Materiale electroizolante (dielectrici)

Materiale electroizolante (dielectrici)

Dielectricii, numiti si materiale electroizolante sunt acele materiale susceptibile de a se polariza electric temporar. Ele sunt utilizate fie pentru izolarea circuitelor electrice ale masinilor, aparatelor si ale altor instalatii electrice, fie ca izolanti intre armaturile condensatoarelor electrice. Principalele lor caracteristici electrice de interes tehnic sunt: polarizabilitatea electrica temporara, rigiditatea dielectrica si pierderile de putere dielectrice.

Gradul de polarizabilitate electrica temporara a dielectricilor este exprimat prin valoarea susceptibilitatii electrice c_e, respectiv a permitivitatii electrice relative e_r

Dielectricii reali nu sunt izolanti perfecti, datorita ionilor proprii si impuritatilor pe care le contin. Daca tensiunea electrica, respectiv intensitatea campului electric depaseste anumite valori, in dielectric apare o descarcare electrica numita si strapungere. Valoarea maxima a intensitatii campului electric ce se poate stabili in dielectric fara ca acesta sa fie strapuns se numeste rigiditate dielectrica, E_d. tensiunea la care are loc strapungerea dielectricului se numeste si tensiune de strapungere. Rigiditatea dielectrica este puternic influentata de diferiti factori externi ca: umiditatea, presiunea, temperatura mediului precum si de forma electrozilor intre care se aplica tensiunea, de frecventa campului aplicat etc.

La liniile electrice de inalta tensiune in jurul conductoarelor, unde intensitatea campului electric este suficient de mare pentru a da nastere la ionizarea aerului prin soc, se manifesta efectul Corona, ce reprezinta o descarcare electrica autonoma incompleta. Efectul Corona este o sursa de perturbatii radiofonice si de asemenea conduce la pierderi suplimentare de energie electrica. La liniile de inalta tensiune mai apar si pierderi de energie datorita conturnarii izolatoarelor adica a strapungerii aerului la suprafata acestora, conturnare ce depinde de starea suprafetei izolatoarelor. Tot la liniile electrice de inalta tensiune in jurul conductoarelor mai poate apare efectul Corona, ce reprezinta o descarcare electrica autonoma incompleta.

Pierderile de putere dielectrice sunt acele pierderi de putere ce apar intr-un material dielectric la introducerea sa intr-un camp electric. Ele se datoresc pe de o parte faptului ca un dielectric real nu este un izolant perfect, ca urmare in acesta poate sa apara un curent electric de conductie rezidual ce determina pierderi prin efect Joule-Lenz, iar pe de alta parte faptului ca polarizatia electrica nu poate urmari variatiile rapide ale intensitatii campului electric, respectiv a frecarii vascoase determinate de necesitatea reorientarii momentelor electrice sub actiunea campului electric alternativ. Datorita acestor pierderi in curent alternativ inductia electrica este defazata in timp in urma intensitatii campului electric cu un unghi d numit unghi de pierderi.

Desi pierderile dielectrice constituie in general un fenomen nedorit, datorita transformarii energiei electrice in caldura, sunt totusi cazuri in care tocmai aceasta incalzire poate fi utila la uscarea diferitelor materiale dielectrice ca: lemn, hartie, textile, mase plastice, produse chimice si farmaceutice etc.