Условие задачи
Расчет потерь в образце диэлектрика при переменном и постоянном напряжении. Расчет схем замещения диэлектрика.
К плоскому конденсатору прямоугольной формы, с пластинами шириной а и длиной b, приложено напряжение U с частотой f. Между обкладками конденсатора расположен диэлектрический слой толщиной h с относительной диэлектрической проницаемостью εr. Удельное объемное сопротивление диэлектрика ρv, удельное поверхностное сопротивление ρS и тангенс угла диэлектрических потерь tgδ.
Определить ток утечки, мощность потери и диэлектрические потери при включении конденсатора на постоянное напряжение.
Определить удельные диэлектрические потери при включении того же конденсатора на переменное напряжение с действующим значением U промышленной частоты.
Построить упрощенную схему замещения реального диэлектрика, рассчитать ее и построить векторную диаграмму.
Таблица 1. Исходные данные
Ответ
В цепях постоянного напряжения через диэлектрик длительно протекает незначительный ток, обусловленный движением свободных зарядов.
Он называется током сквозной проводимости Iск или током утечки. Ток утечки равен сумме объемного IV и поверхностного токов IS. Токи IV и IS определяются величиной приложенного напряжения и сопротивлением диэлектрика, объёмным или поверхностным соответственно (рисунок 1).
Найдем объемное и поверхностное сопротивления:
