurer l'efficacité de l'isolation.

  Les pertes peuvent également être représentées par le facteur de puissance, qui est la valeur sinusoïdale de l'angle de perte. Le facteur de puissance est différent du facteur de perte, mais <0.1Les valeurs des deux sont proches. Isolation à faible perte similaire à celle - ci, généralement toujours inférieure à0.1(la différence numérique entre les deux facteurs peut donc être ignorée). À mesure que les pertes augmentent, la différence de somme augmente.