Analysis of dielectric relaxation spectra by diffusive representations method : Case of organic dielectrics

• Autorzy: Saadaoui Yahia , Zegnini Boubakeur , Tahar Seghier

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.08.10

Warianty tytułu

PL

Analiza widm relaksacji dielektrycznej metodą reprezentacji dyfuzyjnych : Przypadek dielektryków organicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper deals with the phenomena of polarization and dielectric relaxation of organic dielectrics in the particular context of simulation and identification, the concept of diffusive representation was been introduced in order to transform certain non-standard causal convolution operators such as fractional order integrations or derivations into dissipative input/output linear dynamic systems in a functional state space The application of diffusive representations for the identification of the relaxation parameters of an organic dielectric has shown the efficiency of this method compared to others used in the field, particularly in terms of simulation time and working memory. The elaboration of behavioral state models of linear but non-rational input-output systems using diffusive representation has given, so the identification of the characteristic parameters of these models, gathered in the diffusive symbol, has also presented in the frequency and time domain. The parameter of discretization K has a significant effect on the results obtained, hence its delicate choice. The parameters of the Cole-Cole relaxation model were identified with acceptable precision, which opens a wide field of application of this method in applications of electrical engineering.

PL

W artykule omówiono zjawiska polaryzacji i relaksacji dielektrycznej dielektryków organicznych w szczególnym kontekście symulacji i identyfikacji. Pojęcie reprezentacji dyfuzyjnej zostało wprowadzone w celu przekształcenia niektórych niestandardowych operatorów splotów przyczynowych, takich jak całki ułamkowe lub pochodne na dyssypatywne liniowe układy dynamiczne wejścia / wyjścia w funkcjonalnej przestrzeni stanówZastosowanie reprezentacji dyfuzyjnych do identyfikacji parametrów relaksacji organicznego dielektryka wykazało skuteczność tej metody w porównaniu z innymi stosowanymi w tej dziedzinie, szczególnie pod względem czasu symulacji i pamięci roboczej. Dano opracowanie behawioralnych modeli stanu liniowych, ale nieracjonalnych systemów wejścia-wyjścia z wykorzystaniem reprezentacji dyfuzyjnej, więc identyfikacja charakterystycznych parametrów tych modeli, zebranych w symbolu dyfuzyjnym, została również przedstawiona w dziedzinie częstotliwości i czasu. Parametr dyskretyzacji K ma istotny wpływ na uzyskiwane wyniki, stąd jego delikatny dobór. Parametry modelu relaksacji Cole-Cole'a zidentyfikowano z dopuszczalną precyzją, co otwiera szerokie pole zastosowań tej metody w zastosowaniach elektrotechniki.

Słowa kluczowe

EN

dielectric relaxation; diffusive representation; Cole-Cole relaxation model; parameter discretization

PL

reprezentacja dyfuzyjna; relaksacja dielektryczna; model relaksacji Cole-Cole'a; parametr dyskretyzacji

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 8
• Strony: 52--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Saadaoui Yahia

