08 GT MH 08 vat lieu dien

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN VẬT LIỆU ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ ĐIỆN DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ TCGNB ng[.]

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: VẬT LIỆU ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-TCGNB

ngày…….tháng….năm2021 của Trường cao đẳng Cơ giới Ninh Bình

Ninh Bình, năm 2021

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình các nguồn thông tin có thể đượcphép dung nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và thamkhảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinhdoanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Để đáp ứng được nhu cầu học tập, nghiên cứu và tham khảo những kiếnthức cơ bản về Vật liệu điện của học sinh, sinh viên chuyên ngành Điện dândụng và nghề Kỹ thuật máy lạnh & Điều hòa không khí Chúng tôi tổ chức biênsoạn tập bài giảng ”Vật liệu điện” để phục vụ cho công tác đào tạo chung củaNhà trường

Bài giảng gồm các nội dung cơ bản sau:

- Bài mở đầu: Khái niệm về vật liệu điện Giới thiệu một số khái niệm cơbản về vật liệu kỹ thuật điện, các cách phân loại vật liệu điện theo trạng thái,theo tính dẫn điện, v.v

- Chương 1: Vật liệu cách điện Giới thiệu và đi sâu vào các đặc tính củavật liệu cách điện Một số vật liệu cách điện được sử dụng rộng rãi trong kỹthuật điện và những ứng dụng cụ thể của chúng Cách lựa chọn vật liệu cáchđiện cho phù hợp với điều kiện làm việc và những yêu cầu cụ thể

- Chương 2: Vật liệu dẫn điện Chương này chủ yếu nêu lên những đặcđiểm, tính chất và phạm vi ứng dụng của các vật liệu kim loại trong kỹ thuậtđiện

- Chương 3: Vật liệu dẫn từ Giới thiệu một số đặc tính từ của vật liệu.Nếu một số vật liệu dẫn từ điển hình được sử dụng trong kỹ thuật điện và phạm

vi ứng dụng của chúng

Giáo trình được biên soạn có tham khảo và dẫn chiếu thông tin từ các tàiliệu liên quan được liệt kê ở phần tài liệu tham khảo Trong quá trình biên soạngiáo trình, dù chúng tôi đã có cố gắng song không tránh khỏi những thiếu sót.Rất mong người đọc đóng góp ý kiến để giáo trình được hoàn thiện hơn, đạt chấtlượng cao và phù hợp với người học Xin trân thành cảm ơn!

