Діелектричними втратами Р (Вт) називають ту частину енергії прикладеного електричного поля, яка розсіюється в діелектрику за одиницю часу. Ця енергії переходить в тепло, і діелектрик нагрівається.
При неприпустимо високих діелектричних втратах електроізоляційна конструкція може нагрітися до температури теплового руйнування, тобто настане електротеплової пробою.
Діелектричні втрати електроізоляційних матеріалів і конструкцій зазвичай характеризують тангенсом кута діелектричних втрат, десь кут, що доповнює до 90о кут зсуву фаз між струмом і напругою (кут) в ємнісний ланцюга (малюнок 4.1):
Величина є важливою характеристикою діелектриків. Вона визначає діелектричні втрати в матеріалі: чим більше, тим більш високі (за інших рівних умов) діелектричні втрати. Для найбільш широко застосовуваних діелектріковімеет значення в межах від 0,0001 до 0,03. Про величину діелектричних втрат ділянки ізоляції і деяких радіодеталей (конденсаторів, котушок індуктивності і т.п.) можна судити також за значенням їх добротностіQ:
Діелектричні втрати можуть бути як при постійному, так і при змінній напрузі.
У сильних електричних полях додатково виникають іонізаційні втрати
Еквівалентні схеми заміщення діелектрика з втратами
Чтобиізучіть діелектричні втрати якого-небудь матеріалу, необхідно виміряти ряд параметрів конденсатора з цим матеріалом в колі змінного напруги. Конденсатор з досліджуваним діелектриком, має емоксть С, що розсіюється потужність Р і кут зсуву фаз між струмом і напругою замінимо еквівалентної схемою, в якій до ідеального конденсатору активний опір підключено або паралельно - паралелньная еквівалентна схема заміщення, або послідовно - послідовна еквівалентна схема заміщення. Ці еквівалентні схеми заміщення діелектрика з втратами повинні бути обрані так, щоб розсіюється в них активна потужність дорівнювала потужності Р, що виділяється в конденсаторі з досліджуваним діелектриком, а струм випереджав би напругу на кут. Еквівалентні схеми вводяться условноі не пояснюють механізму діелектричних втрат. Величини ємності ідеального конденсатора і активного опору для паралельної і послідовної схемзамещанія позначимо соответственноіR, іr.
Паралельно схема заміщення діелектрика з втратами і векторна діаграма тококв в ній представлені на малюнку 4.2, з якого видно, що активна складова струму збігається за фазою з напряженіемU, а реактивна складова струму випереджає напругу на кут, рівний 90 о. Значення відповідних струмів рівні
,
де Z - повний опір,; xc-реактивна (ємнісний) опір конденсатора з діелектриком, (- кутова частота).
З трикутників струмів (рисунок 4.2, б) випливає, що
Послідовна еквівалентна схема заміщення діелектрика з втратами і відповідні їй векторна діаграма напруг і трикутник опорів, представлені на малюнку 4.3, показують, що активна складова напруги Ua збігається по фазі з струмом I, а реактивна складова U, отсстает від струму на кут 90 о.
Якщо трикутник напруг (див. Рисунок 4.3, б) розділити на постійну величину струму I, отримаємо трикутник опорів (рис. 4.3, в), з якого маємо:
.
Величину розсіюється P при постоянномнарпяженіі можна визначити за допомогою закону Джоуля-Ленца:
.
При змінній напрузі ця величина в загальному вигляді дорівнює
.
Для паралельної схеми заміщення, використовуючи раніше розглянуті вирази і відповідну векторну діаграму, отримаємо:
,
Для послідовної схеми заміщення, використовуючи трикутник напруг (рис. 4.3, в) отримаємо:
.