絶縁材料の誘電率と誘電損失

1.誘電率の定義
誘電率（K）分極出現時のポリマー鎖内原子層の反応をイメージ的に描くことができる[分極を分子鎖対印加電場の“みかけ”応答（移動や変位など）]。K値は分極ポリマーの移動とは無関係であるが、その容量と関係があり、絶縁材料の電気エネルギー貯蔵能力の測定値である。極性官能基の移動の結果の1つとして、電気エネルギーが蓄積される。誘電率は、絶縁性ポリマー中に蓄積される電気エネルギーと（同サイズ）真空蓄積電気エネルギーとの比である。

  誘電率はポリマー構造と密接に関連している。ポリエチレンなどのポリマー絶縁材料中の少量の双極子領域は微小な電気エネルギーを蓄積し、K値も小さい。ポリマー中に極性結合が存在する場合（注：化合物分子中で、異なる原子が形成する共有結合は、2つの原子が電子を吸引する能力が異なるため、共通電子は必然的に電子を吸引する能力の強い原子の一方に偏っているため、電子を吸引する能力の弱い原子の一方が相対的に正の電気性を示す、このような共有結合を極性共有結合と呼び、極性結合と略称する。）、K値が大きくなります。双極子を含む（注：1分子内のいくつかの原子の電気陰性度の違いが大きく、電気陰性度の大きい原子は電子を自分に近づけるため、占有された領域はより陰性になり、また電気陰性度の小さい原子の領域はより陽性になる。これにより、形成される電気双極子）のポリマー（例えば、酢酸ビニル又はアクリル酸エチルを含むエチレン共重合体）は、ポリエチレン（又はXLPE）はより多くの電気エネルギーを格納することができ、誘電率値もより大きい。極性が顕著なポリマーの方が誘電率が高い、例えばポリアミド系材料[ナイロンまたはヘパリン（クロロスルホン化ポリエチレン）]。K値は周波数に応じて変化し、周波数は50〜60Hz時の値が小さい。誘電率は、単位がなく、無次元の数値にすぎない割合（ポリマーと等サイズの真空貯蔵電荷の比）である。

  2.誘電率の試験手順と影響K値の要因

誘電率試験手順は参照可能ASTM-D150和IEC60260。本質的には、試験対象は2つの金属平板電極の間に配置された絶縁材料サンプルであり、一定の電圧を印加する。サンプル寸法は関連プログラムの規定を参照し、サンプルは平らにしなければならない[測定円形電極の直径より大きいこと50mm（2インチ）]。試料を含まない2つの電極の間に2つ目の電圧が印加される。上記2つの測定値の比が誘電率である。誘電率は、同寸法の空気容量に対する誘電材料容量の比である。絶縁材料の誘電率は真空より大きいため、ポリマー絶縁の種類にかかわらず、K値はすべてより大きい1室温におけるポリマーの誘電率は一般的に2~10;数値が低いほど、対応する媒体損失は小さくなります。誘電率は温度に関係し、試験周波数（相関性は前者より弱い）にも関係している。一般的にテスト周波数は60〜1000Hzの双曲線コサインを返します。各種一般的な絶縁材料の誘電率を表に示す6-1。異なる密度（結晶性）ポリエチレンのK値にわずかな差がある、密度が増し、K値は少し大きくなりますが、差は小さいです。

  上記原理に基づいて、ポリオレフィン絶縁ケーブルの経年劣化及び酸化（例えば水樹形成）に伴い、K値はわずかに増加します。

  3.ゆうでんそんしつ

  上節の議論から、ケーブル絶縁類似容量が明らかになった。交流電場下では、多くの容量が電気エネルギーの一部を失う。各周期における絶縁体消費エネルギーと蓄積エネルギーの比を損失係数、または（絶縁システムが正弦波交流電界を受けるときの損失正接）と呼ぶ。このエネルギー損失は熱に変換されるので、損失係数は絶縁効率を測定するパラメータとすることができる。

  損失は、損失角の正弦波値である力率で表すこともできます。力率と損失率は異なるが、＜0.1の場合、両者の数値は非常に近い。低損失絶縁はこれと類似しており、一般的には常に以下のものである0.1（したがって、2つの因数の数値差は無視できます）。損失が増加するにつれて、和の違いが大きくなる。