Ninh Bình, ngày tháng năm

Tham gia biên soạn

1 Chủ biên Vũ Thị Vui

2 Vũ Thị Thuỷ

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1

LỜI GIỚI THIỆU 2

MỤC LỤC 3

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC VẬT LIỆU ĐIỆN 6

BÀI MỞ ĐẦU:KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN 7

1 Khái niệm về vật liệu điện 7

1.1 Khái niệm 7

1.2 Cấu tạo nguyên tử của vật liệu 7

1.3 Cấu tạo phân tử 8

1.4 Khuyết tật trong cấu tạo vật rắn 9

1.5 Lý thuyết phân vùng năng lượng trong vật rắn 9

2 Phân loại vật liệu điện 10

2.1 Phân loại theo khả năng dẫn điện 10

2.2 Phân loại theo từ tính 10

2.3 Phân loại theo trạng thái vật thể 10

CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN 11

1 Khái niệm và phân loại vật liệu cách điện 11

1.1 Khái niệm 11

1.2 Phân loại vật liệu cách điện 11

2.Tính chất chung của vật liệu cách điện 12

2.1 Tính hút ẩm của vật liệu cách điện 12

2.2 Tính chất cơ học của vật liệu cách điện 13

2.3 Tính chất hoá học của vật liệu cách điện 13

2.4 Hiện tượng đánh thủng điện môi và độ bền cách điện 13

2.5 Độ bền nhiệt 15

2.6 Tính chọn vật liệu cách điện 15

2.7 Hư hỏng thường gặp 15

3 Một số vật liệu cách điện thông dụng 16

3.1 Vật liệu sợi 16

3.2 Giấy và các tông cách điện 16

3.3 Phíp 17

3.4 Amiăng, xi măng amiăng 17

3.5 Vải sơn và băng cách điện 17

3.6 Chất dẻo 18

3.7 Nhựa cách điện 19

3.8 Dầu cách điện 21

3.9 Sơn và các hợp chất cách điện 22

3.10 Chất đàn hồi 23

3.11 Điện môi vô cơ 25

3.12 Vật liệu cách điện bằng gốm sứ 26

3.13 Mica và các vật liệu trên cơ sở mica 27

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN 29

1 Khái niệm và tính chất của vật liệu dẫn điện 29

1.1 Khái niệm về vật liệu dẫn điện 29

1.2 Tính chất của vật liệu dẫn điện 30

1.3 Các tác nhân môi trường ảnh hưởng đến tính dẫn điện của vật liệu 33

1.4 Hiệu điện thế tiếp xúc và sức nhiệt động 33

2 Tính chất chung của kim loại và hợp kim 34

2.1 Tầm quan trọng của kim loại và hợp kim 34

2.2 Các tính chất 34

3 Những hư hỏng thường gặp và cách chọn vật liệu dẫn điện 35

3.1 Những hư hỏng thường gặp 35

3.2 Cách chọn vật liệu dẫn điện 38

Khi cần lựa chọn vật liệu dẫn điện ta căn cứ vào: 38

4 Một số vật liệu dẫn điện thông dụng 38

4.1 Đồng và hợp kim đồng 38

4.2 Nhôm và hợp kim nhôm 40

4.3 Chì và hợp kim chì 41

4.5 Wonfram 44

4.6 Kim loại dùng làm tiếp điểm và cổ góp 45

4.7 Hợp kim có điện trở cao và chịu nhiệt 47

4.8 Lưỡng kim 49

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU DẪN TỪ 50

1 Khái niệm và tính chất vật liệu dẫn từ 50

1.1 Khái niệm 50

1.2 Tính chất của vật liệu dẫn từ 51

1.3 Các đặc tính của vật liệu dẫn từ 51

1.4 Đường cong từ hoá 51

2 Mạch từ và tính toán mạch từ 53

2.1 Các công thức cơ bản 53

2.2 Sơ đồ thay thế của mạch từ 56

2.3 Mạch từ xoay chiều 57

2.4 Những hư hỏng thường gặp 59

3 Một số vật liệu dẫn từ thông dụng 59

3.1 Vật liệu dẫn từ mềm 60

3.2 Vật liệu từ cứng 62

3.3 Vật liệu sắt từ có công dụng đặc biệt 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC VẬT LIỆU ĐIỆN

Tên môn học: Vật liệu điện

Mã môn học: 08

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:

- Vị trí: Môn học Vật liệu điện là môn học kỹ thuật cơ sở, thuộc các mônhọc đào tạo nghề bắt buộc, được bố trí sau môn học An toàn lao động và họcsong song với các môn Vẽ điện, Điện kỹ thuật

- Tính chất: Vật liệu điện là môn học chung trang bị những kiến thức cơbản về vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện và vật liệu dẫn từ Những ứng dụngchủ yếu của vật liệu kỹ thuật điện trong thiết bị điện, máy điện, khí cụ điện vàtrong các lĩnh vực truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng

- Ý nghĩa và vai trò của môn học: Sau khi học xong môn học Vật liệu điệngiúp người học hiểu rõ về các loại vật liệu điện, về cấu tạo, các đặc tính và ứngdụng của các vật liệu trong thực tế Nhận dạng, so sánh và lựa chọn được nhữngvật liệu đúng theo yêu cầu kỹ thuật

Mục tiêu của môn học:

- Về kiến thức:

+ Nắm vững khái niệm về vật liệu điện;

+ Phân biệt và chỉ ra được cấu tạo và đặc tính của các vật liệu điện;

+ Trình bày được đặc tính và ứng dụng của các vật liệu điện thông dụngtrong kỹ thuật điện

