Proprietà dielettriche dei materiali isolanti (Formula e costante)

Possiamo prima passare attraverso la descrizione dei materiali dielettrici. In realtà non conduce elettricità. Sono isolanti con conducibilità elettrica molto bassa. Quindi dobbiamo conoscere la differenza tra materiale dielettrico e materiale isolante. La differenza è che gli isolanti bloccano il flusso di corrente ma i dielettrici accumulano energia elettrica. Nei condensatori, si comporta come isolanti elettrici.

Successivamente, possiamo venire all’argomento. Le proprietà dielettriche dell’isolamento includono tensione di rottura o rigidità dielettrica, parametri dielettrici come permittività, conduttività, angolo di perdita e fattore di potenza. Le altre proprietà includono parametri elettrici, termici, meccanici e chimici. Possiamo discutere le principali proprietà in dettaglio di seguito.

Rigidità dielettrica o tensione di rottura

Il materiale dielettrico ha solo alcuni elettroni in condizioni operative normali. Quando la forza elettrica è aumentata oltre un valore particolare, provoca la rottura. Cioè, le proprietà isolanti sono danneggiate e alla fine diventa un conduttore. L’intensità del campo elettrico al momento della rottura è chiamata tensione di rottura o rigidità dielettrica. Può essere espresso in stress elettrico minimo che si tradurrà in rottura del materiale in alcune condizioni.

Può essere ridotto dall’invecchiamento, dalle alte temperature e dall’umidità. È dato come
Rigidità dielettrica o tensione di rottura =
V→ Potenziale di rottura.
t→ Spessore del materiale dielettrico.
Permittività relativa
È anche chiamato come capacità induttiva specifica o costante dielettrica. Questo ci dà le informazioni sulla capacità del condensatore quando viene utilizzato il dielettrico. È indicato come er. La capacità del condensatore è correlata alla separazione delle piastre o possiamo dire lo spessore dei dielettrici, l’area della sezione trasversale delle piastre e il carattere del materiale dielettrico utilizzato . Un materiale dielettrico con alta costante dielettrica è favorito per condensatore.
Permeabilità relativa o costante dielettrica =

Possiamo vedere che se sostituiamo l’aria con qualsiasi mezzo dielettrico, la capacità (condensatore) migliorerà. Di seguito sono riportate la costante dielettrica e la rigidità dielettrica di alcuni materiali dielettrici.

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. Qui, possiamo vedere che la corrente di carica dirigerà la tensione applicata da 90o che è mostrata in figura 2A. Ciò implica che non vi è alcuna perdita di potenza negli isolanti. Ma la maggior parte dei casi, c’è una dissipazione di energia negli isolanti quando viene applicata corrente alternata. Questa perdita è nota come perdita dielettrica. Negli isolatori pratici, la corrente di dispersione non porterà mai la tensione applicata di 90o (figura 2B). L’angolo formato dalla corrente di dispersione è l’angolo di fase (φ). Sarà sempre inferiore a 90. Otterremo anche l’angolo di perdita (δ) da questo come 90 – φ.

Il circuito equivalente con capacità e resistenza in collaterale (parallelo) sono rappresentati di seguito.

Da questo, otterremo la perdita di potenza dielettrica come

X → Reattanza capacitiva (1 / 2nfC)
cosφ → sinδ
Nella maggior parte dei casi, δ è piccolo. Quindi possiamo prendere sinδ = tanδ.

Quindi, tanδ è noto come fattore di potenza dei dielettrici.

L’importanza della conoscenza delle proprietà del materiale dielettrico è nella progettazione, produzione, funzionamento e riciclaggio dei materiali dielettrici (isolanti) e può essere determinata mediante calcolo e misurazione.