O comportamento de um material isolante quanto à polarização tem uma característica semelhante à utilizada na compreensão da análise de um capacitor.
A capacitância está relacionada às características geométricas do capacitor e se o espaço entre as placas for preenchido com um material isolante, o fenômeno da polarização vai influenciar na capacitância, aumentando-a. Entretanto, a criação de dipolos no isolante absorve energia dos terminais do capacitor, devolvendo-a quando este é descarregado, configurando as perdas por polarização.
As perdas por polarização são geradas devido aos efeitos de suspensão e rotação. No entanto, a polarização elétrica dos materiais não tem origem em uma única fonte e a polarização total de um material dielétrico será a soma de todos os tipos presentes neste material.
A suspensão de elétrons é completamente reversível. O mecanismo é demonstrado na figura a seguir. Este tipo de polarização também é chamado de “Polarização do Átomo”.
A figura a seguir demonstra a suspensão de íons e sua polarização no campo elétrico.
O bipolo típico é uma molécula de água. Uma molécula também é demonstrada quanto envolta por um campo elétrico. Quando o campo elétrico altera a polaridade, a orientação da molécula de água é alterada para 180º. Esta rotação, relacionada com a freqüência aplicada, causa as perdas descritas.
A superfície, os limites de elementos internos e intermediários (incluindo a superfície da precipitação) podem ser carregados, isto é, elas contêm bipolos que são orientados para alguns graus devido a um campo externo e deste modo contribuir para a polarização do material, gerando perdas adicionais que são conhecidas por polarização interfacial.
Este efeito ocorre, por exemplo, na interface entre o óleo do transformador e o isolamento sólido tais como papel ou placa de transformador.
Influência de Diferentes Parâmetros como Água, Temperatura e o Tempo no Fator de Dissipação
A figura a seguir mostra a tensão de falha e o Fator de Dissipação (FD) do óleo, dependente da concentração de água. Com a concentração baixa de água, a tensão de ruptura é muito sensível; com uma concentração maior de água o FD é um bom indicador do estado do isolamento.
A figura a seguir mostra o FD do óleo novo e usado, dependente da temperatura. Com temperaturas maiores, a viscosidade do óleo diminui. Assim as partículas, os íons e os elétrons podem se mover de uma maneira mais rápida e fácil, o que faz o FD diminuir com a temperatura.
E a próxima figura mostra a influência da umidade relativa no dielétrico em função da sua capacidade de resistir a tensões de ruptura, apontando diferentes valores de tangente delta para as diferentes situações.
Nota-se que quanto maior a quantidade de água, o dielétrico suporta uma tensão menor. Pode-se notar ainda que para diferentes condições do isolamento, mostrados pelos valores de tangente delta, o fenômeno se repete.
Nenhum comentário:
Postar um comentário