- Về kỹ năng:

+ Phân loại được các vật liệu dùng trong kỹ thuật điện;

+ Chọn và thay thế được các vật liệu cách điện tương ứng trong sửa chữa

và bảo dưỡng thiết bị điện

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Cẩn thận, chính xác trong việc nghiên cứu vật liệu điện;

+ Chủ động trong học tập, rèn tác phong công nghiệp và thái độ nghềnghiệp

+ + +

P++N0

+ + +

e e

e

BÀI MỞ ĐẦU:KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN

Mã bài: MH 08 – 01 Giới thiệu:

Vật liệu điện là các vật chất được sử dụng trong kỹ thuật điện với nhữngmục đích nhất định như: dẫn điện, cách điện, dẫn từ hay làm vật liệu kết cấu.Chúng có cấu tạo tự nhiên hay được chế tạo ở dưới dạng tổng hợp nhằm tăngcường một số những đặc tính có lợi hay hạn chế các đặc tính có hại khi sử dụng.Chủ yếu vật liệu điện được phân loại dựa trên tính ứng dụng của chúng và thôngthường chúng được chia thành 3 nhóm vật liệu điện cơ bản: Vật liệu dẫn điện,vật liệu cách điện và vật liệu dẫn từ Mỗi nhóm vật liệu có nhiều dạng khác nhaunhưng chúng đều có những đặc điểm đặc chưng cơ bản giống nhau

Mục tiêu:

- Nêu bật được khái niệm và cấu tạo của vật liệu dẫn điện;

- Phân loại được chính xác chức năng của từng vật liệu cụ thể;

- Rèn luyện được tính chủ yếu và nghiêm túc trong công việc

1.2 Cấu tạo nguyên tử của vật liệu

Nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương và các điện tử

mang điện tích âm quay xung quanh hạt nhân theo một quỹ đạo nhất định (hình

1.1).

Mọi vật chất đều cấu tạo từ nguyên tử và

phân tử Nguyên tử là phân tử cơ bản của vật

chất

Hạt nhân được cấu tạo nên từ các hạt

proton (P) mang điện tích dương và nơtron (N)

không mang điện Số lượng P = Z.q (Z là số e, q

= qe = 1,6.10-19C)

CL CL

CL CL

U E

Trạng thái bình thường, nguyên tử trung hoà về điện Nếu nguyên tử mấtđiện tử sẽ trở thành ion dương, nhận thêm điện tử sẽ trở thành ion âm

Năng lượng tối thiểu cung cấp cho điện tử để nó tách rời khỏi nguyên tử,trở thành điện tử tự do gọi là năng lượng ion hoá Wi (eV)

Quá trình biến nguyên tử trung hoà trở thành ion dương (làm mất điện tử)gọi là quá trình ion hoá

Điện tử nhận năng lượng di chuyển lên mức năng lượng lớn hơn, khi trở

về vị trí trạng thái ban đầu, năng lượng được trả lại dưới dạng quang học

1.3 Cấu tạo phân tử

Phân tử được tạo nên từ những nguyên tử thông qua các liên kết phân tử.1.3.1 Liên kết đồng hoá trị: Đặc trưng bới sự dùng chung những điện tử củacác nguyên tử trong phân tử

Ví dụ: Liên kết trong phân tử clo - Cl

Liên kết đồng hoá trị rất bền vững

1.3.2 Liên kết ion

Được xác lập bởi lực hút giữa các ion dương và ion âm trong phân tử

Ví dụ: Cấu trúc của phân tử NaCl

Na+ + Cl- = NaClLiên kết ion khá bền vững

1.3.3 Liên kết kim loại

Được xác lập bởi lực hút giữa các ion dương và các điện tử tự do trong kimloại

W

2

1

1.3.4 Liên kết Vandec – Vanx

Dạng liên kết yếu, có cấu trúc mạng tinh thể phân tử không bền vững

Ví dụ: Liên kết phân tử paraphin, nhựa đường, nhựa thông v.v

 Như vậy: Cấu tạo phân tử là dựa trên 4 loại liên kết phân tử

1.4 Khuyết tật trong cấu tạo vật rắn

Là sự phá huỷ các kết cấu đồng nhất trong vật rắn Những khuyết tật cóthể tạo nên bằng sự ngẫu nhiên hay cố ý trong quá trình chế tạo vật liệu

