Что такое диэлектрическая проницаемость

Проводники в электростатическом поле

Проводниками являются металлы, электролиты (растворы, проводящие ток) плазма. В металлах носителями зарядов являются свободные электроны, в электролитах – положительные и отрицательные ионы, в плазме – свободные электроны и ионы.

У большинства металлов практически каждый атом теряет электрон и становится положительным ионом. Например, у меди в 1 м3 свободных электронов 1029. Свободные электроны в металлах находятся в непрерывном беспорядочном движении. Скорость такого движения примерно равна 105 м/с (100 км/с).

Не смотря на наличие внутри тела зарядов (свободных электронов и ионов), электрического поля внутри проводника нет. Отдельные заряженные частицы создают микроскопические поля. Но эти поля внутри проводника в среднем компенсируют друг друга (рис. 1).

Если бы это условие не выполнялось, то свободные заряды, под действием кулоновских сил, пришли бы в движение. Они двигались бы до тех пор, пока действующая на них сила не обратилась бы в нуль.

Рис. 1

Поместим незаряженный проводник, например, металл, в однородное электростатическое поле с напряженностью \(~\vec E_0\). На свободные электроны начинают действовать электрические силы \(\vec F\), под действием которых электроны приходят в движение (рис. 2). Продолжая беспорядочное движение, электроны начинают смещаться в сторону действия силы (скорость смещения порядка 0,1 мм/с).

Рис. 2

На одной поверхности проводника образуется область с недостатком электронов, на противоположной – с избытком электронов. Это приводит к появлению еще одного электрического поля с напряженностью \( \vec E_{np}\) (рис. 3).

Рис. 3

Общая напряженность \( \vec E\) электрического будет равна

\( \vec E = \vec E_0 + \vec E_{np}, \;\; E = E_0 — E_{np}.\)

Электрическая сила \(F\), действующая на свободные электроны с зарядом q:

\(F = q \cdot E.\)

По мере смещения электронов, заряд на поверхности увеличивается. Это приводит к увеличению напряженности \(E_{np}\) и уменьшению общей напряженности \(E\) (т.к. \(E = E_0 — E_{np}\)). И в какой-то момент напряженность \(E_{np}\) становится равной напряженности внешнего поля \(E_0\), т.е. \(E_{np} = E_0\), и общая напряженность поля внутри проводника становится равной нулю.

Электрическая сила \(F\) в этот момент также становится равной нулю, электроны перестают смещаться, но беспорядочное движение не прекращается. На поверхности проводника остаются электрические заряды.

Явление возникновения электрических зарядов на поверхности проводника под воздействием электрического поля называется электростатической индукцией, а возникшие заряды – индуцированными.

Доля электронов, которые оказались на поверхности, очень мала. Например, если к медной пластинке толщиной в 1 см приложить напряжение в 1000 В, то эта доля составляет 10–10 % от всех свободных электронов.

Каким бы способом ни был заряжен проводник, внутри него поле отсутствует. Это позволяет использовать заземленные полые проводники со сплошными или сетчатыми стенками для электростатической защиты от внешних электростатических полей. Так, например, для защиты военных складов, служащих для хранения взрывчатых веществ, от удара молнии их окружают заземленной проволочной сетью.

Впервые явление электростатической защиты было обнаружено М.Фарадеем в 1836 году. Он провел интересный опыт. Большая деревянная клетка была оклеена тонкими листами олова, изолирована от земли и сильно заряжена. В клетке находился сам Фарадей с очень чувствительным электроскопом. Несмотря на то, что при приближении к клетке тел, соединенных с землей, проскакивали искры, внутри клетки электрическое поле не обнаруживалось.

Диэлектрическая проницаемость вакуума и относительная диэлектрическая проницаемость

Чтобы представить диэлектрическую проницаемость среды, отличной от вакуума, используется величина, называемая относительной диэлектрической проницаемостью или «диэлектрической постоянной». Эта величина связывает диэлектрическую проницаемость среды с диэлектрической проницаемостью вакуума  :
ε{\ Displaystyle \ varepsilon} ε{\ displaystyle \ varepsilon _ {0}}

εзнак равноεεр{\ Displaystyle \ varepsilon = \ varepsilon _ {0} \, \ varepsilon _ {r}}

