Коэффициент рассеивания

В физике коэффициент диссипации (DF) является мерой скорости потерь энергии режима колебаний (механических, электрических или электромеханических) в диссипативной системе . Это обратная величина добротности , которая представляет «качество» или долговечность колебаний.

Объяснение

Электрическая потенциальная энергия рассеивается во всех диэлектрических материалах, обычно в виде тепла . В конденсаторе, изготовленном из диэлектрика, помещенного между проводниками, типичная модель элемента с сосредоточенными параметрами включает идеальный конденсатор без потерь, включенный последовательно с резистором, называемым эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR), как показано ниже. ^[1] ESR представляет собой потери в конденсаторе. У хорошего конденсатора ESR очень мало, а у плохого ESR велико. Однако СОЭ иногда является минимальным требуемым значением. Обратите внимание, что ESR — это не на конденсаторе просто сопротивление, которое можно измерить омметром . ЭПР - это производная величина, имеющая физическое происхождение как в электронах проводимости диэлектрика, так и в явлениях дипольной релаксации. В диэлектрике только один из электронов проводимости или дипольной релаксации обычно доминирует над потерями. ^[2] Для случая, когда электроны проводимости являются доминирующими потерями, тогда

{\text{ESR}}={\frac {\sigma }{\varepsilon \omega ^{2}C}}

где

$\sigma$ диэлектрика объемная проводимость ,
$\varepsilon$ - диэлектрическая проницаемость диэлектрика без потерь, а
$\omega =2\pi f$ - угловая частота переменного тока i ,
$C$ это емкость без потерь.

Если конденсатор используется в цепи переменного тока , коэффициент потерь из-за неидеального конденсатора выражается как отношение резистивных потерь мощности в ESR к реактивной мощности, колеблющейся в конденсаторе, или

{\text{DF}}={\frac {i^{2}{\text{ESR}}}{i^{2}\left|X_{c}\right|}}=\omega C\,{\text{ESR}}={\frac {\sigma }{\varepsilon \omega }}={\frac {1}{Q}}

При представлении параметров электрической цепи в виде векторов на комплексной плоскости, известных как вектора , коэффициент рассеяния конденсатора равен тангенсу угла между вектором импеданса конденсатора и отрицательной реактивной осью, как показано на диаграмме рядом. Это приводит к появлению параметра, известного как тангенс потерь tan δ , где

{\frac {1}{Q}}=\tan(\delta )={\frac {\text{ESR}}{\left|X_{c}\right|}}={\text{DF}}

Альтернативно, ${\text{ESR}}$ можно получить из частоты, на которой был определен тангенс потерь, и емкости

{\text{ESR}}={\frac {1}{\omega C}}\tan(\delta )

Поскольку ${\text{DF}}$ в хорошем конденсаторе обычно мало, $\delta \sim {\text{DF}}$ , и ${\text{DF}}$ часто выражается в процентах. ^{[ нужна ссылка ]}

${\text{DF}}$ приближается к коэффициенту мощности, когда ${\text{ESR}}$ гораздо меньше, чем $X_{c}$ , что обычно и бывает.

${\text{DF}}$ будет варьироваться в зависимости от диэлектрического материала и частоты электрических сигналов. В керамике с низкой диэлектрической проницаемостью ( low-κ ), термокомпенсирующей керамике, ${\text{DF}}$ типично 0,1–0,2%. В керамике с высокой диэлектрической постоянной ${\text{DF}}$ может составлять 1–2%. Однако ниже ${\text{DF}}$ обычно является показателем качества конденсаторов при сравнении аналогичных диэлектрических материалов.

См. также

Ссылки

^ «Основные соображения: DF, Q и ESR» . Архивировано из оригинала 22 августа 2009 г. Проверено 29 ноября 2008 г.
^ С. Рамо, Дж. Р. Уиннери и Т. Ван Дузер, Поля и волны в коммуникационной электронике , 3-е изд. (Джон Уайли и сыновья, Нью-Йорк, 1994). ISBN 0-471-58551-3

[1] «Основные соображения: DF, Q и ESR» . Архивировано из оригинала 22 августа 2009 г. Проверено 29 ноября 2008 г.

[2] С. Рамо, Дж. Р. Уиннери и Т. Ван Дузер, Поля и волны в коммуникационной электронике , 3-е изд. (Джон Уайли и сыновья, Нью-Йорк, 1994). ISBN 0-471-58551-3

[1]

[2]