1.5 Lý thuyết phân vùng năng lượng trong vật rắn

Các nguyên tử khác nhau có những trạng thái năng lượng (mức nănglượng) khác nhau tạo thành vùng các mức năng lượng (hình 1.2)

- Vùng năng lượng ở vị trí thấp

nhất gọi là vùng hoá trị (1), được lấp

đầy các điện tử hoá trị

- Vùng có mức năng lượng cao

vượt qua vùng cấm để lên vùng dẫn làm

tăng khả năng dẫn điện của vật chất

Hình 1.2 Các mức năng lượng trong vật rắn

W W W

2 Phân loại vật liệu điện

2.1 Phân loại theo khả năng dẫn điện

Dựa vào giản đồ năng lượng, vật liệu điện chia thành 3 loại (hình 1.3):

- Vật liệu cách điện (a): Vùng cấm có năng lượng lớn W = 1,5 đến vài eV;

- Vật liệu bán dẫn (b): Vùng cấm có năng lượng trung bình W = 0,2 đến 1,5 eV;

- Vật liệu dẫn điện (c): Vùng cấm có năng lượng nhỏ W < 0,2 eV

Hình 1.3 Phân loại vật liệu theo thuyết phân vùng năng lượng

2.2 Phân loại theo từ tính

Cách phân loại này chỉ áp dụng đối với kim loại

Độ từ thẩm  là khả năng nhận từ trường tác động từ bên ngoài

- Vật liệu nghịch từ: Độ từ thẩm < 1, không phụ thuộc vào cường độ từtrường bên ngoài VD: H2, khí hiếm, đa số hợp chất hữu cơ, muối mỏ và các kimloại như: Cu, Zn, Ag, Hg

- Vật liệu thuận từ: Độ từ thẩm > 1, phụ thuộc vào cường độ từ trườngbên ngoài VD: Sắt, Niken, Côban và các hợp kim của chúng

2.3 Phân loại theo trạng thái vật thể

- Vật liệu dạng rắn: Xơ, sợi, kim loại rắn, thuỷ tinh

- Vật liệu dạng lỏng: Thủy ngân, dầu biến áp, dung dịch điện phân, nhựalỏng

- Vật liệu dạng khí: Không khí, hơi kim loại

CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN

Mã bài: MH 08 – 02 Giới thiệu:

Mục đích của các điện là duy trì khả năng cách điện của vật liệu đặt trongđiện trường Vật liệu làm nhiệm vụ đó gọi là vật liệu cách điện, chúng có thể ởdạng rắn, lỏng hay khí Cấu tạo và ứng dụng của chúng đều rất đa dạng Trongcông nghệ vật liệu ngày nay người ta có thể cải thiện tính chất cách điện của cácvật liệu có sắc và chế tạo ra một số loại vật liệu khả dụng rất cao trong kỹ thuậtcách điện

Điện trở suất của Vật liệu cách điện:  > 1010 (.cm)

1.2 Phân loại vật liệu cách điện

1.2.1 Theo trạng thái vật lý

- Thể rắn: Nhựa, cao su, thuỷ tinh …

- Thể lỏng: Dầu biến áp, dầu nặng …

- Thể khí: Không khí, khí trơ …

1.2.2 Theo thành phần hoá học

- Vật liệu hữu cơ: Vải, sơn, cao su…

- Vật liệu vô cơ: Sứ, gốm, mi ca…

1.2.3 Theo tính chịu nhiệt

Được phân chia thành 7 cấp như sau:

- Cấp Y (t0 = 90): Bao gồm vật liệu sợi gốc là xenlulô và tơ (sợi vải,giấy, gỗ) nó chưa được ngâm tẩm vào trong chất cách điện lỏng;

- Cấp A (t0 = 105): Bao gồm các loại vật liệu hữu cơ như trên nhưng đãđược tẩm bằng sơn hoặc ngâm trong chất cách điện lỏng;

- Cấp E (t0 = 120): Gồm các chất dẻo có chất độn hữu cơ và chất liên kếtnhiệt cứng;

- Cấp B (t0 = 130): Gồm các vật liệu vô cơ như Mica, amiăng, vải sợithuỷ tinh, được dẫn bằng những vật liệu hữu cơ;

- Cấp F (t0 = 150): Bao gồm micanít, các sản phẩm thuỷ tinh không cóchất đệm hoặc có chất đệm vô cơ và dùng chất có tính chịu nhiệt cao để dán;

- Cấp H (t0 = 180): Bao gồm những chất hữu cơ ở cấp F nhưng dùng chấtsilic hữu cơ có tính chịu nhiệt cao để dán và tẩm;

- Cấp C (t0> 180): Bao gồm vật liệu thuần tuý vô cơ, không dán hoặc tẩmbằng vật liệu có thành phần hữu cơ

Ví dụ: Ôxyt nhôm, mica, thuỷ tinh, thạch anh, amiăng, micalếch, micanitchịu nhiệt (dán bằng chất vô cơ)

2.Tính chất chung của vật liệu cách điện

2.1 Tính hút ẩm của vật liệu cách điện

Các vật liệu cách điện nói chung ở mức độ ít hay nhiều đều hút ẩm vàobên trong từ môi trường xung quanh hay thấm ẩm tức là cho hơi nước xuyên quachúng Khi bị thấm ẩm các tính chất cách điện của vật liệu cách điện bị giảmnhiều Những vật liệu cách điện không cho nước di vào bên trong nó khi đăt ở

môi trường có độ ẩm cao thì trên bề mặt có thể ngưng tụ một lớp ẩm làm chodòng rò bề mặt tăng, có thể gây ra sự cố cho các thiết bị điện.

2.2 Tính chất cơ học của vật liệu cách điện

Là khả năng của vật liệu có thể chịu được tác động của các phụ tải cơ học gây biến dạng, đặc chưng bởi các giới hạn bền: kéo, nén, uốn, xoắn

Tính chất cơ học được xác định bằng các phương pháp thử kéo, nén, uốn, xoắn, va đập v.v

- Giới hạn bền kéo: k = Pk/S0

- Giới hạn bền nén: n = Pn/S0

- Giới hạn bền uốn: u = [Pu.l/(b.h2)].1,5

Trong đó: + k,n,u là các giới hạn bền (N/cm2 hoặc MPa);

+ Pk, Pn, Pu là các lực kéo đứt, nén vỡ và uốn gẫy mẫu thử (N);+ S0 là tiết diện ngang của mẫu thử (cm2);

+ l là khoảng cách giữa hai gối đỡ (thường là 100 cm);

+ b là chiều rộng mẫu thử (thường là 12 cm);

+ h là chiều cao của mẫu thử (cm)

2.3 Tính chất hoá học của vật liệu cách điện

Chúng ta phải nghiên cứu tính chất hóa học của vật liệu cách điện vì:

- Độ tin cậy của vật liệu cách điện cần phải đảm bảo khi làm việc lâu dài:nghĩa là không bị phân hủy để giải thoát ra các sản phẩm phụ và không ăn mònkim loại tiếp xúc với nó, không phản ứng với các chất khác (khí, nước, axit,kiềm, dung dịch muối v.v ) Độ bền đối với tác động của các vật liệu cách điệnkhác nhau thì khác nhau

- Khi sản xuất các chi tiết có thể gia công vật liệu bằng những phươngpháp hóa công khác nhau: dính được, hòa tan trong dung dịch tạo thành sơn

