1. peruskonseptit ja dielektrisen vakion kaavat (ε)
Dielectric constant is a physical quantity that characterizes the ability of a dielectric to store charges in an electric field, also known as permittivity, and is one of the core parameters for measuring the electrical properties of insulating materials. The larger its value, the stronger the material's ability to store charges, but usually insulating materials tend to have a low dielectric constant to reduce signal loss and häiriöt .
(1) Dielektrisen vakion määritelmäkaava
Dielektrisyysvakio (suhteellinen dielektrinen vakio, εᵣ) on materiaalin dielektrisen vakion (ε) suhde tyhjödielektriseen vakioon (ε₀):
εᵣ=ε/ε₀
Niiden joukossa ε₀ on tyhjiödielektrinen vakio, joka on suunnilleen8.854 × 10-12F/m (Farad/M).
Suhteellinen dielektrinen vakio (εᵣ) on mitaton fysikaalinen määrä . Vakuumin εᵣ on 1, ilman εᵣ on noin 1 . 0006 ja eristävien materiaalien εᵣ, yleensä välillä 2-10 (kuten ETFE: n εᵣ noin 2,6).
(2) kaava suhteeseen kapasitanssiin
Rinnakkaislevyn kondensaattoreille kapasitanssin (C) ja dielektrisen vakion välinen suhde on:C=εᵣ⋅ε₀⋅A/d
Niiden joukossa A on elektrodilevyn pinta -ala ja D on etäisyys elektrodilevyjen (eristysmateriaalin paksuuden) välillä .
Tämä kaava osoittaa, että samassa rakenteessa mitä suurempi dielektrinen vakio ja kapasitanssi, sitä vahvempi materiaalin kyky tallentaa maksuja .
(3) LÄHETYKYSVALAISU: Dielektrinen häviö Tangentti (tan Δ)
Dielektrinen häviö on eristävien materiaalien energiahäviö, joka johtuu molekyylin polarisaatiohystereesistä sähkökentällä . sitä edustaa yleensä dielektrinen menetys tangentti (tan Δ) ja liittyy dielektriseen vakioon seuraavasti:TanA=ε/ε ′
Niiden joukossa ε 'on dielektrisen vakion todellinen osa (joka edustaa energian varastointikapasiteettia) ja ε' 'on kuvitteellinen osa (edustaa häviötä) .
Mitä pienempi tan δ, sitä pienempi materiaalin eristyshäviö ja sitä vakaampi sähköinen suorituskyky (kuten ETFE: n tan δ, noin 0 . 003, joka kuuluu alhaiseen häviömateriaaliin).
2. avainparametrit ja eristyksen suorituskyvyn muuntosuhteet
Eristyksen suorituskyvyn ydinparametreihin sisältyy eristysvastus, erittelylujuus, dielektrinen vakio, dielektrinen häviö jne. . Nämä parametrit heijastavat kollektiivisesti materiaalien eristyskykyä ja stabiilisuutta, ja jotkut parametrit voidaan korreloida kokeiden tai empiiristen kaavojen kautta . kautta .
(1) eristysvastus (Rnoste)
Eristyskestävyys on materiaalin kyky vastustaa virranvuotoa, mitattu ohmeina (ω) ja liittyy materiaalin resistiivisyyteen (ρ) seuraavasti:Rnoste=ρ⋅d/A
Niiden joukossa ρ on äänenvoimakkuuden resistiivisyys (yksikkö: ω · m), d on eristyksen paksuus ja A on johtava pinta -ala .
Muutos merkitys: Mitä suurempi resistiivisyys, sitä suurempi eristysvastus ja sitä parempi materiaalin eristyssuorituskyky (kuten ETFE, jonka tilavuuden resistiivisyys on yleensä suurempi kuin 10¹⁶ω · m, joka kuuluu korkeisiin eristysmateriaaleihin) .
(2) hajoamislujuus (Eᵦ)
Jakautumislujuus on kriittinen sähkökentän lujuus, jolla materiaali kestää sähkökenttää jakautumatta, mitattuna KV/mm (kilovoltit millimetriä kohti) ja laskettuna seuraavaa kaavaa käyttämällä:Eb=Ub/d
Niiden joukossa Uᵦ on hajoamisjännite (KV) ja D on eristyksen paksuus (mm) .
MUUNNOSTAMINEN: Mitä suurempi jakautumislujuus, sitä suurempi jännite, jonka materiaali kestää samalla paksuudella (esimerkiksi ETFE: n jakautumislujuus on noin 20-30 kv/mm, ja vain erittäin ohut eristyskerros tarvitaan vaatimusten täyttämiseksi 600 V jännitteellä) .} vastaamiseksi) .}
(3) Dielektrisen vakion ja signaalin lähetyshäviön välinen korrelaatio
Suurtaajuisessa signaalin lähetyksessä signaalin menetys () liittyy dielektriseen vakioon (εᵣ) ja dielektriseen häviöön (tan Δ), ja empiirinen kaava on: ∝f⋅√εr⋅tanδ
Niiden joukossa f on signaalitaajuus .
Muutoksen merkitys: Matala εᵣ ja matala tan δ voivat vähentää merkittävästi korkeataajuista signaalin menetystä, joten alhaiset dielektriset materiaalit, kuten ETFE, sopivat nopeaan signaalinsiirtoskenaarioihin (kuten ilmailu- ja tarkkuuselektronisiin laitteisiin) .}}}}}}}}}}}}}}
3. Esimerkki suorituskyvyn muuntamisesta käytännön sovelluksissa (esimerkki UL AWM 10126 -johdon ottaminen)
UL AWM 10126 -johto Hyväksyttää ETFE -eristyksen (εᵣ≈2,6, TanAÄ 0,003, jakautumislujuus 25kV/mm), nimellisjännite 600 V, käyttölämpötila 150 astetta, eristyksen suorituskyvyn muuntaminen on seuraava:
(1) Jakautumisjännitteen todentaminen: Jos eristyksen paksuus on 0,1 mm, teoreettinen hajoamisjänniteUb=Eb⋅d =25 kv/mm × 0,1 mm =2.5 kv, paljon korkeampi kuin nimellis 600 V, riittävällä turvamarginaalilla .
(2) Korkean taajuuden häviöiden arviointi: 100MHz: n taajuudella sen signaalin menetys on paljon pienempi kuin korkean dielektristen materiaalien (kuten PVC, εᵣ≈3 . 5) kanssa, mikä sopii signaalin lähettämiseen tarkkuuselektronisissa laitteissa.
(3) Eristyskestävyyden muuntaminen: Jos johtimen pinta -ala on 10 cm², eristyksen paksuus on 0,1 mm ja ETFE: nρ≈10¹⁷Ω·m, sitten eristysvastusRnoste=1017×0.0001/0.001=1016Ω, vuotovirta voidaan sivuuttaa .
4. yhteenveto
Dielektrinen vakio on eristävien materiaalien energian varastointikapasiteetin ydinosoitus, joka liittyy suoraan kapasitanssiin ja häviöön . matala dielektrisyysvakio (kuten ETFE) sopii korkean taajuuden ja matalan menetyksen skenaarioihin .
Eristyksen suorituskyvyn muuntaminen voidaan arvioida kvantitatiivisesti materiaalien sovellettavuutta erilaisissa työolosuhteissa parametreihin liittyvien kaavojen kautta, kuten vastus, hajoamislujuus ja häviö (kuten kutenUL AWM 10126 -johto, joka sopii 600 V: n sähköyhteyksiin kompakteissa tiloissa ja korkean lämpötilan ympäristöissä sen alhaisen εᵣ: n ja suuren hajoamisvoiman vuoksi) . johtuen
Näiden parametrien muuntaminen tarjoaa tieteellisen perustan johdinvalinta- ja eristyssuunnittelulle, varmistamalla kustannukset ja avaruusoptimointi samalla kun täyttävät vaatimukset, kuten jännite ja lämpötila .
