1. Základné koncepty a vzorce dielektrickej konštanty (ε)
Dielektrická konštanta je fyzikálne množstvo, ktoré charakterizuje schopnosť dielektrika ukladať náboje v elektrickom poli, tiež známe ako permitivita, a je jedným z hlavných parametrov na meranie elektrických vlastností izolačných materiálov {. väčšia jeho hodnota, posilňovaná schopnosť materiálu, ale zvyčajne izolačné materiály majú tendenciu mať konštantnú stratu s konštantnou dielovou látkou {
(1) Definícia vzorec dielektrickej konštanty
Dielektrická konštanta (relatívna dielektrická konštanta, εᵣ) je pomer dielektrickej konštanty materiálu (ε) k jej vákuovej dielektrickej konštante (ε₀):
εᵣ=ε/ε₀
Medzi nimi je ε₀ vákuová dielektrická konštanta, ktorá je približne8.854 × 10-12F/m (farad/m).
Relatívna dielektrická konštanta (εᵣ) je bezrozmerné fyzikálne množstvo . εᵣ vákua je 1, εᵣ vzduchu je približne 1 {. 0006 a εᵣ izolačných materiálov je zvyčajne medzi 2-10 (ako je ETFE εᵣ asi 2,6).
(2) vzorec pre vzťah s kapacitou
V prípade kondenzátorov paralelných doštičiek je vzťah medzi kapacitanciou (C) a dielektrickou konštantou:C=εᵣ⋅ε₀⋅A/d
Medzi nimi je oblasť elektródovej dosky a d je vzdialenosť medzi elektródovými doskami (hrúbka materiálu izolácie) .
Tento vzorec naznačuje, že pod rovnakou štruktúrou, čím väčšia je dielektrická konštanta a kapacita, tým silnejšia je schopnosť materiálu ukladať poplatky .
(3) Strata súvisiace: Dielektrická strata Tangent (Tan A)
Dielektrická strata je strata energie izolačných materiálov v dôsledku hysterézy molekulárnej polarizácie v elektrickom poli . je bežne predstavovaná dielektrickou stratou Tangent (Tan A) a súvisí s dielektrickou konštantou nasledovne:tanA=ε/ε ′
Medzi nimi je skutočná časť dielektrickej konštanty (predstavujúca kapacitu ukladania energie) a ε '' je imaginárna časť (predstavujúca stratu) .
Čím menšie je opálenie, tým menšia je strata izolácie materiálu a tým stabilnejšia je elektrická výkonnosť (napríklad ETFE's Tan δ asi 0 . 003, ktorá patrí do materiálov s nízkym stratou).
2. Kľúčové parametre a konverzné vzťahy izolácie výkonu
Medzi základné parametre izolačného výkonu patrí izolačný odpor, pevnosť rozkladu, dielektrická konštanta, dielektrická strata atď.
(1) Izolačná rezistencia (rzjazd)
Izolačný odpor je schopnosť materiálu odolávať úniku prúdu, meraného v ohmoch (co) a súvisí s odporom materiálu (ρ) takto:Rzjazd=ρ⋅d/A
Medzi nimi je ρ odporu objemu (jednotka: Ω · m), D je hrúbka izolácie a A je vodivosť povrchovej plochy .
Konverzný význam: Čím vyšší je odpor, tým vyšší je izolačný odpor a čím lepší je izolačný výkon materiálu (ako je ETFE, ktorého odporový odpor je zvyčajne väčší ako 10⁶Ω · m, patriaci k vysokým izolačným materiálom) .
(2) Sila poruchy (Eᵦ)
Pevnosť rozkladu je kritická sila elektrického poľa, pri ktorej materiál vydrží elektrické pole bez rozkladu, merané v KV/mm (kilovolty na milimeter) a vypočítané pomocou nasledujúceho vzorca:Eb=Ub/d
Medzi nimi je Uᵦ rozkladné napätie (KV) a D je hrúbka izolácie (mm) .
Konverzia Význam: Čím vyššia je pevnosť rozkladu, tým vyššie napätie, ktoré materiál môže vydržať pri rovnakej hrúbke (napríklad, sila rozpadu ETFE je asi {{}} kv/mm, a na splnenie požiadaviek pri 600 V napätie je potrebná iba veľmi tenká izolačná vrstva) {}}
(3) Korelácia medzi dielektrickou konštantou a stratou prenosu signálu
Pri vysokofrekvenčnom prenose signálu je strata signálu () spojená s dielektrickou konštantou (εᵣ) a dielektrickou stratou (Tan A) a empirickým vzorcom je: ∝f⋅√εr⋅tanA
Medzi nimi je frekvencia signálu .
Význam konverzie: Nízka εᵣ a nízka opálenie môžu významne znížiť vysokofrekvenčnú stratu signálu, takže nízke dielektrické materiály, ako je ETFE, sú vhodné pre scenáre vysokorýchlostného prenosu signálu (napríklad letecký a presný elektronický zariadenia) .
3. Príklad konverzie výkonnosti v praktických aplikáciách (ako príklad užívajte drôt UL AWM 10126)
UL AWM 10126 drôt Osvojuje si izoláciu ETFE (εᵣ22,6, Tan50,003, pevnosť rozkladu 24 kV/mm), menovité napätie 600 V, prevádzková teplota 150 stupňov, konverzia izolačného výkonu je nasledovná:
(1) Overenie rozkladného napätia: Ak je hrúbka izolácie 0,1 mm, teoretické rozkladné napätieUb=Eb⋅d =25 kv/mm × 0,1 mm =2.5 kv, omnoho vyššie ako hodnotené 600 V, s dostatočným bezpečnostným okrajom .
(2) Odhad vysokej frekvenčnej straty: Pri frekvencii 100 MHz je jeho strata signálu oveľa nižšia ako u vysokých dielektrických materiálov (ako je PVC, s εᵣ3 . 5), čo je vhodný na prenos signálu v presných elektronických zariadeniach.
(3) Konverzia izolačného odporu: Ak je povrchová plocha vodiča 10 cm², hrúbka izolácie je 0,1 mm a ETFE'sρ≈10¹⁷Ω·m, potom izolačný odporRzjazd=1017×0.0001/0.001=1016Ω, únikový prúd možno ignorovať .
4. zhrnutie
Dielektrická konštanta je jadrom indikátorom kapacity izolačných materiálov energie, ktorá priamo súvisí s kapacitou a stratou . Nízka dielektrická konštanta (napríklad ETFE) je vhodná pre scenáre vysokofrekvencie a nízkej straty .
Konverzia izolačného výkonu môže kvantitatívne vyhodnotiť uplatniteľnosť materiálov za rôznych pracovných podmienok prostredníctvom vzorcov súvisiacich s parametrami, ako je odpor, sila rozkladu a strata (napríkladUL AWM 10126 drôt, čo je vhodné pre elektrické pripojenia 600 V v kompaktných priestoroch a prostrediach s vysokým teplotou kvôli jeho nízkej εᵣ a vysokej sile rozkladu) .
Konverzia týchto parametrov poskytuje vedecký základ pre návrh na výber a izoláciu, zabezpečuje optimalizáciu nákladov a priestoru a zároveň spĺňa požiadavky, ako je napätie a teplota .
