1. grunnleggende konsepter og formler av dielektrisk konstant (ε)
Dielektrisk konstant er en fysisk mengde som kjennetegner en dielektrik interferens .
(1) Definisjonsformel for dielektrisk konstant
Den dielektriske konstanten (relativ dielektrisk konstant, εᵣ) er forholdet mellom materialets dielektriske konstant (ε) og dens vakuumdielektriske konstant (ε₀):
εᵣ=ε/ε₀
Blant dem er ε₀ den vakuumdielektriske konstanten, som er omtrent8.854 × 10-12F/M (Farad/M.).
Den relative dielektriske konstanten (εᵣ) er en dimensjonsløs fysisk mengde . εᵣ av vakuum er 1, εᵣ av luft er omtrent 1 . 0006, og εᵣ isolerende materialer er vanligvis mellom 2-10 (som etfe ᵣ av {}}} (som etfe.
(2) formel for forholdet til kapasitans
For parallelle platekondensatorer er forholdet mellom kapasitans (C) og dielektrisk konstant:C=εᵣ⋅ε₀⋅A/d
Blant dem er A området til elektrodeplaten, og D er avstanden mellom elektrodeplatene (isolasjonsmaterialtykkelse) .
Denne formelen indikerer at under samme struktur, jo større dielektrisk konstant og kapasitans, jo sterkere materialets evne til å lagre ladninger .
(3) Tap relatert: dielektrisk tap tangent (solbrun Δ)
Dielektrisk tap er energitapet av isolerende materialer på grunn av molekylær polarisasjonshysterese i et elektrisk felt . Det er ofte representert av det dielektriske tapet (Tan Δ) og er relatert til den dielektriske konstanten som følger:tanΔ=ε/ε ′
Blant dem er ε 'den virkelige delen av den dielektriske konstanten (som representerer energilagringskapasitet), og ε' 'er den imaginære delen (som representerer tap) .
Jo mindre brunfarge Δ, desto mindre isolasjonstap av materialet, og desto mer stabilt er den elektriske ytelsen (for eksempel ETFEs solbrune Δ på ca. 0 . 003, som tilhører materialer med lite tap).
2. nøkkelparametere og konverteringsrelasjoner av isolasjonsytelse
Kjerneparametrene for isolasjonsytelse inkluderer isolasjonsmotstand, nedbrytningsstyrke, dielektrisk konstant, dielektrisk tap, etc . Disse parametrene reflekterer samlet isolasjonsevne og stabilitet av materialer, og noen parametere kan korreleres gjennom eksperimenter eller empiriske formulas .}}}}}}
(1) Isolasjonsmotstand (rins)
Isolasjonsmotstand er evnen til et materiale til å motstå gjeldende lekkasje, målt i ohm (ω), og er relatert til materialets resistivitet (ρ) som følger:Rins=ρ⋅d/A
Blant dem er ρ volumresistiviteten (enhet: ω · m), D er isolasjonstykkelsen, og A er det ledende overflatearealet .
Konvertering Betydning: jo høyere resistivitet, jo høyere isolasjonsmotstand og jo bedre er isolasjonsytelsen til materialet (for eksempel ETFE, hvis volumresistivitet vanligvis er større enn 10⁶ω · m, som tilhører høye isolasjonsmaterialer) .
(2) Nedbrytningsstyrke (Eᵦ)
Nedbrytningsstyrken er den kritiske elektriske feltstyrken der et materiale tåler et elektrisk felt uten å bli ødelagt, målt i KV/mm (kilovolt per millimeter) og beregnet ved bruk av følgende formel:Eb=Ub/d
Blant dem er Uᵦ nedbrytningsspenningen (KV), og D er isolasjonstykkelsen (mm) .
Konverterings betydning: Jo høyere nedbrytningsstyrke, jo høyere er spenningen som materialet tåler i samme tykkelse (for eksempel nedbrytningsstyrken til ETFE er omtrent 20-30 kv/mm, og bare et veldig tynt isolasjonslag er nødvendig for å oppfylle kravene på 600V spenning) .
(3) Korrelasjonen mellom dielektrisk konstant og signaloverføringstap
I høyfrekvent signaloverføring er signaltap () relatert til dielektrisk konstant (εᵣ) og dielektrisk tap (solbrun Δ), og den empiriske formelen er: ∝f⋅√εr⋅TanΔ
Blant dem er F signalfrekvensen .
Konverterings betydning: Lav εᵣ og lav solbrun Δ kan redusere høyfrekvent signaltap, så lave dielektriske materialer som ETFE er egnet for høyhastighets signaloverføringsscenarier (for eksempel luftfart og presisjon elektronisk utstyr) .
3. Eksempel på ytelseskonvertering i praktiske applikasjoner (tar UL AWM 10126 Wire som eksempel)
UL AWM 10126 Wire Vedtar ETFE -isolasjon (εᵣ≈2.6, tanΔ≈0.003, nedbrytningsstyrke25kv/mm), nominell spenning på 600V, driftstemperatur på 150 grader, er isolasjonsytelsen konvertering som følger:
(1) Verifisering av nedbrytningsspenning: Hvis isolasjonstykkelsen er 0,1 mm, er den teoretiske nedbrytningsspenningenUb=Eb⋅d =25 kv/mm × 0.1mm =2.5 kv, langt høyere enn den nominelle 600V, med tilstrekkelig sikkerhetsmargin .
(2) estimering av høyt frekvenstap: Ved en frekvens på 100MHz er signaletapet mye lavere enn for høye dielektriske materialer (for eksempel PVC, med en εᵣ≈3 . 5), noe som gjør det egnet for signaloverføring i presisjonselektroniske enheter.
(3) Konvertering av isolasjonsmotstand: Hvis overflatearealet til lederen er 10 cm², er isolasjonstykkelsen 0,1 mm, og ETFE -eneρ≈10¹⁷Ω·m, så isolasjonsmotstandenRins=1017×0.0001/0.001=1016Ω, lekkasjestrømmen kan ignoreres .
4. sammendrag
Den dielektriske konstanten er kjerneindikatoren for energilagringskapasiteten til isolerende materialer, som er direkte relatert til kapasitans og tap . lav dielektrisk konstant (for eksempel ETFE) er egnet for høyfrekvente og lave tapsscenarier .
Konvertering av isolasjonsytelse kan kvantitativt evaluere anvendeligheten av materialer under forskjellige arbeidsforhold gjennom formler relatert til parametere som motstand, nedbrytningsstyrke og tap (som for eksempelUL AWM 10126 Wire, som er egnet for 600V elektriske tilkoblinger i kompakte rom og miljøer med høy temperatur på grunn av dets lave εᵣ og høye nedbrytningsstyrke) .
Konvertering av disse parametrene gir et vitenskapelig grunnlag for valg av tråd og isolasjonsdesign, og sikrer kostnads- og romoptimalisering mens du oppfyller krav som spenning og temperatur .