- Độ hòa tan của vật liệu rắn có thể đánh giá bằng khối lượng vật liệuchuyển sang dung dịch trong một đơn vị thời gian từ một đơn vị thời gian tiếpxúc giữa vật liệu với dung môi Độ hòa tan nhất là các chất có bản chất hóa họcgắn với dung môi và chứa các nhóm nguyên tử giống nhau trong phân tử Cácchất lưỡng cực dễ hòa tan hơn trong chất lỏng lưỡng cực, các chất trung tính dễhòa tan trong chất trung tính Các chất cao phân tử có cấu trúc mạch thẳng dễhòa tan hơn so với cấu trúc trung gian Khi tăng nhiệt độ thì độ hòa tan tăng

Hỡnh 2.1Các hiện tượng xảy ra

đối với VLCĐ

U

Đánh thủng

Hình 2.1 Các hiện tượng xảy ra đối với VLCĐ

2.4 Hiện tượng đánh thủng điện môi và độ bền cách điện

2.4.1 Các hiện tượng xảy ra đối với VLCĐ (hình 2.1)

- Hiện tượng phóng điện bề mặt (hình 2.2): Khi điện áp đặt vào tấm cáchđiện tăng đến một trị số nào đó thì ở cạnh mép của điện cực xuất hiện vầng quang

rồi phát triển thành những tia lửa điện nối liền nhau ở hai cạnh biên của tấm cách

điện Hồ quang điện sẽ phóng trên bề mặt của tấm cách điện từ cực này đến cực kia

+ a là bề dầy của VLCĐ (cm);

+ Ebđ là độ bền điện (kV/cm)

Các yêu cầu đối với chất điện môi:

- Độ bền cách điện cao, điện áp đánh thủng Uđt lớn;

- Ổn định nhiệt cao;

- Dẫn nhiệt tốt, làm việc tốt ở nơi có độ ẩm cao;

Ph óng điện bề mặt

- Độ bám dính tốt, ít rạn nứt, rách thủng Như vậy, vừa đảm bảo tăng độ làm việc tin cậy vừa giảm kích thước của máy điện.

2.5 Độ bền nhiệt

- Độ bền chịu nóng: Là khả năng của vật liệu không bị hư hỏng trongthời gian ngắn cũng như lâu dài dưới tác dụng của nhiệt độ cao hay sự thay đổinhiệt độ đột ngột;

- Độ dẫn nhiệt: Là khả năng truyền nhiệt, chống nóng cục bộ ảnh hưởngđến độ bền của vật liệu;

- Sự giãn nở vì nhiệt: Là sự thay đổi hình dạng của vật liệu do bị đốtnóng hay làm lạnh

- Độ bền cơ: tùy vào điều kiện làm việc của thiết bị mà ta chọn vật liệucách điện có độ bền cơ thích hợp;

- Độ bền nhiệt: Căn cứ vào sự phát nóng khi thiết bị làm việc, người ta

sẽ chọn các loại vật liệu cách điện có nhiệt độ cho phép phù hợp

Ví dụ: Các vật liệu cách điện các dụng cụ đốt nóng (bàn ủi (bàn là), nồicơm điện) thường dùng vật liệu từ cấp B trở lên

2.7 Hư hỏng thường gặp

Các loại vật liệu cách điện được sử dụng để cách điện cho máy điện,thiết bị điện và khí cụ điện lâu ngày sẽ bị hư hỏng và ta thường gặp các dạng hưhỏng sau:

Hư hỏng do điện: do các máy điện, thiết bị điện và khí cụ điện khi làmviệc với các đại lượng, thông số vượt quá trị số định mức như: các đại lượng vềdòng điện, điện áp, công suất v.v làm cho vật liệu cách điện giảm tuổi thọ hoặc

bị đánh thủng;

Hư hỏng do bị già hóa của vật liệu cách điện: trong quá trình làm việc cácloại vật liệu cách điện đều bị ảnh hưởng của các điều kiện của môi trường nhưnhiệt độ, độ ẩm và hơi nước v.v Làm cho các vật liệu cách điện giảm tính chấtcách điện của chúng đi và dễ bị đánh thủng;

Hư hỏng do các lực tác động từ bên ngoài: các vật liệu cách điện khi bịlực tác động từ bên ngoài có thể làm hư hỏng ví dụ lớp emay trên các dây điện

từ có đường kính tương đối lớn nếu bị uốn cong với bán kính nhỏ sẽ làm lớpcách điện bằng bị vỡ hoặc khi vào dây không cẩn thận làm lớp cách điện bị trầyxước hoặc là khi lót cách điện không cẩn thận làm gẫy hoặc rách cách điện v.v

Hư hỏng do sự mài mòn giữa các bộ phận: các chi tiết khi làm việc tiếpxúc vàcó sự chuyển động tương đối với nhau thì sẽ bị hư hỏng do sự mài mòn và

- Sợi Nylon: Chịu được axit và bazơ, chịu nhiệt tốt Cơ tính bền, chịu masát Dùng cho cáp điện

- Sợi thuỷ tinh: Là sợi mảnh được bện thành dây hoặc dệt thành băng.Chịu nhiệt cao, độ bền cơ và điện rất tốt Khi cách điện thì dùng nhựa gắn với bềmặt cần cách điện Được dùng cách điện ở vị trí có nhiệt độ làm việc cao

- Vải: Được dệt từ sợi bông tự nhiên hoặc từ các vật liệu tổng hợp thànhbăng, tấm, được sơn tẩm để tăng tính cách điện và sử dụng trong thiết bị có dòngđiện lớn

- Băng dính cách điện:Được sản xuất từ vải bông, vải thuỷ tinh Băngtẩm cao su là những vải mịn có tẩm cao su, được sản xuất thành cuộn tròn vàđược dùng nhiều trong các thiết bị điện hạ thế

3.2 Giấy và các tông cách điện

+ Giấy cáp: Dùng làm cách điện của cáp điện lực có cường độ điệntrường thấp Các loại cáp có mã hiệu: K-100; KM-120; KB-170; KBMY-240

+ Giấy quấn: Có ký hiệu EH-50; EH-70 Được chế tạo thành cuộn dùng

để quấn lên các cuộn dây của máy điện hoặc sản xuất trụ, ống cách điện

+ Giấy tụ điện: Có bề dầy từ 0,004  0,03mm dùng để cách điện cho tụđiện giấy hoặc tụ điện giấy dầu

3.4 Amiăng, xi măng amiăng

3.4.1 Amiăng

Là tên thường gọi của nhóm khoáng vật, có cấu trúc xơ, amiăng có ưu điểmchịu được nhiệt độ cao, ở nhiệt độ mà các xơ hữu cơ khác hoàn toàn bị phá hủythì amiăng vẫn còn bền và uốn được Khi nhiệt độ từ (300  400)0C thì amiăngmất đi độ bền cơ

Amiăng rất thấm nước nên khi sử dụng phải tẩm Loại amiăng thôngthường (crizotin) có thể hòa tan trong axit ngoại trừ một vài loại đặc biệt rấthiếm lại có tính chịu được axit Tính cách điện của amiăng không cao lắm nênkhông được dùng cách điện trong điện cao thế và cao tần Điện trở suất của khốiamiăng là 1010 1012.cm

Để phù hợp với yêu cầu sử dụng người ta sản xuất amiăng thành giấy, vải,băng…

3.4.2 Xi măng amiăng

Được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện, là một chất dẻo được ép nguội.Thành phần chủ yếu là các chất vô cơ, trong đó chất độn là amiăng, còn chất kếtdính là ximăng Ximăng amiăng được sản xuất ra thành tâm, ống và các sảnphẩm theo hình mẫu Có độ bền cơ không cao lắm và chịu nhiệt tốt, chịu được

sự phóng điện của hồ quang nhưng tính cách điện thấp và hút ẩm.Thường đượcdùng làm bảng phân phối, tấm chắn ngăn các buồng dập hồ quang

