1.Bazinės dielektrinės konstantos (ε) koncepcijos ir formulės (ε)
Dielektrinė konstanta yra fizinis kiekis, apibūdinantis dielektriko gebėjimą laikyti krūvius elektriniame lauke, dar žinomas kaip leistinumas, ir yra vienas iš pagrindinių parametrų, skirtų izoliacinių medžiagų elektrinėms savybėms matuoti. Kuo didesnė jos vertė, tuo stipresnė medžiagos galimybė kaupti krūvius, tačiau paprastai izoliacinės medžiagos paprastai turi mažą dielektrinę konstantą, kad sumažintų signalo nuostolius ir trukdžius.
(1) Dielektrinės konstantos apibrėžimo formulė
Dielektrinė konstanta (santykinė dielektrinė konstanta, εᵣ) yra medžiagos dielektrinės konstantos (ε) ir jo vakuuminės dielektrinės konstantos (ε₀) santykis:
εᵣ=ε/ε₀
Tarp jų ε₀ yra vakuuminė dielektrinė konstanta, kuri yra maždaug8.854 × 10-12F\/m (farad\/m).
Santykinė dielektrinė konstanta (εᵣ) yra be matmens fizinis kiekis. Vakuumo εᵣ yra 1, oro ᵣ yra maždaug 1,0006, o izoliacinių medžiagų εᵣ paprastai yra tarp 2-10 (pvz., Etfe εᵣ maždaug 2,6).
(2) Ryšio su talpa formulė
Lygiagrečių plokštelių kondensatoriams ryšys tarp talpos (C) ir dielektrinės konstantos yra:C=εᵣ⋅ε₀⋅A/d
Tarp jų A yra elektrodo plokštės plotas, o D yra atstumas tarp elektrodų plokščių (izoliacijos medžiagos storis).
Ši formulė rodo, kad pagal tą pačią struktūrą, kuo didesnė dielektrinė konstanta ir talpa, tuo stipresnė medžiagos galimybė laikyti krūvius.
(3) Susiję nuostoliai: dielektrinės nuostolių liestinė (Tan δ)
Dielektrinės nuostoliai yra izoliacinių medžiagų energijos praradimas dėl molekulinės poliarizacijos histerezės elektriniame lauke. Jį dažniausiai vaizduoja dielektrinės nuostolių liestinė (Tan δ) ir yra susijęs su dielektrine konstanta taip:tanδ=ε\/ε ′
Tarp jų ε 'yra tikroji dielektrinės konstantos dalis (vaizduojanti energijos kaupimo talpą), o ε' 'yra įsivaizduojama dalis (vaizduojanti nuostolius).
Kuo mažesnis įdegis δ, tuo mažesnis medžiagos izoliacijos nuostolis ir kuo stabilesnis elektrinis veikimas (pvz., Etfe tan δ maždaug 0. 003, priklausantis mažo nuostolių medžiagoms).
2.Kilo parametrai ir izoliacijos našumo konvertavimo santykiai
Pagrindiniai izoliacijos našumo parametrai apima atsparumą izoliacijai, skilimo stiprumą, dielektrinę konstantą, dielektrinį nuostolį ir tt Šie parametrai kartu atspindi medžiagų izoliacijos gebėjimą ir stabilumą, o kai kuriuos parametrus galima koreliuoti atliekant eksperimentus ar empirines formules.
(1) Atsparumas izoliacijai (rins)
Atsparumas izoliacijai yra medžiagos gebėjimas atsispirti srovės nutekėjimui, išmatuotam omuose (ω) ir yra susijęs su medžiagos varža (ρ) taip:Rins=ρ⋅d/A
Tarp jų ρ yra tūrio varža (vienetas: ω · m), D yra izoliacijos storis, o A yra laidus paviršiaus plotas.
Konversijos reikšmė: kuo didesnis atsparumas, tuo didesnis atsparumas izoliacijai ir tuo geresnis medžiagos izoliacijos savybė (pvz., ETFE, kurios tūrio varža paprastai yra didesnė nei 10¹⁶Ω · m, priklausanti didelėms izoliacinėms medžiagoms).
(2) suskirstymo stiprumas (Eᵦ)
Suskaidymo stiprumas yra kritinis elektrinio lauko stipris, kuriame medžiaga gali atlaikyti elektrinį lauką, neišardant, matuojama kV\/mm (kilovolts vienam milimetru) ir apskaičiuota naudojant šią formulę:Eb=Ub/d
Tarp jų Uᵦ yra skilimo įtampa (KV), o D yra izoliacijos storis (mm).
Konversijos reikšmė: kuo didesnis skilimo stipris, tuo didesnė įtampa, kurią medžiaga gali atlaikyti tokio paties storio (pavyzdžiui, ETFE suskirstymo stipris yra apie 20-30 kV\/mm, ir norint patenkinti 600 V įtampos reikalavimus, reikia tik labai plono izoliacijos sluoksnio.
(3) Koreliacija tarp dielektrinės konstantos ir signalo perdavimo nuostolių
Aukšto dažnio signalo perdavimas signalo praradimas () yra susijęs su dielektrine konstanta (εᵣ) ir dielektriniu nuostoliu (Tan δ), o empirinė formulė yra: ∝f⋅√εr⋅tanδ
Tarp jų F yra signalo dažnis.
Konversijos reikšmė: Žemas εᵣ ir žemas įdegis δ gali žymiai sumažinti aukšto dažnio signalo praradimą, todėl žemos dielektrinės medžiagos, tokios kaip ETFE, yra tinkamos greičio signalo perdavimo scenarijams (tokiems kaip aviacijos ir kosmoso ir tiksli elektroninė įranga).
3. Paveikslėlio našumo konvertavimo pavyzdys (kaip pavyzdys imamasi UL AWM 10126 WIRE)
UL AWM 10126 viela Priima ETFE izoliaciją (εᵣ≈2.6, tanδ≈ 0. 003, suskirstymo stipris ≈25 kV\/mm), įvertinta 600 V įtampa, veikimo temperatūra 150 laipsnių, izoliacijos efektyvumo konversija yra tokia:
(1) Sugedimo įtampos patikrinimas: jei izoliacijos storis yra 0. 1 mm, teorinė skilimo įtampaUb=Eb⋅D {{0}} kv\/mm × 0,1mm =2. 5KV, kur kas aukštesnis nei 600 V, turint pakankamai saugos maržos.
(2) Aukšto dažnio nuostolių įvertinimas: 100MHz dažniu jo signalo praradimas yra daug mažesnis nei aukštų dielektrinių medžiagų (pvz., PVC, su εᵣ≈3.5), todėl tai tinka signalo perdavimui tikslumuose elektroniniuose prietaisuose.
(3) Atsparumo izoliacijos konversija: Jei laidininko paviršiaus plotas yra 1 0 cm², izoliacijos storis yra 0,1 mmρ≈10¹⁷Ω·m, tada izoliacijos pasipriešinimasRins=1017×0.0001/0.001=1016Ω, nuotėkio srovę galima nepaisyti.
4.Sumarys
Dielektrinė konstanta yra pagrindinis izoliacinių medžiagų energijos kaupimo talpos rodiklis, tiesiogiai susijęs su talpa ir nuostoliais. Maža dielektrinė konstanta (pvz., ETFE) tinka aukšto dažnio ir mažų nuostolių scenarijams.
Izoliacijos veikimo konvertavimas kiekybiškai gali įvertinti medžiagų pritaikomumą skirtingomis darbo sąlygomis, naudojant formules, susijusias su tokiais parametrais kaip pasipriešinimas, suskirstymo stiprumas ir praradimas (pvz.,UL AWM 10126 viela, kuris tinka 600 V elektrinėms jungtims kompaktiškose erdvėse ir aukštos temperatūros aplinkoje dėl jo mažo εᵣ ir didelio skilimo stiprumo).
Šių parametrų konvertavimas suteikia mokslinį pagrindą vielos parinkimui ir izoliacijos projektavimui, užtikrinant sąnaudų ir erdvės optimizavimą, tuo pat metu įvykdžius reikalavimus, tokius kaip įtampa ir temperatūra.
