Различают следующие виды потерь энергии в диэлектрике:
- потери, обусловленные сквозной проводимостью;
- потери, связанные с поляризацией.
- потери на ионизацию воздушных включений.
- потери, обусловленные неоднородностью структуры.
Потери на сквозную проводимость значительны у материалов высокой объемной и поверхностной проводимостью. Если конденсатор с потерями представить параллельной, схемой замещения, состоящей из емкости С и сопротивления RИЗ, то
tgδ 
Мощность потерь
Pa=IaU= 
Видно, что tgδ обратно пропорционален частоте, а мощность потерь от частоты не зависит.
С другой стороны, т.к. C= 
(S -площадь обкладок, d - толщина диэлектрика), то
tg= 
, где 
Yскв - удельная сквозная проводимость.
Чем больше Yскв и меньше ε’, тем больше tgδ. Для хороших диэлектриков потерями на сквозную проводимость можно пренебречь уже на частотах
1-100 кГц.
Температурные зависимости tgδ и Ра описываются выражениями:
tgδ= 
где: А, В, b, с, - постоянные коэффициенты, зависящие от материала. Видно, что и tgδ и Pa с ростом температуры возрастают, что связано с уменьшением Rиз.
Так как tg= 
для потерь на поляризацию, то общую частотную зависимость ε’ и ε’’ для диэлектриков удобнее представлять в виде, приведенном на рис.1[А1].
Здесь: ∆ε'стр приращение ε' за счет структурной поляризации;
∆ε'рел - приращение ε' за счет релаксационных видов поляризации;
∆ε'э и ∆ε'и - приращение ε' за счет ионной и электронной поляризаций.
При совпадении частоты сигнала с частотой собственных колебаний частиц вещества наблюдается интенсивное поглощение энергии электрического поля. Потери и tg= 
возрастают с частотой в каждом пике до тех пор, пока поляризация успевает следовать за смещением поля. Чем больше частота f, тем больше число переориентаций диполя, тем больше tgδ и Ра.
Когда частицы не успевают ориентироваться за полем, ε'', tgδ падает, а мощность потерь становится постоянной (Pa = U2ωC*tgδ, ω – растет, tgδ
– падает, Pa = const). Это показано на рис. 2.
В температурных зависимостях tgδ и Ра имеется максимум. Например, для силикатного стекла и бумаги такие зависимости показаны на рис. 3
Графики, приведенные на рис.1, можно использовать для ориентированного предсказания частотных характеристик диэлектриков. Например, для полиэтилена, имеющего только электронный вид поляризации, зависимость ε' и ε" от частоты будут иметь вид, показанный на рис.4
Рис.4
Для бумаги, у которой вероятна структурная дипольно-релаксационная и электронная поляризации эти же зависимости будут такими, как показано на рис. 5.
Потери в диэлектриках с неоднородной структурой зависят от степени и характера неоднородности. В частотной зависимости tgδ также имеется максимум, а в температурной зависимости tgδ может быть несколько максимумов. Например, для бумаги, пропитанной масляно-канифольным компаундом в зависимости tgδ от температуры имеется два максимума, первый (-60°С) характерен для бумаги, второй (60°С) характерен для компаунда.
Потери на ионизацию воздушных включений в твердом диэлектрике возникают при высоких напряжениях, когда начинается их ионизация. При увеличении напряжения tgδ сначала возрастает, а затем уменьшается, когда все молекулы уже ионизированы.
Пробои диэлектриков
Нарушение электрической прочности диэлектрика в электрическом поле называют пробоем.
Напряжение, при котором происходит пробой, называют пробивным -
Uпp, а соответствующее значение напряженности электрического поля –пробивной напряженностью Епр. При этом
Епр= 
Пробой газов обусловлен ударной ионизацией и фотоионизацией, сопровождается коронным разрядом. Пробивная напряженность зависит от химического состава газа, температуры, давления, расстояния между электродами, от формы воздействующего напряжения. При нормальных условиях пробивная напряженность воздуха
Епр= 
Длительность подготовки пробоя газов составляет, 10-7-10-8с. Чем больше величина приложенного к газовому промежутку напряжения, тем быстрее развивается пробой.
Пробивное напряжение при воздействии импульсов выше, чем при воздействии постоянного напряжения, что оценивается коэффициентом импульса β= 
, величина β достигает 1,5.
При уменьшении зазора между электродами Епр увеличивается (рис.6), что объясняется трудностью формирования разряда.
График зависимости Епр воздуха от давления показан на рис.7.
При увеличении давления от Ро уменьшается расстояние между молекулами, уменьшается длина свободного пробега, Епр растет. При уменьшении давления от Ро уменьшается число молекул в единице объема, уменьшается вероятность столкновения атомов с электронами, Епр также растет.
Влияние частоты f на Епр воздуха видно из рис.8
С увеличением частоты до 5*106 Гц, Епр сначала уменьшается, что объясняется искажениями поля, обусловленными образованием объемных зарядов в воздухе и вследствие различия в подвижностях ионов и электронов. При увеличении частот больше 5*106 Гц Епр растет, что объясняется тем, что ударная ионизация не успевает развиваться за полупериод приложенного напряжения.
Влияние химического состава газа на пробивную напряженность видно из следующих данных: для азота 
, для гексафторида серы (элегаза) SF6 это отношение равно 2,5; для фреона CCl2F2 -2,6; для паров четыреххлористого углерода – 6,4.
На Епр также влияет степень однородности поля. В неоднородном поле возможно возникновения коронного разряда в критических местах (между остриями). Неоднородность поля ведет к уменьшению Епр.
Пробой жидкостей происходит при более высоких напряженностях, чем в газах. Пробивная напряженность сильно зависит от концентрации примесей, особенно воды. Сотые доли процентов воды снижает Епр в несколько раз. Пробой жидкостей объясняется диссоциацией молекул примесей и собственных молекул при высоких напряженностях поля, а также ударной ионизацией.
ОРГАНИЧЕСКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ
