1. Osnovni pojmovi i formule dielektrične konstante (Ε)
Dielektrična konstanta je fizička količina koja karakterizira sposobnost dielektričnog za pohranjivanje troškova u električnom polju, i jedan je od glavnih svojstava izolacijskog materijala, ali obično izolacijski materijali imaju nisku dielektričnu konstantu za smanjenje gubitka signala i smetnje .
(1) Definicija formula dielektrične konstante
Dielektrična konstanta (relativna dielektrična konstanta, Εᵣ) je omjer dielektrične konstante materijala (ε) u svoju vakuum dielektričnu konstantu (Ε₀):
εᵣ=ε/ε₀
Među njima je Ε₀ vakuum dielektrična konstanta, što je otprilike8.854 × 10-12F / m (farad / m).
Relativna dielektrična konstanta (Εᵣ) je bez dimenzija bez vakuuma . vakuuma 1, a zrak je otprilike 1 . 0006, a εᵣ izolacijskih materijala obično je između 2,6).
(2) Formula za odnos sa kapacitacijom
Za paralelne ploče kondenzatore, odnos između kapaciteta (c) i dielektrične konstante je:C=εᵣ⋅ε₀⋅A/d
Među njima je površina elektrode ploče, a d udaljenost između ploča elektrode (debljina izolacije) .
Ova formula ukazuje da je pod iste strukture veće dielektrične konstante i kapacitet, jača sposobnost materijala za skladištenje optužbi .
(3) GUBITAK Srodni: Dielektrični gubitak Tangent (Tan Δ)
Dielektrični gubitak je gubitak energije izolacijskih materijala zbog molekularne histereze polarizacije na električnom polju . Najčešće je zastupljen dielektričnim tangentima gubitka (tan δ) i povezan je s dielektričnom konstantom na sljedeći način:tanδ=ε / ε '
Među njima je ε "pravi dio dielektrične konstante (predstavlja kapacitet za skladištenje energije), a ε" "je imaginarni dio (predstavljajući gubitak) .
Što je manji tan Δ, manji izolacijski gubitak materijala i stabilniji električni performanse (kao što su Etfeov tan Δ od 0 . 003, koji pripada malim materijalima za mršavljenje).
2. Ključni parametri i odnosi pretvorbe izolacione performanse
Osnovni parametri performansi izolacije uključuju izolacijsku čvrstoću, dielektričnu konstantu, dielektrični gubitak, itd. . Ovi parametri zajedno odražavaju izolacijsku sposobnost i stabilnost materijala, a neki se parametri mogu korelirati kroz eksperimente ili empirijske formule .
(1) Otpor izolacije (rINS)
Otpornost izolacije je sposobnost materijala za otpor trenutnim curenjem, mjerenim u Ohms (ω) i povezan je s otporom materijala (ρ) na sljedeći način:RINS=ρ⋅d/A
Među njima je ρ otpornost za jačinu (jedinica: ω · m), D je debljina izolacije i a je provodljiva površina .
Značenje: Što je veća otpornost, veća izolacijska otpornost i bolja izolacijska performansa materijala (poput ETFE-a, čija je resičnost za jačinu obično veća od 10¹⁶¹⁶ · m, pripadnost visokim izolacijskim materijalima) .
(2) Snaga kvarca (Eᵦ)
Snaga kvara je kritična čvrstoća električne polje na kojoj materijal može izdržati električno polje bez razbijanja, mjereno u KV / mm (Kilavolts po milimetarskom), i izračunato pomoću sljedeće formule:Eb=Ub/d
Među njima je uᵦ je napon sloma (kV), a D je debljina izolacije (mm) .
Veća snaga prekida, veće napon koji materijal može izdržati po istoj debljini (na primjer, jačina kvara ETFE je oko . kV / mm, a samo vrlo tanak izolacijski sloj potreban je za ispunjavanje zahtjeva na 600V naponu).
(3) Korelacija između dielektričnog konstanta i gubitka prijenosa signala
U velikom frekvencijskom prijenosu signala gubitak signala () povezan je sa dielektričnim konstantom (Εᵣ) i dielektričnom gubitku (tan δ), a empirijska formula je: ∝f⋅√εr⋅TanΔ
Među njima je f frekvencija signala .
Značaj pretvorbe: Niska Εᵣ i niski tan Δ može značajno smanjiti gubitak signala visoke frekvencije, tako da su niski dielektrični materijali kao što su ETFE pogodni za velike brzine prijenosa signala (kao što su Aerospace i precizna elektronska oprema) .
3. Primer konverzije performansi u praktičnim primjenama (uzimajući ul AWM 10126 žice kao primjer)
UL AWM 10126 žica usvaja ETFE izolaciju (εᵣ≈2.6, tanΔ≈0.003, raščlabova≈25kv / mm), nazivni napon od 600V, radna temperatura od 150 stupnjeva, konverzija izolacije je sljedeća:
(1) Provjera napona kvara: Ako je debljina izolacije 0,1 mm, teorijski napon prekidaUb=Eb⋅D =25 KV / mm × 0,1 mm =2.5 KV, daleko više od ocijenjenog 600V, sa dovoljnom sigurnosnom marginom .
(2) Velika procena gubitka frekvencije: Pri frekvenciji 100MHz, njegov gubitak signala je mnogo niži od visokog dielektričnog materijala (kao što su PVC, sa εᵣ≈3 . 5), čineći ga pogodnim za prijenos signala u preciznim elektroničkim uređajima.
(3) Pretvorba izolacijske otpornosti: Ako je površina dirigenta 10cm², debljina izolacije je 0,1 mm, a Etfe-oveρ≈10¹⁷Ω·m, zatim otpor izolacijeRINS=1017×0.0001/0.001=1016Ω, struja curenja može se zanemariti .
4. Sažetak
Dielektrična konstanta je osnovni pokazatelj kapaciteta za skladištenje energije izolacijskih materijala, koji je direktno povezan sa kapacitivnom i gubitkom . niske dielektrične konstante (poput ETFE) pogodan je za velike frekvencije i scenarije niskog gubitaka .
Pretvaranje izolacionog učinka može kvantitativno procijeniti primjenjivost materijala pod različitim radnim uslovima kroz formule povezane sa parametrima kao što su otpornost, jačina kvara i gubitka (kao što suUL AWM 10126 žica, koji je pogodan za električne priključke za 600V u kompaktnim prostorima i visokotemperaturnim okruženjima zbog njegove niske εᵣ i visoke čvrstoće kvara) .
Konverzija ovih parametara pruža naučnu osnovu za odabir žica i dizajn izolacije, osiguravajući optimizaciju troškova i prostora dok ispunjavaju zahtjeve poput napona i temperature .
