Facteur de dissipation - Dissipation factor

En physique , le facteur de dissipation (DF) est une mesure du taux de perte d' énergie d'un mode d' oscillation (mécanique, électrique ou électromécanique) dans un système dissipatif . C'est l'inverse du facteur de qualité , qui représente la « qualité » ou la durabilité de l'oscillation.

Explication

L'énergie potentielle électrique est dissipée dans tous les matériaux diélectriques , généralement sous forme de chaleur . Dans un condensateur constitué d'un diélectrique placé entre les conducteurs, le modèle d'élément localisé typique comprend un condensateur idéal sans perte en série avec une résistance appelée résistance série équivalente (ESR), comme indiqué ci-dessous. L'ESR représente les pertes dans le condensateur. Dans un bon condensateur, l'ESR est très petit et dans un mauvais condensateur, l'ESR est grand. Cependant, l'ESR est parfois une valeur minimale requise. Notez que l'ESR n'est pas simplement la résistance qui serait mesurée aux bornes d'un condensateur par un ohmmètre . L'ESR est une quantité dérivée ayant des origines physiques à la fois dans les électrons de conduction du diélectrique et dans les phénomènes de relaxation dipolaire. Dans le diélectrique, un seul des électrons de conduction ou de la relaxation dipolaire domine généralement la perte. Pour le cas des électrons de conduction étant la perte dominante, alors

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

où

${\style d'affichage \sigma }$est la conductivité apparente du diélectrique ,

${\displaystyle \varepsilon }$est la permittivité sans perte du diélectrique, et

${\displaystyle \omega =2\pi f}$est la fréquence angulaire du courant alternatif i ,

${\style d'affichage C}$ est la capacité sans perte.

Un vrai condensateur a un modèle d'élément localisé d'un condensateur idéal sans perte en série avec une résistance série équivalente (ESR). La tangente de perte est définie par l'angle entre le vecteur d'impédance du condensateur et l'axe réactif négatif.

Si le condensateur est utilisé dans un circuit alternatif , le facteur de dissipation dû au condensateur non idéal est exprimé comme le rapport de la perte de puissance résistive dans l'ESR à la puissance réactive oscillant dans le condensateur, ou

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

Lors de la représentation des paramètres du circuit électrique sous forme de vecteurs dans un plan complexe , appelés phaseurs , le facteur de dissipation d'un condensateur est égal à la tangente de l'angle entre le vecteur d'impédance du condensateur et l'axe réactif négatif, comme indiqué dans le diagramme adjacent. Cela donne lieu au paramètre connu sous le nom tangente de perte tan de δ où

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

Alternativement, peut être dérivé de la fréquence à laquelle la tangente de perte a été déterminée et de la capacité ${\displaystyle {\text{ESR}}}$

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

Étant donné que le dans un bon condensateur est généralement petit, ~ , et est souvent exprimé en pourcentage. [citation requise] ${\displaystyle {\text{DF}}}$${\displaystyle {\text{DF}}}$${\displaystyle {\text{DF}}}$

${\displaystyle {\text{DF}}}$se rapproche du facteur de puissance lorsque est bien inférieur à , ce qui est généralement le cas. ${\displaystyle {\text{ESR}}}$${\style d'affichage X_{c}}$

${\displaystyle {\text{DF}}}$variera en fonction du matériau diélectrique et de la fréquence des signaux électriques. Dans une faible constante diélectrique ( low-κ ), les céramiques de compensation de température, de 0,1 à 0,2 % sont typiques. Dans les céramiques à constante diélectrique élevée, peut être de 1 à 2 %. Cependant, une valeur inférieure est généralement une indication de condensateurs de qualité lorsque l'on compare un matériau diélectrique similaire. ${\displaystyle {\text{DF}}}$${\displaystyle {\text{DF}}}$${\displaystyle {\text{DF}}}$

Voir également

• Essai de tenue diélectrique
• Générateur d'impulsions

Les références