Вакуум выбран в качестве эталонной среды, потому что он линейный, однородный, изотропный и с мгновенным откликом. Диэлектрическая проницаемость вакуума является постоянной:

εзнак равно8,854187×10-12F м-1{\ displaystyle \ varepsilon _ {0} = 8 {,} 854 \, 187 \ times 10 ^ {- 12} \; {\ rm {F \ m ^ {- 1}}}}

Этот эталонный вакуум представляет собой абсолютный и теоретический вакуум, который на практике не может быть получен экспериментально. Однако во многих экспериментах нейтральный газ при низком давлении (например, воздух или, еще лучше, галоген) признается достаточным для достижения вакуума

В других случаях (в частности, если газ может быть ионизирован или если экспериментально полученное низкое давление вакуума достаточно для фальсификации результатов), относительная диэлектрическая проницаемость этого газа будет приниматься во внимание.

Относительная диэлектрическая проницаемость зависит от частоты приложенного электрического поля. Например, для воды при 20 ° C она изменяется от 80 для частот ниже ГГц до менее 10 для частот выше 100 ГГц.

Он связан с показателем преломления среды n соотношением:

нетзнак равноεр{\ displaystyle n = {\ sqrt {\ varepsilon}} _ {r}}
Примеры относительных диэлектрических проницаемостей, типичных для некоторых изоляторов, при низкой частоте
Материал Относительная диэлектрическая проницаемость ε r
пустой 1
сушить на
воздухе
1.0006
изоляция телефонного кабеля 1.5
Тефлон (PTFE) 2.1
трансформаторное масло, парафин , нефть 2.2
бумага 2.3
полистирол (ПС) 2,4
вулканизированная резина 2,7
Оргстекло (PMMA) 3.5
Крафт-бумага (пропитанная маслом) 3.5
Бакелит (PF) 3,6
мрамор 4
изоляция кабеля для высоких токов 4.5
кварц 4.5
стандартное стекло 5
слюда 3−6
вода 78,5

См. Также подробную таблицу в следующем разделе.

Испытания

Испытание диэлектрических галош проводят при напряжении величиной в 3,5 кВ, которое подключают на 1 минуту.

Далее проводят замеры тока утечки, путём пропускания сквозь изделие электрического тока. Делают это следующим образом:

  1. Обувь погружают в ёмкость с водой при температуре от 15 до 35 градусов.
  2. Проверяют, чтобы края объекта находились над поверхностью воды, а внутреннее пространство оставалось сухим. Требуется, чтобы уровень воды оказался ниже края предмета на 2 сантиметра.
  3. Во внутреннюю полость обуви вкладывается электрод, заземлённый при посредстве миллиамперметра.
  4. К испытуемому сосуду подключают ток, на период длиной 2 минуты, при этом напряжение повышают до отметки в 5 кВ.
  5. Когда до завершения испытания остаётся 30 с, подключают миллиамперметр и снимают показания.
Популярные статьи  Реостат — что это такое

Схема для испытания диэлектрических перчаток, для галош аналогичная.

1 – присоединение к источнику напряжения; 2 – ванна с водой; 3 – вода внутри перчатки и ванны; 4 – электроды (стержень) для подсоединения воды к двум полюсам источника напряжения; 5 – расстояние от края перчатки до воды в ванне

Если величина тока утечки выявленная в ходе испытаний соответствует допустимым нормам, а изделие избежало пробоев, то результаты проверки считают удовлетворительными, а защитное средство пригодное к эксплуатации.

Нормативы допускают проводить испытания одновременно для нескольких пар диэлектрических галош при помощи одного сосуда. В случае если один из объектов оказался пробитым, в период тестирования, то его извлекают, не останавливая испытаний. Все галоши прошедшие проверку получают соответствующий штамп с датой проведения испытания.

Также читайте: Как определить фазу и ноль с помощью приборов и без них

Причины уменьшения электрической прочности

Наиболее отрицательное влияние на электрическую прочность изоляции оказывает переменное напряжение и температура. При переменном напряжении, то есть напряжении, которое меняется время от времени, например, электростанция выдает в линию 220 кВ, из-за технической неисправности или планового ремонта, величина напряжения уменьшена до 110 кВ, после ремонта стало опять 220 кВ. Это и есть переменное напряжение, то есть изменяющееся за определенный период времени. Ввиду того что в Российской Федерации 50 процентов электроустановок для передачи электроэнергии уже выработали свой ресурс (а он составляет 25-30 лет), то переменное напряжение довольно-таки частое явление. Среднее значение такого напряжение определяется с помощью графика:

Или определяется по формуле: Температура нагрева кабеля, вследствие протекания электрического тока, значительно уменьшает срок службы проводника (происходит, так называемое, старение изоляции). Зависимость напряженности пробоя при различной температуре изображена на графике:

Виды пробоя

У однородных диэлектриков различают несколько видов пробоя — электрический и тепловой. Также существует еще ионизационный пробой, который является следствием ионизации газовых включений в твердом диэлектрике. Электрическая прочность диэлектриков, во многом, зависит от неоднородности поля и возникновения процессов ионизации газа (интенсивности и характера) или иных химических изменений материала. Это приводит к тому, что пробой в одном и том же материале возникает при разном напряжении. Поэтому пробивное напряжение определяется средним значением по результатам многочисленных испытаний. Зависимость электрической прочности газа от плотности (давления) и толщины газового слоя выражается законом Пашена: Uпр= f (pA)

Комплексная диэлектрическая проницаемость

В реальной диэлектрической среде всегда присутствует низкая проводимость на низких частотах, связанная с различными микроскопическими механизмами (в частности, неисправностями). Затем мы говорим о диэлектрических потерях . Мы можем учесть эти потери, определив комплексную диэлектрическую проницаемость:

ε~(ω)знак равноε′(ω)-яε′′(ω)знак равноε(εр′(ω)-яεр′′(ω)){\ Displaystyle {\ тильда {\ varepsilon}} (\ omega) = \ varepsilon ^ {\ prime} (\ omega) -i \ varepsilon ^ {\ prime \ prime} (\ omega) = \ varepsilon _ {0} \ left (\ varepsilon _ {r} ^ {\ prime} (\ omega) -i \ varepsilon _ {r} ^ {\ prime \ prime} (\ omega) \ right)}

Эти потери часто очень малы. Таким образом, мнимая часть очень мала по сравнению с реальной. Иногда это называют углом потерь , выражаемым в процентах и ​​определяемым следующим образом:

δе≈загар⁡δезнак равноε′′ε′{\ displaystyle \ delta _ {e} \ приблизительно \ tan \ delta _ {e} = {\ frac {\ varepsilon ^ {\ prime \ prime}} {\ varepsilon ^ {\ prime}}}}

Это название объясняется тем, что этот угол представляет собой угол, образованный вектором электрического поля и электрического смещения в комплексной плоскости.
δе{\ displaystyle \ delta _ {e}}

Действительная и мнимая части диэлектрической проницаемости не полностью независимы. Их связывает отношение Крамерса-Кронига .

В случае, когда диэлектрическая проницаемость среды сложна, всегда существует соотношение, связывающее показатель преломления этой среды и ее относительную диэлектрическую проницаемость:

нет~(ω)знак равнонет(ω)-яκ(ω)знак равноε~(ω)2{\ Displaystyle {\ тильда {п}} (\ омега) = п (\ омега) -i \ каппа (\ омега) = {\ тильда {\ varepsilon}} (\ омега) ^ {2}}

где — комплексный показатель преломления среды, показатель преломления среды (тот, который используется для расчета скорости распространения электромагнитной волны в этой среде) и определяет поглощение в этой среде (если увеличивается, поглощение увеличивается и наоборот. ).
нет~(ω){\ Displaystyle {\ тильда {п}} (\ omega)}нет(ω){\ Displaystyle п (\ омега)}κ(ω){\ Displaystyle \ каппа (\ омега)}κ(ω){\ Displaystyle \ каппа (\ омега)}

Физические свойства воды

Температура плавления и кипения водыПлотность воды и льдаТеплоемкость водыСкрытая теплота плавления и испарения водыДиэлектрическая проницаемость водыПоверхностное натяжение воды

Диэлектрическая проницаемость воды

Большое значение диэлектрической проницаемости объясняется особенностями молекулы H2O. Большая величина статической диэлектрической проницаемости воды ε =81 связана с тем, что вода — сильно полярная жидкость и поэтому обладает мягкой ориентационной степенью свободы (т.е. вращения молекулярных диполей). Каждая молекула воды обладает значительным дипольным моментом. В отсутствие электрического поля диполи ориентированы случайным образом, и суммарное электрическое поле, создаваемое ими, равно нулю. Если воду поместить в электрическое поле, то диполи начнут переориентироваться так, чтобы ослабить приложенное поле. Такая картина наблюдается и в любой другой полярной жидкости, но вода благодаря большому значению дипольного момента молекул H2O способна очень сильно (в 80 раз) ослабить внешнее поле. Так реагирует вода на внешнее электрическое поле, если приложенное поле постоянно по времени и слабо меняется (или вообще не меняется) в пространстве, заполняемом водой. В переменных электрических полях диэлектрическая проницаемость воды уменьшается с ростом частоты приложенного поля, достигая значения 4-5 для частот больше 1012 Гц. В 1929 г. П. Дебай предложил описывать реакцию воды на внешнее электрическое поле с помощью комплексной диэлектрической проницаемости:


ε(ω) = ε + (εο — ε)/(1 + i ω τ)

где ω — частота внешнего электрического поля, i — мнимая единица, τ — характерное время релаксации, ε ≈ 4÷5 — диэлектрическая проницаемость воды при максимально высокой частоте внешнего поля.

Хотя при выводе своей формулы Дебай использовал довольно искусственную модель структуры воды, это выражение хорошо соответствует экспериментальным данным. Как видим, с ростом частоты внешнего поля диэлектрическая проницаемость резко падает. Молекулярное объяснение этого явления довольно просто. Любые индивидуальные движения молекулы H2O сильно ограничены водородными связями. В переменных электрических полях молекулярные диполи стремятся отследить меняющееся поле. При небольших частотах это им удается. Однако по мере увеличения частоты ориентироваться становится все труднее и труднее. В конце концов диполи вообще перестают реагировать на внешнее поле. Диэлектрическая проницаемость теперь определяется лишь быстрым атомно-молекулярным механизмом перераспределения электрического заряда, который присущ всем веществам. Такие механизмы действуют в воде и в случае постоянных полей, но их вклад в общую величину диэлектрической проницаемости невелик, всего 4-5 единиц.

Популярные статьи  Хватит ли по мощности провода пвс 2х1 на две электролампы накаливания на 220в по 60вт?

Литература

Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость — коэффициент, входящий в математическую запись закона Кулона для силы взаимодействия точечных зарядов , находящихся в однородной изолирующей (диэлектрической) среде на расстоянии друг от друга.

Проницаемость показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в конкретной среде меньше, чем в вакууме. Отличие проницаемости от единицы обусловлено эффектом поляризации диэлектрика под действием внешнего электрического поля, в результате которой создаётся внутреннее противоположно направленное поле.

Диэлектрическая проницаемость важна при выборе уровнемеров следующих типов:

Радарный уровнемер Pilotrek

Волноводный уровнемер Microtrek

Емкостной уровнемер Nivocap

Таблица — Относительная диэлектрическая проницаемость материалов

Материал Условия измерения Диэлектрическая проницаемость
Пластмассы
Винипласт 50 Гц, 20 °С 3,6–4,0
106 Гц, 20 °С 4,1
Гетинакс 50 Гц, 20 °С 6–8
106 Гц, 20 °С 6–7
Капролон 106 Гц, 20 °С 3,4–4,1
Капрон 106 Гц, 20 °С 3,6–4,0
Карболит 50 Гц, 20 °С 6
Лавсан (пленочный) 50 Гц, 20 °С 3,0–3,6
Нейлон 3,2
Полиамид-6.10 106 Гц, 20 °С 3,4–4,0
Поливинилацеталь 106 Гц, 20 °С 2,7
Поливинилбутераль 106 Гц, 20 °С 3,0–3,9
Поливинилиденхлорид 106 Гц, 20 °С 3,0–5,0
Поливинилхлорид жесткий 106 Гц, 20 °С 2,8–3,4
Поливинилхлорид пластифицированный 106 Гц, 20 °С 3,3–4,5
Полигексаметиленадипинамид 106 Гц, 20 °С 3,6–4,0
Полигексаметиленсебацинамид 106 Гц, 20 °С 3,4–4,0
Поликапролактам (капролон) 106 Гц, 20 °С 3,4–4,1
Поликапролактам (капрон) 106 Гц, 20 °С 3,6–4,0
Поликарбонаты 106 Гц, 20 °С 3,0
Полиметилметакрилат 106 Гц, 20 °С 2,9–3,2
Полипропилен 106 Гц, 20 °С 2,0
Полистирол 20 °С 2,2–2,8
Полистирол блочный 106 Гц, 20 °С 2,6
Полистирол ударопрочный 106 Гц, 20 °С 2,7
Полиуретан 50 Гц, 20 °С 4,0–5,0
Полифенилформаль 106 Гц, 20 °С 4,8
Полихлорвинил 20 °С 3,1–3,5
Полиэтилен 106 Гц, 20 °С 2,25
Полиэтилен высокого давления 50 Гц, 20 °С 2,1–2,3
Полиэтилен низкого давления 50 Гц, 20 °С 2,2–2,4
Текстолит 50 Гц, 20 °С 5–7
106 Гц, 20 °С 6–8
Тефлон (Фторопласт-4) 2,1
Фторопласт-3 20 °С 2,5–2,7
Фторопласт-4 50 Гц 1,9–2,2
Эбонит 50 Гц, 20 °С 3,2
Эскапон 20 °С 2,7–3
Резины
Гуттаперча 20 °С 4
Каучук 2,4
Резина мягкая 20 °С 2,6–3
Эбонит 20 °С 4–4,5
Жидкости
Аммиак 20 °С 17
0 °С 20
-40 °С 22
-80 °С 26
Анилин 18 °С 7,3
Ацетон 0 °С 23,3
10 °С 22,5
20 °С 21,4
25 °С 20,9
30 °С 20,5
40 °С 19,5
50 °С 18,7
Бензол 0 °С
10 °С 2,30
20 °С 2,29
25 °С 2,27
30 °С 2,26
40 °С 2,25
50 °С 2,22
Бром 5 °С 3,1
Вода 0 °С 87,83
10 °С 83,86
20 °С 80,08
25 °С 78,25
30 °С 76,47
40 °С 73,02
50 °С 69,73
Глицерин 0 °С 41,2
20 °С 47
Керосин 20 °С 2,0
21 °С 2,1
Кислота плавиковая 0 °С 83,6
Кислота серная 20–25 °С 84–100
Кислота синильная 0–21 °С 158
Компаунд эпоксидный заливочный 50 Гц 4,5
106 Гц 3,9
Компаунд эпоксидный пропиточный 50 Гц 4,2
106 Гц 3,9
Ксилол 18 °С 2,4
Масло касторовое 10,9 °С 4,6
Масло оливковое 21 °С 3,2
Масло парафиновое 20 °С 4,7
Масло трансформаторное 18 °С 2,2–2,5
Метанол 30
Нефть 21 °С 2,1
Нитробензол 18 °С 36,4
Перекись водорода -30 °С – +25 °С 128
Сероуглерод 20 °С 2,6
Скипидар 20 °С 2,2
Совол 50 Гц, 20 °С 5,1
Спирт метиловый 13,4 °С 35,4
Спирт этиловый 0 °С 27,88
10 °С 26,41
14,7 °С 26,8
20 °С 25,00
25 °С 24,25
30 °С 23,52
40 °С 22,16
50 °С 20,87
Толуол 14,4 °С 2,4
Углерод четыреххлористый 20 °С 2,24
25 °С 2,23
40 °С 2,20
50 °С 2,18
Формамид 20 °С 84
Фурфурол 42
Хлороформ 22 °С 5,2
Этиленгликоль 37
Эфир этиловый 18 °С 4,3
Газы
Азот 0 °С 1,000606
20 °С 1,000581
Вакуум 1
Водород 0 °С 1,000264
20 °С 1,000273
Воздух 0 °С 1,000590
19 °С 1,000576
Гелий 0 °С 1,000068
Кислород 0 °С 1,000524
18 °С 1,000550
Метан 0 °С 1,000953
Пары воды 18 °С 1,007800
Углекислый газ 18 °С 1,000970
Минералы
Алмаз 18 °С 16,5
Апатит 18 °С 8,5
Графит 10–15
Кварц кристаллический 18 °С 4,5
Кварц плавленный 18 °С 3,5–4,1
Слюда 18 °С 5,7–7,0
Соль каменная 20 °С 5,6
Дерево
Береза сухая 20 °С 3–4
Различные материалы
Асфальт 18 °С 2,7
Бакелит 20 °С 4–4,6
Бакелит 50 Гц, 20 °С 7
Бальзам канадский 18 °С 2,7
Бетон 4,5
Битум 20 °С 2,6–3,3
Битум 50 Гц, 20 °С 3
Бумага 18 °С 2,0–2,5
Воск пчелиный 20 °С 2,8–2,9
Канифоль 20 °С 3,5
Керамика 20 °С 10–20
Кость слоновая 18 °С 6,9
Лакоткань стеклянная 50 Гц 4,0–6,0
Лакоткань хлопчатобумажная 50 Гц 4,0–6,0
Лакоткань шелковая 50 Гц 4,0–6,0
Лед -18 °С 3,2
Мрамор 18 °С 8,3
Парафин 20 °С 2,2–2,3
Плексиглас 20 °С 3,0–3,6
Прессшпан 20 °С 3–4
Радиофарфор (Керамика) 20 °С 6,0
Сера 18 °С 3,6–4,3
Слюда мусковит 20 °С 4,5–8
Слюда флогопит 20 °С 4–5,5
Стекло 50 Гц, 20 °С 5,3–7,5
Стекло зеркальное 18 °С 6–7
Тиконд (Керамика) 20 °С 25–80
Ультрафарфор (Керамика) 20 °С 6,3–7,5
Фарфор 18 °С 5,0–6,8
Фарфор электротехнический 20 °С 6,5
Фибра сухая 20 °С 2,5–8
Целлулоид 20 °С 3–4
Шелк натуральный 20 °С 4–5
Шеллак 20 °С 3,5
Шифер 20 °С 6–7
Электрокартон 50 Гц, 20 °С 3,0
Янтарь 20 °С 2,7–2,9
Популярные статьи  Клемма заземления: назначение и применение

Классификация

Как правило, защитные средства отличаются ярким цветовым оттенком, выделяющим их из прочей резиновой обуви.

Комплектация моделей содержит:

  • резиновый верх;
  • монолитную рифлёную подошву;
  • текстильные подкладки;
  • внутренние вставки, сохраняющие форму и страхующие от повреждений.

Определяющим показателем в характеристиках диэлектрической обуви считается ток утечки, который возникает при контакте проводника с заземлением через изоляцию. Для защитных галош значение этого показателя не должно превышать 2,5 мА.

Заводские обозначения размеров защитной обуви в эквиваленте штихмасовой системы.

Ходовые размеры не в каждом случае способны удовлетворить потребности исполнителей, все же редкие размеры 292 (иначе – 39), а также 352 (иначе – 47) не выпускают серийно. Такие модели возможно получить, только заказав в индивидуальном порядке. Текущая стоимость диэлектрических галош сегодня составляет 750 руб.

Также читайте: Назначение указателей напряжения

Теория

В электромагнетизме поле электрической индукции представляет собой способ, которым электрическое поле влияет на организацию электрических зарядов в данном материале, в частности на смещение зарядов (отсюда обозначение ) и переориентацию электрических диполей.
D→{\ displaystyle {\ vec {D}}} E→{\ displaystyle {\ vec {E}}}D→{\ displaystyle {\ vec {D}}}

В линейной, однородной и изотропной среде

Связь электрического и индукционного полей с диэлектрической проницаемостью в очень простом случае линейного, однородного, изотропного материала и с мгновенной реакцией на изменения электрического поля составляет:

D→знак равноεE→{\ Displaystyle {\ vec {D}} = \ varepsilon {\ vec {E}}}

где обозначает диэлектрическую проницаемость в скалярной форме .
ε{\ Displaystyle \ varepsilon}

В более сложной среде

  • Если материал не изотропен, диэлектрическая проницаемость представляет собой тензор ранга 2, представленный матрицей . В этом случае векторное поле не коллинеарно .ε{\ displaystyle }D→{\ displaystyle {\ vec {D}}}E→{\ displaystyle {\ vec {E}}}
  • Если материал неоднороден, коэффициенты матрицы зависят от координат пространства .εя,j{\ displaystyle \ varepsilon _ {я, j}}ε{\ displaystyle \ left }Икс,y,z{\ displaystyle x, y, z}
  • Если материал не с мгновенным откликом (эти последние среды известны как «идеальные»), коэффициенты матрицы зависят от координат времени или частоты .εяj{\ Displaystyle \ varepsilon _ {я \, j}}ε{\ displaystyle \ left }т{\ displaystyle t}ω{\ displaystyle \ omega}
  • Если материал не является линейным, предыдущее соотношение больше не действует.D→знак равноεE→{\ Displaystyle {\ vec {D}} = \ varepsilon {\ vec {E}}}

Вообще говоря, диэлектрическая проницаемость не является постоянной величиной: она изменяется в зависимости от положения в материале, частоты приложенного поля, влажности, температуры и других параметров. В нелинейном материале диэлектрическая проницаемость может зависеть от напряженности электрического поля.

