Температурна залежність діелектричних втрат

Діелектричні втрати на електропровідність зумовлені витратами енергії на переміщення вільних носіїв заряду, тому логічно чекати, що температурні залежності діелектричних втрат і електропровідності в цьому випадку описуються однаковими законами. Дійсно, у широкому діапазоні температур tgd =B exp[-(W/кТ)],де W- енергія активації електропровідності.

Температурна залежність релаксаційних втрат визначається видом зв’язаних зарядів, що беруть участь у непружному зміщенні. У ви­падку іонно-релаксаційної поляризації підвищення температури приводить до експоненціального зростання концентрації зв’язаних зарядів, що беруть участь у процесі поляризації, тому релаксаційні втрати також повинні експоненціально зростати у широкому діапазоні темпе­ратур.

У випадку дипольно-релаксаційної поляризації діелектричні втра­ти пов’язані з витратами електричної енергії на орієнтацію полярних молекул. За низьких температур, коли молекули не можуть непружно орієнтуватись в електричному полі, діелектричні втрати малі. В силу підвищення теплової енергії зростає ймовірність переходу молекул над потенціальним бар’єром між положеннями рівноваги, а з підвищенням здат­ності молекул орієнтуватися, зростають і діелектричні втрати. Якщо теплова енергія перевищує висоту бар’єра, то послаблюється фіксуючий вплив бар’єра. Тоді ймовірності переходу з одного положення рівноваги в інше різко зростають і зрівнюються, що призводить до зменшення часу запізнення поляризації та діелектричних втрат.

Таким чином на температурній залеж­ності tgd у випадку дипольно-релаксаційної поляризації повинен спостерігатися релаксаційний максимум, температурне положення якого визначається періодом власних коливань t_ο, висотою бар’єра W і частотою змінного w? (відповідно формули T_m = W/k ln(wt_ο)).

При спонтанній поляризації найбільший вклад у діелектричні втра­ти вносять процеси переполяризації доменів у силу гістерезисного характеру. Ці втрати, як і дипольно-релаксаційні, у залежності від тем­ператури мають максимум, положення якого, однак, не залежить від час­тоти прикладеної напруги.

Температурна залежність іонізаційних втрат, що виникають при напрузі, вищій за напругу виникнення часткових розрядів (U>U_вчр), зумовлена температурними залежностями e_гтвердого діелектрика та напруги пробою газу в порах. У відкритих, сполучених із зовнішнім середовищем порах спостерігається ріст іонізаційних втрат, пов’язаний зі зниженням пробивної напруги. У закритих порах іонізаційні втрати слабко змінюються з температурою.

Для аналізу сукупності процесів, що супровод­жуються втратами енергії реальному діелектрику, використовують принцип суперпозиції. На рис. 5 зображено температурні залежності тангенса кута діелектричних втрат для основних класів діелектриків.