Transcript پلاريزاسيون عایقی در میدان فشار قوی

‫بسمه تعالي‬
High voltage Engineering
Dielectrics
Polarization
Polarization
• Deformation Polarization
• Orientation Polarization
‫• پالريزاسيون تغيير شكل دهنده‬
‫• پالريزاسيون تغيير جهت دهنده‬
‫‪Polarization‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫وقتي قطعه اي عايق تحت ميدان قرار ميگيرد (بين دو جوشن خازن)هر جزئي از آن‬
‫تحت تاثير ميدان پالريزه ميشود يا بعبارت ديگر بارهاي مثبت و منفي از هم جدا‬
‫ميشوند و باعث گشتاور دوقطبي ميگردند‬
‫در صورتيكه عايق از ملكولهاي قطبي تشكيل شده باشد اين ملكولها در جهت ميدان‬
‫مرتب ميشوند‬
‫جدا شدن بار ها از هم موجب پديد آمدن بارهاي مخالف با بارهاي موجود در سطح‬
‫جوشن‪ ،‬در سطح عايق ميگردد‬
‫ميدان ناشي از جداسازي بار در عايق باعث كوچك شدن ميدان در داخل عايق‬
‫ميگردد(بار ثابت)‬
‫نسبت ايندو ميدان عددي بزرگتر از واحد است بنام عدد عايقي (‪(εr‬‬
‫اگر ولتاژ دو سر عايق ثابت باشد در اينصورت نسبت دو بار بعدو قبل از ورود‬
‫عايق همان عدد عايقي خواهد بود‬
‫ميتوان گفت كه عدد عايقي معرف پالريزاسيون در عايق است‬
Types of Polarization
Frequency effects on Polarization
‫‪Deformation Polarization‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫اگر شدت ميدان اعمالي به عايق ‪ E‬باشد و ملكولهاي آنرا كروي فرض‬
‫كنيم‪ ،‬شدت ميدان موضعي هر ملكول خواهد شد‪:‬‬
‫‪EL= (εr+2)E/3‬‬
‫از طرفي بردار پالريزاسيون يا پالريزاسيون در واحد حجم عايق برابر‬
‫است با‪:‬‬
‫‪P= ε0(εr-1)E‬‬
‫كه اين مقدار جمع پالريزاسيون تك تك ملكولها در واحد حجم است كه با ضريب‬
‫‪ αe‬پالريزه ميشوند‬
‫‪Pe= N αe EL=N αe (εr+2)E/3‬‬
‫•‬
‫‪ αe‬ضريب استعداد پالريزاسيون‪ N ،‬تعداد ملكولها در واحد حجم است‬
‫‪Deformation Polarization‬‬
‫•‬
‫با مساوي قرار دادن دو كميت ‪:P‬‬
‫•‬
‫با ضرب طرفين در ‪M/ ρ‬داريم‪:‬‬
‫•‬
‫كه در آن ‪L=NM/ ρ‬معادل تعداد ملكولها در ملكول گرم جرم ميباشد(عدد‬
‫لوشميدت) معادل عدد آووگادرو در گاز‬
‫•‬
‫اين رابطه به نام ‪ Clausius _ Mosotti‬مشهور است‬
‫‪ r 1 1‬‬
‫‪‬‬
‫‪N .e‬‬
‫‪ r  2 3 0‬‬
‫‪ r 1 M‬‬
‫‪1‬‬
‫‪. ‬‬
‫‪.L.e‬‬
‫‪ r  2  3 0‬‬
‫‪Polarizability‬‬
‫•‬
‫قطبش پذيري در ماده را ميتوان بصورت زير تعريف كرد‪:‬‬
‫‪1‬‬
‫‪ r 1 M‬‬
‫‪Rm ‬‬
‫‪.L. ‬‬
‫‪.‬‬
‫‪3 0‬‬
‫‪r  2 ‬‬
‫•‬
‫كه در حد و طبق لورنتس بفرم زير در ميآيد‪:‬‬
‫•‬
‫بنابراين ارتباط بين عدد عايقي و ضريب شكست در حد چنين است‪:‬‬
‫‪n2= εr‬‬
‫‪Orientation Polarization‬‬
‫• ميدان به گشتاور دوقطبي گشتاوري وارد كرده و سعي ميكند‬
‫آنر در راستاي خود قرار دهد‪:‬‬
‫‪T=E X Pm‬‬
‫• ضريب استعداد پالريزاسيون در اينحالت بصورت زير‬
‫توسط ‪Deby‬محاسبه شده است‪:‬‬
‫‪αd= P2m/3kT‬‬
‫• بهمان ترتيب پالريزاسيون عبارت خواهد بود از‪:‬‬
‫‪Pd=N αdEL=N(P2m/3kT) (εr+2)E/3‬‬
Orientation Polarization
:‫اگر فرض كنيم هردو پالريزاسيون باهم باشند‬
•
P=Pe+Pd= ε0(εr-1)E=N(αe + αd) (εr+2)E/3
:‫در نتيجه‬
ε0(εr-1)=N(αe + αd) (εr+2)/3
•
:‫ داريم‬M/ ρ ‫ و ضرب طرفين رابطه فوق در‬αd= P2m/3kT , ‫با جايگذاري‬
•
Pm2 
 r 1 M
L 
e 

. 
 r  2  3 0 
3K .T 