Кроме того, диэлектрическая проницаемость как функция частоты электрического и индукционного полей может принимать действительные или комплексные значения.

Габаритные размеры

Векторное поле выражается в вольтах на метр ( В м -1 ), а векторное поле выражается в кулонах на квадратный метр ( С м -2 = А с м -2 ).
E→{\ displaystyle {\ vec {E}}}D→{\ displaystyle {\ vec {D}}}

Следовательно, чтобы поддерживать однородность уравнения, величина должна быть выражена в кулонах (то есть в ампер-секундах) на вольт и на метр ( C V -1  м -1 ).
ε{\ Displaystyle \ varepsilon}

Поскольку заряд конденсатора емкостью C в фарадах ( F ) под действием напряжения u в вольтах ( В ) равен q = Cu , единицы связаны соотношением C = F V , C V −1 = F , так что это обычно выражается в фарадах на метр ( Ф / м ).
ε{\ Displaystyle \ varepsilon}

Периодичность проверок

Для диэлектрических калош через каждые 12 месяцев проводят плановые испытания, прикладывая напряжение 3,5 кВ на протяжении 1 мин.

Также читайте: Автоматический ввод резерва — АВР

Кроме этого могут проводиться внеочередные проверки в следующих случаях:

  • в результате падения;
  • после ремонта;
  • после замены отдельных элементов;
  • при возникновении повреждений.

Испытания вспомогательных защитных средств проводятся по утверждённым инструкциям, основные положения из которых гласят:

  1. Механические испытания следует проводить прежде электрических.
  2. Для испытаний привлекаются исключительно квалифицированные специалисты, прошедшие специальную аттестацию.
  3. Пред проверкой необходимо удостовериться в наличии заводской маркировки и целостности изоляционных поверхностей.

При несоответствии испытуемого образца данным условиям, испытания проводиться не могут вплоть до устранения обнаруженных недостатков.

Электрическая прочность силовых кабелей

Самой требовательной к электрической прочности отраслью производства, наверное, является кабельная продукция. В России основным видом кабелей, используемым в силовой энергетике (рассчитаны на номинальное напряжение до 500 кВ), являются маслонаполненные кабели с бумажной изоляцией.

При этом, чем выше номинальное напряжение, на которое они рассчитаны, тем выше вес кабеля. Масло в качестве пропитки используется дегазированное и маловязкое (МН-3, МН-4 и аналоги). Увеличение давления масла приводит к росту электрической прочности масляно-бумажной изоляции. Кабели с давлением 10-15 атмосфер применяются при высокой напряженности, значение прочности достигает 15 кВ/мм.

Что такое диэлектрическая проницаемость

В последние годы маслонаполненные кабели вытесняются кабелями из сшитого полиэтилена (СПЭ-кабели). Они легче, проще в эксплуатации, срок службы при этом такой же. К тому же СПЭ не так чувствительны к перепадам температур и не нуждаются в дополнительном оборудовании, вроде масляных компенсирующих баков (для компенсации избытков масла при различном давлении). Кабели из сшитого полиэтилена гораздо проще монтировать, концевые и соединительные муфты проще в обслуживании.

Что такое диэлектрическая проницаемость

Весь мир развивает именно СПЭ-кабели (XLPE-кабели), это привело к тому, что такие проводники уже заметно лучше по своим параметрам, чем маслонаполненные кабели:

Что такое диэлектрическая проницаемость
Единственным недостатком СПЭ является интенсивное старение, однако, многочисленные исследования всех мировых производителей замедлило этот процесс. Так называемые, триинги, уже не являются причинами пробоя изоляции. Рост энергопотребления в современном мире стимулирует развитие не только источников электроэнергии, но и кабельной продукции, и распределительных устройств. Исследования на тему электрической прочности изоляции являются основным направлением в силовой энергетике.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: