1.Bazični koncepti in formule dielektrične konstante (ε)
Dielektrična konstanta je fizična količina, ki označuje sposobnost dielektrika za shranjevanje nabojev v električnem polju, ki je znana tudi kot dovoljenost, in je eden izmed temeljnih parametrov za merjenje električnih lastnosti izolacijskih materialov. Večja kot je njegova vrednost, močnejša je sposobnost materiala za shranjevanje nabojev, običajno pa imajo izolacijski materiali nizko dielektrično konstanto za zmanjšanje izgube signala in motenj.
(1) Opredelitev formula dielektrične konstante
Dielektrična konstanta (relativna dielektrična konstanta, εᵣ) je razmerje dielektrične konstante materiala (ε) do njegove vakuumske dielektrične konstante (ε₀):
εᵣ=ε/ε₀
Med njimi je ε₀ vakuumska dielektrična konstanta, ki je približno8.854 × 10-12F/m (farad/m).
Relativna dielektrična konstanta (εᵣ) je fizična količina brezdimenzij. Εᵣ vakuuma je 1, εᵣ zraka je približno 1.0006, εᵣ izolacijskih materialov pa je običajno med 2-10 (kot je Etfejev εᵣ približno 2,6).
(2) Formula za razmerje z kapacitivnostjo
Za vzporedne kondenzatorje plošče je razmerje med kapacitivnostjo (c) in dielektrično konstanto:C=εᵣ⋅ε₀⋅A/d
Med njimi je A območje elektrodne plošče, D pa razdalja med ploščami elektrode (debelina izolacijskega materiala).
Ta formula kaže, da je pod isto strukturo večja dielektrična konstanta in kapacitivnost, močnejša je sposobnost materiala za shranjevanje nabojev.
(3) Povezana z izgubo: Tangenta dielektrične izgube (tan δ)
Dielektrična izguba je izguba energije izolacijskih materialov zaradi histereze molekularne polarizacije v električnem polju. Običajno je predstavljen z tangentom dielektrične izgube (tan δ) in je povezan z dielektrično konstanto, kot sledi:TanΔ=ε/ε ′
Med njimi je ε 'dejanski del dielektrične konstante (ki predstavlja zmogljivost shranjevanja energije), ε' 'pa namišljen del (predstavlja izgubo).
Manjši kot je tan δ, manjša je izolacijska izguba materiala in bolj stabilna je električna zmogljivost (kot je Etfe's Tan δ približno 0. 003, ki spada v materiale z nizko izgubo).
2.Kay Parametri in pretvorbena razmerja izolacijske uspešnosti
Ključni parametri izolacijske učinkovitosti vključujejo izolacijsko odpornost, trdnost razčlenitve, dielektrično konstanto, dielektrično izgubo itd. Ti parametri skupaj odražajo izolacijsko sposobnost in stabilnost materialov, nekateri parametri pa se lahko povežejo s poskusi ali empiričnimi formulami.
(1) Izolacijska odpornost (rins)
Izolacijska upornost je sposobnost materiala, da se upira uhajanju toka, merjeno v Ohmi (ω), in je povezan z upornostjo materiala (ρ), kot sledi:Rins=ρ⋅d/A
Med njimi je ρ volumska upornost (enota: ω · m), d je izolacijska debelina in A je prevodna površina.
Pretvorba Pomen: višja kot je upornost, večja je izolacijska odpornost in boljša je izolacijska zmogljivost materiala (na primer ETFE, katerega volumska upornost je običajno večja od 10¹⁶ω · m, ki pripada visokim izolacijskim materialom).
(2) Moč razčlenitve (Eᵦ)
Moč razčlenitve je kritična moč električnega polja, pri kateri lahko material zdrži električno polje, ne da bi se razgradil, meril v KV/mm (kilovolti na milimeter) in izračunano z naslednjo formulo:Eb=Ub/d
Med njimi je Uᵦ razpadna napetost (kV), D pa debelina izolacije (mm).
Pretvorba Pomen: višja kot je trdnost razpada, večja je napetost, ki jo material zdrži pri isti debelini (na primer, trdnost razpada ETFE je približno 20-30 kV/mm, za izpolnjevanje zahtev pri 600V napetosti) pa je potrebna le zelo tanka izolacijska plast).
(3) korelacija med dielektrično konstanto in izgubo prenosa signala
Pri prenosu visokofrekvenčnega signala je izguba signala () povezana z dielektrično konstanto (εᵣ) in dielektrično izgubo (tan δ), empirična formula pa je: ∝f⋅√εr⋅Tanδ
Med njimi je F frekvenca signala.
Pomembnost pretvorbe: Nizka εᵣ in nizka porjavela Δ lahko znatno zmanjšata visokofrekvenčno izgubo signala, zato so nizki dielektrični materiali, kot je ETFE, primerni za scenarije prenosa hitrih signalov (kot sta vesoljska in natančna elektronska oprema).
3. Izvedite pretvorbo uspešnosti v praktičnih aplikacijah (primer jemanje žice UL AWM 10126)
Ul AWM 10126 sprejme izolacijo ETFE (εᵣ≈2.6, tanδ≈ 0. 003, razčlenitev trdnosti Jakoda 25kV/mm), nazivna napetost 600V, delovna temperatura 150 stopinj, pretvorba izolacije je naslednja:
(1) Preverjanje napetosti razpada: Če je debelina izolacije 0. 1mm, teoretična razpadna napetostUb=Eb⋅D {{0}}}} kv/mm × 0.1mm =2. 5kv, veliko višje od ocenjenih 600V, z zadostno varnostno mejo.
(2) Visoka frekvenčna ocena izgube: Pri frekvenci 100MHz je njegova izguba signala precej nižja kot pri visokih dielektričnih materialih (kot je PVC, z εᵣ≈3,5), zaradi česar je primeren za prenos signala v natančnih elektronskih napravah.
(3) Pretvorba izolacijske odpornosti: Če je površina prevodnika 1 0 cm², je debelina izolacije 0,1 mm, ETFE paρ≈10¹⁷Ω·m, nato izolacijska odpornostRins=1017×0.0001/0.001=1016Ω, tok puščanja je mogoče prezreti.
4.Summa
Dielektrična konstanta je jedro kazalca zmogljivosti za shranjevanje energije izolacijskih materialov, ki je neposredno povezana s kapacitivnostjo in izgubo. Nizka dielektrična konstanta (kot je ETFE) je primerna za scenarije z visoko frekvenco in nizko izgubo.
Pretvorba izolacijske zmogljivosti lahko kvantitativno oceni uporabnost materialov v različnih delovnih pogojih s formulami, povezanimi s parametri, kot so odpornost, trdnost razčlenitve in izguba (kot soUl AWM 10126, ki je primeren za 600 V električne povezave v kompaktnih prostorih in visokotemperaturnih okoljih zaradi nizke εᵣ in visoke trdnosti razčlenitve).
Pretvorba teh parametrov zagotavlja znanstveno osnovo za izbiro in oblikovanje žic, kar zagotavlja optimizacijo stroškov in prostora, hkrati pa izpolnjuje zahteve, kot sta napetost in temperatura.
