この記事には、誘電率と断熱性能の間の変換関係を理解するだけで十分です

Jul 10, 2025

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1.誘電率の基本概念と式(ε)

 

誘電率とは、誘電率としても知られる電界に電荷を保存する誘電体の能力を特徴付ける物理量であり、絶縁材料の電気的特性を測定するためのコアパラメーターの1つです.の値が大きいほど、材料の電荷を保存する材料の能力が強くなりますが、通常はinterclationの容量を保存します。

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(1)誘電率の定義式

誘電率(相対誘電率、εᵣ)は、材料の誘電率(ε)とその真空誘電率(ε₀)との比率です。

εᵣ​=ε/ε₀

その中で、ε₀は真空誘電率です。8.854 × 10-12f/m(ファラド/m).

相対誘電率(εᵣ)は無次元の物理量.であり、真空のεᵣは1、空気のεᵣは約1 . 0006であり、絶縁材料のεᵣは通常2-10}}の間です(eTFEのεᵣ)。

(2)静電容量との関係の式

平行プレートコンデンサの場合、容量(C)と誘電率の関係は次のとおりです。C=εᵣ​​⋅ε₀​⋅A/d​

その中で、Aは電極プレートの面積であり、Dは電極プレート間の距離(断熱材の厚さ).です。

この式は、同じ構造の下で、誘電率と静電容量が大きいほど、材料の電荷を保存する能力が強くなることを示しています.

(3)関連する損失:誘電損失の接線(tanδ)

誘電損失は、電界の分子分極ヒステリシスによる絶縁材料のエネルギー損失であり、{.誘電損失の接線(tanδ)によって一般的に表され、次のように誘電率に関連しています。tanδ=ε/ε '

その中で、ε 'は誘電率の実際の部分(エネルギー貯蔵容量を表す)であり、ε' 'は想像上の部分(損失を表す).です

タンδが小さくなるほど、材料の断熱損失が小さくなり、電気性能がより安定しています(ETFEの日焼けδは約0 . 003、低損失材料に属する)。

 

2.断熱性能の重要なパラメーターと変換関係

 

断熱性能のコアパラメーターには、絶縁抵抗、分解強度、誘電率、誘電損失などが含まれます.これらのパラメーターは、材料の断熱能力と安定性を集合的に反映し、いくつかのパラメーターは実験または経験的な公式.}}を通じて相関することができます。

 

(1)断熱抵抗(rins​)

絶縁抵抗は、オーム(ω)で測定された電流漏れに抵抗する材料の能力であり、次のように材料の抵抗率(ρ)に関連しています。Rins​=ρ⋅d​/A

その中でも、ρは体積抵抗率(単位:ω・m)、dは断熱性の厚さ、aは導電性表面積.です。

変換の意味:抵抗率が高いほど、断熱性が高くなり、材料の断熱性能が高くなります(ETFEなど、体積抵抗率は通常10¹⁶ω・mを超え、高断熱材に属する).

(2)故障強度(Eᵦ)

故障強度は、材料が分解せずに電界に耐えることができる重要な電界強度であり、KV/mm(ミリメートルあたりキロボルト)で測定し、次の式を使用して計算します。Eb​=Ub/d
その中で、uᵦは破壊電圧(kv)であり、dは断熱厚(mm).です

変換の意味:故障強度が高いほど、材料が同じ厚さで耐えることができる電圧が高くなります(たとえば、ETFEの分解強度は約20-30 kV/mmであり、600V電圧での要件を満たすためには非常に薄い絶縁層のみが必要です).}}}のみが必要です)

(3)誘電率と信号透過損失の相関

高周波信号伝送では、信号損失()は誘電率(εᵣ)および誘電損失(Tanδ)に関連しており、経験式は次のとおりです。 ∝f⋅√εr対sanδ

その中で、fは信号周波数.です

変換の重要性:低εᵣおよび低タンδは高周波信号損失を大幅に減らすことができるため、ETFEなどの低誘電材料は、高速信号伝送シナリオ(航空宇宙や精密電子機器など)に適しています.

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3.実際のアプリケーションでのパフォーマンス変換の例(UL AWM 10126ワイヤーを例として使用)

 

UL AWM 10126ワイヤ ETFE断熱材(εᵣ≈2.6、TanΔ≈0.003、分解強度≈25kV/mm)、定格電圧600V、動作温度150度、断熱性パフォーマンス変換は次のとおりです。

 

(1)分解電圧の検証:断熱材の厚さが0.1mmの場合、理論的な分解電圧Ub​=Eb​⋅d=25 kv/mm×0.1mm =2.5 kv、定格600Vよりもはるかに高く、十分な安全マージン.

(2)高周波損失推定:100MHzの周波数では、その信号損失は高誘電材料(PVCなど、εᵣ≈3. 5)のそれよりもはるかに低く、精度の電子デバイスでの信号伝達に適しています。

(3)断熱抵抗変換:導体の表面積が10cm²の場合、断熱の厚さは0.1mm、ETFEはρ≈10¹⁷Ω·m、断熱抵抗Rインス=1017×0.0001/0.001​=1016Ω、漏れ電流は無視できます.

 

4.要約

 

誘電率は、絶縁材料のエネルギー貯蔵容量のコアインジケーターであり、容量と損失に直接関連しています{.低誘電率(ETFEなど)は、高周波および低損失シナリオ.に適しています。

断熱性の変換は、抵抗、故障強度、損失などのパラメーターに関連する式を介して、さまざまな労働条件下での材料の適用性を定量的に評価できます(UL AWM 10126ワイヤ、これは、コンパクトスペースと高温環境での600V電気接続に適していますεᵣと高い故障強度).

 

これらのパラメーターの変換は、ワイヤーの選択と断熱設計の科学的基盤を提供し、電圧や温度などの要件を満たしながら、コストとスペースの最適化を確保します.

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