• Amar Telidji University of Laghouat, Ghardaia road, Laghouat 03000, Algeria

autor

Zegnini Boubakeur

• Amar Telidji University of Laghouat., PoBox 37 G, Mkam Laghouat 03000, Algeria

• https://orcid.org/0000-0003-0937-188X

autor

Tahar Seghier

• Amar Telidji University of Laghouat., PoBox 37 G, Mkam Laghouat 03000, Algeria

• https://orcid.org/0000-0003-1245-1944

Bibliografia

• [1] T.Raïssi et al., Analyse de spectres de relaxation diélectrique Internationale de Génie Electrique,CERTES, Université Paris XII, 2005.
• [2] A.A. Lukichev, Graphical method for the Debye-like relaxation spectra analysis, J. Non-Cryst. Solids (2011), doi:10.1016/ j.jnoncrysol.2011.10.022
• [3] T.Blythe, D.Bloor, Electrical Properties of Polymers, second edition, Cambridge University Press, 2005.
• [4] G.G.Raju, Dielectrics in Electric fields, Marceld Ekkeirn,Inc, New York, 2003.
• [5] I.J.Lopez and al., Relaxation processes in polymers filled with nanoparticles, Journal of Non-Crystalline Solids 356 (2010) 574–577.
• [6] N.D.Hoang, Etude des Propriétés Électriques des Élastomères Silicones Utilisés pour l’Isolation Électrique, thèse de doctorat, Université Joseph Fourier Grenoble 1, Novembre 2005.
• [7] M.Ambid, Evaluation de Nanocomposites Polypropylène/Silicate pour l'isolation électrique : Etude des Phénomènes de Polarisation, de Conduction et des Propriétés Optiques, thèse de doctorat, Université de Toulouse, Mai 2007.
• [8] J.C.Dubis, Propriétés Diélectriques des Polymères, techniques de l’ingénieur, E 1 850.
• [9] C.Menguy, Mesure des Caractéristiques des Matériaux Isolants Solides, techniques de l’ingénieur, D 2 310.
• [10] D.W. Davidson, R.H. Cole. Dielectric relaxation in glycerol, propylene glycol, and normalpropanol. J. Chem. Phys., 19 , pp. 1484–1490. 1951,
• [11] S. Havrilia, S. Negami. A complex plane representation of dielectric and mechanical relaxation processes in some polymers. Polymer, 8 p. 161.,1967
• [12] Y.N. Huang, C.J. Wang, E. Riande. Superdipole liquid scenario for the dielectric primary relaxation in supercooled polar liquids. J. Chem. Phys., 122 ,2005.
• [13] M. Wubbenhorst, J. van Turnhout. Analysis of complex dielectric spectra. I. Onedimensional derivative techniques and three-dimensional modelling. J. Non-Cryst. Solids, 305, pp. 40–49,2002.
• [14] Jean-Philippe Manceau , Etude du phénomène de relaxation diélectrique dans les capacités Métal-Isolant-Métal, Thèse de doctorat , Université Grenoble 1, Joseph Fourier, , France ,2008
• [15] C.Casenave, Représentation Diffusive et Inversion Opératorielle pour l'Analyse et la Résolution de Problèmes Dynamiques non Locaux, thèse de doctorat, Université de Toulouse, Décembre 2009.
• [16] F.Monteghettia, D.Matignonb, E.Piota et L.Pascala,Simulation temporelle d’un modèle d’impédance de liner en utilisant la représentation diffusive d’operateurs, 13e Congrès Français d'Acoustique , 11 April 2016 - 15 April 2016 (Le Mans, France).
• [17] L. Laudebat, P. Bidan, and G. Montseny. Modeling and optimal identification of pseudodiffere ntial electrical dynamics by means of diffusive representation i. modeling. IEEE Transaction on Circuits and System I, 51 :1801–1813, 2004.
• [18] A.Rumeau, Modélisation Comportementale en Génie Électrique sous Représentation diffusive : Méthodes et Applications, thèse de doctorat Université de Toulouse, Novembre 2009.
• [19] L.Laudebat, Approche des Phénomènes de Relaxation Diélectrique par Réalisation Diffusive, Laboratoire de Génie Électrique de Toulouse, Université Paule Sabatier, Juin 2003.
• [20] G.Garcia, J.bernussou, Identification of the Dynamics of a Lead Acid Battery by a Diffusive Model, ESAIM Proceedings Fractional Differential Systems Models Methods and Applications, Volume 5 87-98, 1998.
• [21] KHALED et al., Diffusive representation modelling thermal and overvoltage for permanent magnet synchronous motor fed by voltage inverter, Turk J Elec Eng & Comp Sci (2019) 27: 3951 – 3966 © TÜBİTAK, doi:10.3906/elk-1811-183
• [22] R.H. Boyd, G.D. Smith, Polymer Dynamics and Relaxation, Cambridge University Press, First published 2007.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).