Dielektrikum

In der Realität ist das Dielektrikum kein idealer Isolator, d. h. eine gewisse Anzahl von Elektronen durchdringt es.
Durch diese Vorgänge, sowie durch Umpolarisationen im Material geht ein Teil der elektrischen Energie als Verlustwärme verloren:
 

Ohmsche Verluste: Man unterscheidet zwischen dem Isolationswiderstand = innerer Widerstand Ri (Stromdurchfluß durch das Innere des Isolators) und dem Oberflächenwiderstand = äußerer Widerstand Ra (Stromfluß über die Oberfläche des Isolators infolge Feuchtigkeit oder Verschmutzung). Beide zusammen ergeben den Gesamtwiderstand.

   Rges= (Ri x Ra) / (Ri + Ra)

Die Ohmschen Verluste drücken sich in einer oft nicht unbeträchtlichen Erwärmung des Isolators aus.

b)  Dielektrische Verluste entstehen infolge der durch Wechselfelder bedingten Umpolarisation der Elementarteilchen des Dielektrikums. Sie werden in Schwingungen versetzt (wie kleine Kompassnadeln) und erzeugen dabei Reibungswärme. Auch hier geht ein Teil der elektrischen Energie als Wärme verloren.

Die Verluste betragen:

   P=Urms^2 x 2 x Pi x f x C x tan d
 

tan d heißt Verlustfaktor, er ist ein Maß für dielektrische Verluste und ist frequenzabhängig.

Dielektrische Absorption

Dielektrische Absorption ist eine unerwünschte Ladungsspeicherung des Dielektrikums. Wird ein Kondensator kurz entladen, entsteht an den Elektroden nach kurzer Zeit wieder ein Teil der vorher angelegten Spannung. Das Dielektrikum hatte einen Teil der Ladung absorbiert und gibt ihn nun nach und nach wieder frei.

Die Nachladung rührt von Polarisierungsvorgängen im Isolierstoff her und ist weitgehend unabhängig von der Kapazität des Kondensators und der Dielektrikumsdicke.

Die Größe der Absorption wird im Verhältnis zur ursprünglich angelegten Spannung angegeben und hängt von dem verwendeten Dielektrikum ab.
 

Messung der dielektrischen Absorption auf der Grundlage des Standards MIL-C-19978 D.

Der Kondensator Cx wird 15 Minuten an einer Bezugsgleichspannung aufgeladen, z.B. auf die Nenn-Gleichspannung des Kondensators. Dabei darf der Anfangsstromstoß 50 mA nicht überschreiten.

Am Ende der Ladezeit wird der Kondensator von der Ladungsquelle getrennt und über einen 50- Widerstand entladen. Der Entladewiderstand wird nach 10 sec vom Kondensator entfernt.

Die "wiedergewonnene Spannung" wird nach einer Dauer von 15 min. mit einem hochohmigen (Ri > 10000 M) Millivoltmeter gemessen.

Die dielektrische Absorption (DA) kann nach der folgenden Formel berechnet werden:

    DA = U1 / U2 · 100%

DA = dielektrische Absorption
U1 = wiedergewonnene Spannung
U2 = Ladespannung
 
 

Typische Werte einiger Dielektrika bei T = +23°C:
 

Isoliermaterial DA  (%)
PP Polypropylen 0,05 ... 0,10
Polyester (Polyäthylenterephthalat) 0,20 ... 0,25
Mischdielektrikum 0,12 ... 0,18
PPS (Polyphenylensulfid ) 0,05
PET 0,5
PEN 1,00
Keramik (X7R) 0,60 ... 1,00
Keramik (Z5U)  2,00 ... 2,50


 
 
 
 
 
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