1. Основные понятия и формулы диэлектрической постоянной (ε)
Диэлектрическая постоянная - это физическая величина, которая характеризует способность диэлектрика хранить заряды в электрическом поле, также известную как диэлектрическую проницаемость, и является одним из основных параметров для измерения электрических свойств изоляционных материалов ., тем больше его значение, тем сильнее материал для хранимых, но обычно не имеет никаких стержней.
(1) Формула определения диэлектрической постоянной
Диэлектрическая постоянная (относительная диэлектрическая постоянная, εᵣ) является соотношением диэлектрической проницаемости материала (ε) к его вакуумной диэлектрической постоянной (ε₀):
εᵣ=ε/ε₀
Среди них ε₀ - вакуумная диэлектрическая постоянная, которая приблизительно8.854 × 10-12F/M (Farad/M.).
Относительная диэлектрическая постоянная (εᵣ) представляет собой безразмерную физическую величину . вакуума составляет 1, εᵣ воздуха примерно 1 . 0006, а εᵣ изоляционных материалов обычно находится между {{3} (таковым, как εᵣ около 2.6).
(2) формула для отношений с емкостью
Для конденсаторов с параллельными пластинами взаимосвязь между емкостью (C) и диэлектрической постоянной является:C=εᵣ⋅ε₀⋅A/d
Среди них a - это площадь электродной пластины, а D - расстояние между электродными пластинами (толщина изоляционного материала) .
Эта формула указывает на то, что при той же структуре, чем больше диэлектрическая постоянная и емкость, тем сильнее способность материала хранить заряды .
(3) Связанная потеря: диэлектрическая потери тангенс (TAN δ)
Диэлектрическая потеря - это потеря энергии изоляционных материалов из -за гистерезиса молекулярной поляризации в электрическом поле .. Обычно это представлена диэлектрической потерей Tangent (Tan δ) и связана с диэлектрической постоянной следующим образом:tanΔ {{0} ε/ε ′
Среди них ε 'является реальной частью диэлектрической постоянной (представляющая емкость хранения энергии), а ε' ' - воображаемая часть (представляющая потерю) .
Чем меньше загара, тем меньше потеря изоляции материала и тем более стабильна электрическая производительность (например, tan δ Etfe около 0 . 003, который принадлежит к материалам с низкими потерями).
2. параметры ключей и отношения конверсии производительности изоляции
Параметры ядра производительности изоляции включают сопротивление изоляции, прочность на расщепление, диэлектрическую постоянную, диэлектрическую потерю и т. Д. . Эти параметры в совокупности отражают способность изоляции и стабильность материалов, и некоторые параметры могут быть коррелированы с помощью экспериментов или эмпирических формул.
(1) Сопротивление изоляции (rинс)
Сопротивление изоляции - это способность материала сопротивляться утечке тока, измеренную в Ом (ω), и связана с удельным сопротивлением материала (ρ) следующим образом:Rинс=ρ⋅d/A
Среди них ρ - удельное сопротивление объема (единица: ω · м), D - толщина изоляции, а a - площадь проводящей поверхности .
Значение преобразования: Чем выше удельное сопротивление, тем выше сопротивление изоляции и чем лучше изоляционные характеристики материала (например, ETFE, удельное сопротивление объема которого обычно превышает 10⁶ω · M, принадлежащий к высокотезоляционным материалам) .
(2) Сила разрыва (eᵦ)
Прочность на расщепление - это критическая прочность на электрическом поле, при котором материал может выдерживать электрическое поле, не будучи разбитым, измерено в кВ/мм (киловолты на миллиметр) и рассчитывается с использованием следующей формулы:Eb=Ub/d
Среди них uᵦ - это напряжение разбивки (кВ), а D - толщина изоляции (мм) .
Значение преобразования: чем выше прочность разрушения, тем выше напряжение, которое материал может выдержать при той же толщине (например, прочность на расщепление ETFE составляет около 20-30 кВ/мм, и требуется только очень тонкий изоляционный слой для удовлетворения требований при 600 В).}}}}}}}}}}}}}}}
(3) Корреляция между диэлектрической постоянной и потерей передачи сигнала
При высокочастотной передаче сигнала потеря сигнала () связана с диэлектрической постоянной (εᵣ) и диэлектрической потерей (TAN δ), а эмпирическая формула составляет: ∝f⋅√εr⋅tanδ
Среди них F - частота сигнала .
Значение преобразования: низкий εᵣ и низкий TAN δ могут значительно снизить потерю высокочастотных сигналов, поэтому низкие диэлектрические материалы, такие как ETFE, подходят для высокоскоростных сценариев передачи сигнала (такие как аэрокосмическое и точное электронное оборудование) .
3. Пример преобразования производительности в практических приложениях (в качестве примера принимает UL AWM 10126)
UL AWM 10126 Провод Принимает изоляцию ETFE (εᵣ≈2,6, tanΔ≈0,003, прочность на расщепление по 4,25 кВ/мм), номинальное напряжение 600 В, рабочая температура 150 градусов, преобразование производительности изоляции следующим образом:
(1) Проверка напряжения разрушения: если толщина изоляции составляет 0,1 мм, теоретическое напряжение разрушенияUb=Eb⋅d =25 кВ/мм × 0,1 мм =2.5 кВ, намного выше, чем рейтинг 600 В, с достаточным количеством безопасности .
(2) Оценка высокочастотных потерь: на частоте 100 МГц потери сигнала намного ниже, чем у высоких диэлектрических материалов (таких как ПВХ, с εᵣ≈3 . 5), что делает его подходящим для передачи сигнала в точных электронных устройствах.
(3) Преобразование сопротивления изоляции: если площадь поверхности проводника составляет 10 см², толщина изоляции составляет 0,1 мм, а ETFEρ≈10¹⁷Ω·m, затем сопротивление изоляцииRинс=1017×0.0001/0.001=1016Ω, ток утечки можно игнорировать .
4. резюме
Диэлектрическая постоянная является индикатором ядра индикатора энергии хранения изоляционных материалов, которая напрямую связана с емкостью и потерей . Низкая диэлектрическая постоянная (например, ETFE) подходит для высокочастотных и низких сценариев потери .
Преобразование производительности изоляции может количественно оценить применимость материалов в различных условиях труда с помощью формул, связанных с такими параметрами, как сопротивление, прочность на расщепление и потери (например, какUL AWM 10126 Провод, который подходит для электрических соединений 600 В в компактных пространствах и высокотемпературных средах из-за его низкой εᵣ и высокой прочности расщепления) .
Преобразование этих параметров обеспечивает научную основу для выбора проволоки и дизайна изоляции, обеспечивая оптимизацию затрат и пространства при выполнении требований, таких как напряжение и температура .
