Dielektrische absorptie is het verschijnsel waarbij een isolatiemateriaal in een condensator of kabel na het opladen tijdelijk elektrische lading “vasthoudt”. Nadat de spanningsbron wordt losgekoppeld en de klemmen worden kortgesloten, kan er opnieuw een kleine spanning ontstaan. Dit heet ook wel recovery voltage of terugverende spanning.
De oorzaak is dat dipolen en ladingsdragers in het diëlektricum zich langzaam oriënteren en verplaatsen. Een ideaal diëlektricum zou zich direct ontladen; echte materialen vertonen altijd enige absorptie.
Een eenvoudig model is een ideale condensator \(C_0\), aangevuld met één of meer serie-parallelle RC-netwerken. De absorptiestroom kan daardoor worden benaderd als:
\[ i_\text{abs}(t)=\sum_k \frac{V}{R_k}e^{-t/(R_kC_k)} \]
waarbij de tijdconstanten \(R_kC_k\) aangeven hoe snel de absorptie verdwijnt.
Eenvoudige tijdmeting
1. Laad de condensator op tot een bekende gelijkspanning \(V_0\), bijvoorbeeld gedurende 1 minuut. 2. Ontkoppel de spanningsbron. 3. Kortsluit de condensator gedurende een vaste tijd, bijvoorbeeld 1 minuut. 4. Verwijder de kortsluiting en meet de spanning die terugkomt. 5. Noteer de recovery voltage als functie van de tijd.
Een veelgebruikte absorptie-index is:
\[ DA=\frac{V_\text{recovery}}{V_0} \]
Bijvoorbeeld: een condensator wordt opgeladen tot \(100\ \text{V}\) en geeft na de ontlaadstap opnieuw \(2\ \text{V}\). Dan is:
\[ DA=\frac{2}{100}=0{,}02=2\% \]
De exacte waarde hangt sterk af van de laad-, kortsluit- en meettijden.
Andere meetmethoden
- LCR-meter of impedantie-analyzer: meet capaciteit en verliesfactor \(\tan\delta\) bij verschillende frequenties. Een sterke frequentieafhankelijkheid wijst vaak op polarisatie- en absorptieverliezen. - Dielectric Absorption Ratio (DAR): vergelijkt isolatieweerstanden op twee tijdstippen, bijvoorbeeld:
\[
DAR=\frac{R_{60\text{ s}}}{R_{30\text{ s}}}
\]
- Polarization Index (PI): bij isolatietests meestal:
\[
PI=\frac{R_{10\text{ min}}}{R_{1\text{ min}}}
\]
DAR en PI zijn vooral praktische isolatiediagnostische maten; ze zijn niet exact hetzelfde als de fundamentele diëlektrische absorptiecoëfficiënt.
Bij metingen moet de condensator volledig worden ontladen, moet de meetspanning geschikt zijn voor het onderdeel en moet rekening worden gehouden met lekstroom, temperatuur, vochtigheid en meetinstrumentbelasting. Die factoren kunnen de gemeten recovery voltage aanzienlijk beïnvloeden.