Диэлектрические потери в жидких диэлектриках

Диэлектрические потери в неполярных жидкостях обусловлены только электропроводностью, если жидкость не содержит примесей с дипольными молекулами. Удельная проводимость нейтральных чистых жидких диэлектриков чрезвычайно мала, благодаря чему малы и диэлектрические потери. Примером может служить тщательно очищенное трансформаторное масло, tgδ которого при частоте 50 Гц составляет около 0,001.

Диэлектрические потери в полярных жидкостях связаны с

дипольно-релаксационной поляризацией. Дипольные молекулы, следуя за изменением электрического поля, поворачиваются в вязкой среде и вызывают потери электрической энергии. Эти потери значительно превосходят потери, обусловленные электропроводностью. Например, полярная жидкость совол имеет при частоте 50 Гц значение tgδ = 0,02.

Потери в полярных жидких диэлектриках зависят от температуры, так как с температурой изменяется вязкость жидкости. Если вязкость жидкости достаточно велика, молекулы не успевают следовать за изменением поля и дипольная поляризация практически исчезает. Диэлектрические потери при этом будут малы. Если вязкость жидкости мала и ориентация молекул происходит без трения, то потери на поляризацию также будут малы. При средней вязкости поляризационные потери могут быть существенными и при некотором значении вязкости имеют максимум (рис. 23).

Применяемые в технике жидкие диэлектрики часто являются полярными или представляют собой смеси неполярных и полярных веществ (например, масляно-канифольные компаунды).

На рис. 23 представлена зависимость tgδ от температуры для

масляно-канифольного компаунда при двух значениях частоты.

Рис. 23. Зависимость tgδ от температуры для масляно-канифольного компаунда

При повышении частоты максимум tgδ смещается в область

более высокой температуры. Это объясняется тем, что большая частота требует меньшего времени релаксации, необходимого для получения максимума угла потерь, а для этого должна быть

меньше вязкость, т.е. выше температура. Минимум значения tgδ на рис. 23 и рис. 24 соответствуют температурам, при которых вязкость жидкости становится настолько малой, что ориентация диполей происходит практически без трения.

Рис. 24. Зависимость мощности ДП и tgδ от температуры и частоты для полярных диэлектриков

Потери в этом случае очень малы. Дальнейшее увеличение tgδ с повышением температуры объясняется ростом потерь на электропроводность. Именно она определяет механизм диэлектрических потерь при повышенных температурах.

Потери возрастают с частотой до тех пор, пока диполи успевают следовать за изменением поля. Когда же частота становится настолько велика, что дипольные молекулы не успевают полностью ориентироваться в направлении поля, то потери становятся постоянными и tgδ уменьшается.