Қатты диэлектриктердегі диэлектрлік шығындар

әртүрлі: бұл заттарда диэлектрлік шығындардың барлық түрлері болуы 
мүмкін.
Қатты заттардағы диэлектрлік шығындарын қарастыру үшін 
диэлектриктерді төрт топқа бөлуге болады; молекулалы құрылымды 
диэлектриктер, ионды құрылымды диэлектриктер, сегнетоэлектриктер және 
біртекті емес құрылымды диэлектриктер.
Молекулалы құрылымды диэлектриктегі диэлектрлік шығындар 
молекулалар түріне тәуелді.
Полярлы емес молекулалар жағдайында, қоспалары жоқ заттардағы 
диэлектрлік шығындар өте аз болады. Мұндай диэлектриктерге күкірт, 
парафин, нейтралды полимерлер - полиэтилен, политетрафторэтилен, 
полистирол және т.б. Осы заттардың диэлектрлік шығындары төмен 
болғандықтан, жоғары жиілікте қолданатын заттар болып табылады.
Полярлы молекулалары бар диэлектриктер техникада кеңінен қолданы-
латын органикалық заттар, мысалы, целлюлоза негізіндегі (қағаз, картон, т.б.), 
полярлы 
полимерлер: 
полиметилметакрилат 
(органикалық 
шыны), 
полиамидтер 
(капрон, 
т.б.), 
полиуретандар, 
каучук 
(эбонит), 
фенолформальдегидтик шайырлар (бакелит және т.б.) целлюлозаның эфирлері 
(ацетилцеллюлоза, т.б.) – кейбір басқа материалдар. Осылардың барлығында 
дипольды – релаксациялық өрістену өткендігінен диэлектрлік шығынының 
мағынасы зор болады.
Бұл диэлектрлік шығындар температураға тәуелді; кейбір температурада 
шығынның максимумы мен минимумы табылады; минимумнан кейінгі 
шығынның өсуі, өтпе электр өткізгіштіктің шығындарының өсуімен түсін-
діріледі.

3.6 Сурет - Әртүрлі жиілікте өтетін құрғатылған қағаздың tgδ – ның 
температураға қатынасы
3.6 Суретте қағазға арналған tgδ – ның температураға қатынасының 
қисықтары келтірілген.
Ионды құрылымды қатты заттардың диэлектрлік шығындары тордағы 
иондардың тығыз орналасу ерекшеліктерімен байланысты. Иондардың тығыз 
орналасқан торларды бұзатын қоспалардың болмаған кезінде кристаллды 
құрылымды заттарда диэлектрлік шығындар өте аз. Жоғарылаған темпера-
туралар кезінде, мұндай заттарда өтпе электр өткізгіштіктен шығындар пайда 
болады. Мұндай типті заттарға көптеген кристаллды органикалық емес қосын-
дылар жатады, олардың өндірісте пайдаланатын электротехникалық 
керамикада маңызы зор. Мысалға ультрафарфор құрамына кіретін корунд 
(AL
2
O
3
).
Кристалды құрылымды иондары тығыз емес диэлектриктерге диэлектрлік 
шығынды өсіретін релаксациялық өрістенумен мінезделетін кристалдық зат-
тар жатады, мысалы, оқшауламалы фарфор құрамына кіретін муллит, 
кордиерит – жылулық ұлғаю коэффициенті төмен керамиканың (күйіктас) 
компоненті, β – глинозем, γ – глинозем, циркон минералы және т.б.
Электрокерамиканың көп түрлерінде температура жоғарылаған сайын 
релаксациялық өрістенуде иондардың саны өсе беретіндіктен, tgδ – ның 
максимумы болмайды және температураға тәуелдігі экспонента заңымен өсе 
береді.
 
3.7 Сурет - Титан қомдығы бар керамиканың жиілік 50 Гц кезіндегі 
tgδ – ның температураға қатынасы
Ионды құрылымды аморфты заттар әйнектерде диэлектрлік шығындар 
өрістену құбылысымен және электр өткізгіштің бар болуымен байланысты.

Әйнектердегі диэлектрлік шығындар механизмін қарастыра отырып, 
келесі шығындарды ажырата білу қажет:
а) - температурадан аз тәуелді және жиілікке тура пропорционалды 
жоғарылайтын шығындар (tgδ жиілікке тәуелді емес).
б)- температурамен экспоненциалды функция заңы бойынша өсетін 
және жиілікке аз тәуелді (tgδ жиіліктің жоғарылуынан төмендейді).
Бірінші түрге жататын шығындар релаксациялық өрістенумен 
бейімделеді және барлық техникалық әйнектерде қатты білінеді. Таза кварц 
шынысының релаксациялық шығыны өте аз болады. Балқытылған кварцқа 
қоспа қосса онда ішкі құрылысының өзгеруіне тиіс диэлектрлік шығын 
ұлғаяды. Термиялық өңдеу (күйдіру немесе шынықтыру) шынының 
құрылымын өзгертеді, ол келіп диэлектрлік шығынға үлкен әсер етеді.
Екінші түрге жататын шығындар әлсіз байланысқан иондардың 
қозғалыстарымен келтіріледі және электрөткізгішпен бейімделген шығындар 
ретінде қарастырылады. Мұндай шығындар, негізде 50 – 100
0
С – тан жоғары 
температурада табылады.
Сегнетоэлектриктегі диэлектрлік 
шығындар, 
қарапайым 
диэлектриктердегі 
шығындарға 
қарағанда 
жоғары 
болады, 
сегнетоэлектриктерінің ерекшелігі, бұрын айтылғандай, Кюри нүктесіне дейін 
белгілі бір температуралық интервалда өз бетімен өрістенудің спонтандық бар 
болуы. Сегнето-электриктердегі диэлектрлік шығындар өз бетімен өрістену 
аймағында температурамен аз өзгереді және де Кюри нүктесінен жоғары 
температурада, өз бетімен өрістену жойылған кезде сегнетоэлектрлік 
қасиеттер жоғалып, шығындар төмендейді.

3.8 Сурет - Әртүрлі қоспалар қосылған барий титанатының үлгісіне 
келтірілген tgδ – мен ε – ның температураға қатынасы
3.8 Суретте құрамы әртүрлі және соның әсерінен Кюри нүктелері әртүрлі екі 
керамикалық сегнетоэлектриктердің tgδ – мен ε – ның температураға тәуелді 
көрсетілген.Біртекті емес құрылымды қатты заттардағы диэлектрлік 
шығындар. Диэлектриктер ретінде қолданылатын, мұндай түрді қатты 
заттарға, құрамына екіден кем емес, бір-бірімен механикалық араласқан 
компоненттер жататын материалдар. Біртекті емес диэлектриктерге ең 
алдымен керамика жатады.
Қандай да болсын керамикалық материал көп фазалық тораптар болып 
келеді. Керамиканың құрамында кристалдың, шыны тәріздес және газдық 
фазалар болады (жабық саңылаулардағы газдар).
Керамикадағы диэлектрлік шығындар кристаллдық және әйнек тәрізді 
фазалар түрлерімен және олардың арасындағы сандық сәйкестігіне тәуелді 
болады. Керамикадағы газды фаза, жоғары өріс кернеуліктерде ионданудың 
даму салдарынан диэлектрлік шығындардың жоғарылуына келтіреді.
Керамикалық бұйымдарды шығару кезінде олардың ішіне электронды 
өткізгіштігі бар жартылай өткізгіштіктерден қоспалар қосылып кетсе, онда 
керамикада диэлектрлік шығын жоғарылайды.
Егер де керамикада уақ ашық саңылаулар көбейіп кетсе, сол кезде 
ылғалдықтан 
абсорбциясының 
арқасында 
диэлектрлік 
шығындар 
жоғарылайды.
Біртекті емес заттарға слюда да жатады. Ол заттың құрамы қабат – қабат. 
Егер де осы қабаттардың арасында жартылай өткізетін үлдіріктер кездессе, 
онда да диэлектрлік шығын айнымалы кернеуде төменгі жиіліктерде ұлғаяды. 
Осы заттың өте жұқа монокристаллдарында tgδ төмен болады.
Біртекті емес диэлектриктерге сіңдірілген қағазды да жатқызуға болады. 
Осындай қағаздың құрамында целлюлозадан басқа түрлі – түрлі сіңдіретін 
май, битум, канифоль деген балқытылған немесе еріткен сіңдірушілер болады. 
Сіңдірілген қағаздардың диэлектрлік шығындары қоспа компоненттерінің 
электрлік мінездемелерімен, олардың салыстырмалығымен және қалған ауа 
қоспаларының мөлшерімен анықталады. 3.9 Суретте май – канифоль 
компаундымен сіңдірілген қағаздың tgδ – ның температураға тәуелділігі 
келтірілген. Қисық екі максималды көрсетеді: бірінші максимум (төмен 
температураларда) қағаздың өзінің дипольды – радикалды шығынын 
сипаттайды, екінші максимум (жоғарырақ температурада) сіңдірілетін 
компаундтың дипольды –релаксациялық шығынымен бейімделеді.

3.9 Сурет - Компаундпен сіңдірілген конденсатор қағазының (80% канифоль, 
20% трансформаторлық май) tgδ – ның температураға қатынасы
Жаңарған электр оқшауланған техникада біртекті емес диэлектриктердің 
көп саны қолданылады. Бір кездерде бұл механикалық беріктік талаптарымен, 
екінші жағдайларда бағаның арзандатуымен және қажетті қасиеттердің пайда 
болуымен, үшінші жағдайларда бағалы қалдықтарды қолданумен 
анықталады. 

жүктеу 1,45 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: