PIERDERI PRIN INCLUZIUNI DE GAZE

PIERDERI PRIN INCLUZIUNI DE GAZE.

Pierderile de energie in dielectrici nu sunt datorate numai conductiei electrice si pierderilor ci si descarcarilor ce au loc in incluziunile gazoase. Pe de alta parte pier­­derile de energie, variaza nu numai cu frecventa ci si cu temperatura. In general dielectricii nepolari si cei slab polari prezinta pierderi mai ales prin conductie, deoa­rece polaritatea electronica si ionica se realizeaza fara pierderi, iar la cea dipolica,in acest caz, nu au loc frecari intre moleculele polare. Pentru dielectricii nepolari sche­ma echivalenta derivatie este cea mai potrivita.

Din relatia (1.106) rezulta variatia hiperbolica a factorului de pierderi cu frec­venta, asa cum este reprezentata in fig. 1.21. Daca insa se inlocuieste rezistenta cu marimile care o determina (arie, lungime si conductivitate) si se tine seama de expre­sia conductivitatii (1.22) rezulta:

(1.129)

care inlocuita in (1.106) conduce la o variatie a factorului de pierderi cu temperatura de forma:

(1.130)

Deci si pierderile cresc exponential cu cresterea temperaturii, ca in fig. 1.28.

Figura 1.28. Variatia cu temperatura a factorului de pierderi.

Pierderile prin incluziuni de gaze pot fi luate in considerare la materialele la care prezenta acestora se constata si experimental, asa cum se va vedea. In incluziu­nile gazoase, datorita ionizarii gazului au loc bombardari repetate ale peretilor cavita­tii, urmate pe de o parte de eroziunea peretilor, iar pe de alta parte de incalziri locale excesive. Gradientii de temperatura ce apar in dielectric, intre diferite puncte, deter­mina formarea unor cai mai calde decat incalzirea medie, care prezinta conductivitate electrica mai mare, ceea ce favorizeaza strapungerea dielectricului. Aparitia incalzirii suplimentare datorita ionizarii gazului din incluziuni, reprezinta pierderi de energie care pot fi exprimate, empiric sub forma:

(1.131)

unde:

B₁ - este o constanta de material

f - frecventa tensiunii aplicate U

U₀ - tensiunea de ionizare.

Factorul de pierderi corespunzator pierderilor prin ionizare se obtine egaland (1.131) cu pierderile determinate in cazul schemei echivalente derivatie (1.107) cu conditia ca in aceasta relatie sa se introduca tensiunea U₀ in loc de U. Se obtine astfel:

(1.132)

de unde:

(1.133)

unde s‑a notat cu B₂ factorul constant. Din (1.133) rezulta ca pierderile in dielectric variaza cu tensiunea aplicta (U), datorita conductiei si polarizarii la (U < U₀). La ten­siuni mai mari decat (U₀), pierderile cresc parabolic datorita ionizarii gazului din in­clu­ziuni, ca in fig. 1.29. Rezulta ca la studiul experimental al dielectricului, daca in curba tg d = f(U) se constata un cot ca in punctul (a) din fig. 1.29, dielectricul contine incluziuni de gaze, ceea ce limiteaza stilizarea acestuia.

Figura 1.29. Variatia cu tensiunea a factorului de pierderi la dielectricii cu incluziuni de gaze

In cazul dielectriclilor polari, s‑a demonstrat (relatia 1.53) ca energia necesara orientarii dipolului este functie de unghiul (b) dintre acesta si directia campului elec­tric (). Factorul de pierderi variaza ca in fig. 1.29. Puterea absorbita de dielectricul polar de la retea creste proportional cu frecventa pana la valoarea critica a acestuia. La frecvente mai mari decat cea critica se atinge o limita, practic de invariatie, deoar­e­ce dipolii avand timp de relaxare mai mare decat durata unei semiperioade a tensiu­nii aplicate nu se mai orienteaza complet (in fiecare semiperioada), ci oscileaza in ju­rul unei pozitii de echilibru (deci frecvanta fiind mai mare, pierderile raman ridicate dar nu mai cresc). Aceasta se explica prin faptul ca la frecvente mai mici decat cea critica, pierderile cresc mai repede decat frecventa (deoarece sunt cauzate nu numai de polarizare ci si de temperatura) ca in fig. 1.30

Figura 1.30 Variatia cu frecventa a factorului de putere si a pierderilor de putere activa pentru dielectricii cu incluziuni de gaze

Rezulta:

(1.134)

Factorul de pierderi prezinta un maxim pana la frecventa critica, dupa care sca­de, ca in fig. 1.30. Prin urmare pierderile prin polarizare dipolica pot fi reprezenta­te corespunzator prin relatii deduse din schema echivalenta mixta de forma celei din fig. 1.24.