Propiedades dieléctricas de los materiales aislantes (Fórmula y constante)

Primero podemos revisar la descripción de los materiales dieléctricos. En realidad, no conduce electricidad. Son aislantes que tienen una conductividad eléctrica muy baja. Así que tenemos que saber la diferencia entre material dieléctrico y material aislante. La diferencia es que los aisladores bloquean el flujo de corriente, pero los dieléctricos acumulan energía eléctrica. En condensadores, funciona como aislantes eléctricos.

A continuación, podemos llegar al tema. Las propiedades dieléctricas del aislamiento incluyen voltaje de ruptura o resistencia dieléctrica, parámetros dieléctricos como permitividad, conductividad, ángulo de pérdida y factor de potencia. Las otras propiedades incluyen parámetros eléctricos, térmicos, mecánicos y químicos. Podemos discutir las propiedades principales en detalle a continuación.

Fuerza dieléctrica o tensión de ruptura

El material dieléctrico tiene solo algunos electrones en condiciones normales de funcionamiento. Cuando la resistencia eléctrica aumenta más allá de un valor particular, se produce una avería. Es decir, las propiedades aislantes se dañan y finalmente se convierte en un conductor. La intensidad del campo eléctrico en el momento de la ruptura se denomina tensión de ruptura o resistencia dieléctrica. Se puede expresar en una tensión eléctrica mínima que resultará en la descomposición del material bajo alguna condición.

Se puede reducir por envejecimiento, alta temperatura y humedad. Se da como
Resistencia dieléctrica o voltaje de ruptura =
V→ Potencial de ruptura.
t→ Espesor del material dieléctrico.
Permitividad relativa
También se denomina capacidad inductiva específica o constante dieléctrica. Esto nos da la información sobre la capacitancia del condensador cuando se utiliza el dieléctrico. Se denota como er. La capacitancia del condensador está relacionada con la separación de placas o podemos decir el grosor de los dieléctricos, el área de la sección transversal de las placas y el carácter del material dieléctrico utilizado . Un material dieléctrico con alta constante dieléctrica es el preferido para el condensador.
Permeabilidad relativa o constante dieléctrica =

Podemos ver que si sustituimos el aire por cualquier medio dieléctrico, la capacitancia (condensador) mejorará. La constante dieléctrica y la resistencia dieléctrica de algunos materiales dieléctricos se indican a continuación.

Table no.1

Dissipation Factor, Loss Angle and Power Factor

When a dielectric material is given an AC supply, no power utilization takes place. It is perfectly achieved only by vacuum and purified gases. Aquí, podemos ver que la corriente de carga elevará la tensión aplicada en 90o que se muestra en la figura 2A.Esto implica que no hay pérdida de potencia en los aisladores. Pero la mayoría de los casos, hay una disipación de energía en los aisladores cuando se aplica corriente alterna. Esta pérdida se conoce como pérdida dieléctrica. En aisladores prácticos, la corriente de fuga nunca conducirá la tensión aplicada por 90o (figura 2B). El ángulo formado por la corriente de fuga es el ángulo de fase (φ). Siempre será menos de 90. También obtendremos el ángulo de pérdida (δ) de esto como 90 – φ.

El circuito equivalente con capacitancia y resistencia en colateral (paralelo) se representa a continuación.

De esto, obtendremos la pérdida de potencia dieléctrica como

X → Reactancia capacitiva (1 / 2nfC)
cosφ → sinδ
En la mayoría de los casos, δ es pequeña. Así que podemos tomar sinδ = tanδ.

Por lo tanto, tanδ se conoce como factor de potencia de los dieléctricos.

La importancia del conocimiento de las propiedades del material dieléctrico está en la elaboración, fabricación, funcionamiento y reciclaje de los materiales dieléctricos (aislantes) y se puede determinar mediante cálculo y medición.