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CONFERENCIA Nº 5
ASIGNATURA: Alta tensión
TEMA I: Materiales aislantes.

CONTENIDO:
Conductividad de los dieléctricos. Angulo de pérdidas y tan . Variación de la tan  con la frecuencia y la temperatura. Pérdidas de energía en los dieléctricos. Circuito equivalente de un dieléctrico.

OBJETIVOS DE LA CONFERENCIA.
1. Analizar las causas generales que motivan la conductividad en losdieléctricos
2. Estudiar el diagrama fasorial de las corrientes que circulan por un dieléctrico y sobre la base del mismo explicar la importancia de la tan  en la evaluación de un dieléctrico.
3. Estudiar la representación circuital de un dieléctrico.
PREGUNTAS
1.- ¿Qué tipos de polarización son las que producen pérdidas de energía en un dieléctrico?¿Porqué?
BIBLIOGRAFÍA.
Temas de IngenieríaEléctrica, Capítulo III., Dr. Juan Almirall Mesa



CONDUCTIVIDAD DE LOS DIELÉCTRICOS.



¿QUÉ FENÓMENOS SON LOS QUE DETERMINAN LA CIRCULACIÓN DE CORRIENTE POR UN DIELÉCTRICO?


La corriente que circula a través de los dieléctricos comúnmente se le denomina corriente de fuga y la magnitud de ella dependerá de la magnitud de la corriente de conducción propia a la tensión de que se tratey, para el caso de la corriente alterna, de los tipos de polarización que estén presentes en el dieléctrico.

En el caso de los campos de corriente directa, después de que cesan los fenómenos de polarización se mantiene circulando una corriente pequeña debido a los portadores libres que se encuentran en el dieléctrico. En los gases se trata de partículas ionizadas debido a las radiacionesnaturales, en tanto que en los líquidos y en los sólidos se debe fundamentalmente a las impurezas que los mismos pueden contener.

Para corriente alterna es necesario considerar además la corriente debido a los fenómenos de polarización, los que se cuantifican en base a la permitividad de la sustancia.


ÁNGULO DE PÉRDIDAS Y TAN .



Cuando en los dieléctricos tiene efecto la polarizacióncircula por ellos una corriente provocada por dicho fenómeno, ya que él conlleva un desplazamiento de cargas en el interior del dieléctrico.

La corriente producida por la polarización electrónica y por la polarización iónica no tienen componente activa y a la resultante de ellas se le denomina corriente de desplazamiento (Ides). La corriente producida por los demás tipos de polarizaciones queproducen pérdidas se denomina corriente de absorción (Iabs) y tiene una componente activa (Iabs,a) y una componente reactiva (Iabs,r).

Además de las corrientes antes mencionadas, por el dieléctrico circula la corriente de conducción propia del material (Icond), por lo que la corriente total está dada por:



En la Fig. 1 se muestra el diagrama fasorial que le corresponde a la ecuación anterior.Como se puede apreciar en la Fig. 1 el ángulo  indica cuanto difiere un dieléctrico dado de uno ideal. En el diagrama fasorial no se considera la corriente de conducción superficial pues ésta no es una propiedad del material y es muy cambiante con las condiciones ambientales, por lo que en las mediciones se derivan a tierra con la ayuda de anillos de guarda para que no pasen por el sistema demedición.

Hay que ser muy cuidadoso con la interpretación del ángulo  pues el depende tanto de las componentes activas como de las reactivas de la corriente. Cambios en cualquiera de ellas introduce cambios en él. Normalmente no se trabaja con el ángulo  sino con su tangente (tan ). o con su reciproco al que se le denomina factor de calidad (Q).


¿CÓMO SE PUEDE DEFINIR MATEMÁTICAMENTE LATANGENTE DEL ÁNGULO DE PÉRDIDAS?



La expresión matemática que define a la tan  es la siguiente:



Donde:







Este parámetro para los materiales radiotécnicos es del orden de 10 -4 y para los electrotécnicos no debe ser mayor de 10 -2.

Como las pérdidas de energía en un dieléctrico dependen de varios factores, principalmente de la frecuencia y de la temperatura, la tan...