3.5 Vải sơn và băng cách điện

3.5.1 Vải sơn cách điện

Là loại vải bông, lụa, thủy tinh có tẩm sơn, có độ đàn hồi và độ mềm đượcdùng làm cách điện rãnh của các máy điện có điện áp thấp Trong các máy điện

có điện áp cao vải sơn được dùng làm cách điện ở các đầu dây quấn, cách điệngiữa các cuộn dây, ngoài ra vải sơn còn được dùng cách điện cho các bộ phận bịuốn cong nhiều Độ bền điện của loại băng sợi bông có trị số khoảng (35 50)kV/mm, loại bằng tơ (55  90)kV/mm Vải sơn cách điện thường được sảnsuất ở dạng cuộn rộng (700  1000)mm, chiều dày của vải cách điện là (0,15 0,24) mm Gần đây có khuynh hướng thay thế vải sơn và giấy sơn cách điệnbằng vật liệu cách điện dẻo đó là màng dẻo

3.5.2 Băng cách điện

Các loại vải lụa, amiăng mạ tráng thủy tinh thường được dùng để bảo vệcác cuộn dây máy điện Băng amiăng được làm từ các sợi amiăng đàn hồi cóchứa oxít sắt dùng làm băng bảo vệ cho các cuộn dây của máy điện, điện áp từ 6

kV trở lên Các loại này trước khi sử dụng phải tẩm sơn, sau khi tẩm độ chịunhiệt sẽ giảm, băng thủy tinh có độ chịu nhiệt, chịu ẩm tốt hơn loại trên

3.6.1 Hêtinắc

Được sản xuất ra bằng cách ép nóng giấy đã được tẩm nhựa bakêlít Hêtinắc

có khối lượng riêng từ 1,25 đến 1,4 G/cm3 Độ bền điện cao khoảng (2025)kV/

mm,  = 56 Hêtinắc được sử dụng trong việc chế tạo các thiết bị và dụng cụđiện cao áp và hạ áp Ngoài ra, Hêtinắc cũng được sử dụng trong kỹ thuật thôngtin

3.6.2 Téctôlít

Được sản xuất ra bằng cách ép nóng vải đã được tẩm nhựa bakêlít, nó cũngtương tự Hêtinắc nhưng có giới hạn bền kéo doc và ứng suất dai va đập theochiều thẳng góc với lớp cách điện không cao hơn Hêtinắc nhưng độ bền nhiệtcao hơn

Trong những năm gần đây người ta đã chế tạo được nhiều loại chất dẻonhiều lớp có đặc tính cách điện, độ bền cơ và độ chịu nhiệt cao Chất kết dínhdùng trong các chất dẻo ấy là nhựa polieste, êpoxi, nhựa poliimít, nhựa silíc hữu

cơ và các loại nhựa khác Thành phần tạo thành là tổ hợp cách điện compozit cóđặc tính cách điện và độ bền cơ rất cao, chịu được ẩm, ứng dụng nhiều trong cácthiết bị điện cao áp Những đặc tính của Hêtinắc, Téctôlít, Téctôlít thủy tinhđược cho trong bảng sau:

tính chất vật lý ở nhiệt độ thấp nó là những chất vô định hình Khi ở nhiệt độ cao nhựa mềm ra trở thành dẻo và sau đó hóa lỏng

Như vậy, nhiệt độ hóa lỏng của nhựa không thể hiện rõ rệt Phần lớn cácloại nhựa được sử dụng trong kỹ thuật cách điện không hòa tan trong nước và íthút ẩm, nhưng chúng lại hòa tan trong các dung môi hữu cơ thích hợp Thôngthường nhựa có tính kết dính và khi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắnnhựa sẽ gắn chặt vào vật rắn tiếp xúc với nó Trong kỹ thuật cách điện nhựađược dùng làm thành phần quan trọng của các loại sơn, các hỗn hợp, các chấtdẻo, các vật liệu xơ nhân tạo và xơ tổng hợp Dựa theo nguồn gốc của các loạinhựa, người ta chia ra thành các loại nhựa tự nhiên, nhựa nhân tạo và nhựa tổnghợp

3.7.2 Phân loại

- Theo nguồn gốc: Nhựa thiên nhiên và nhựa tổng hợp;

- Theo tính chất: Nhựa nhiệt cứng và nhựa nhiệt mềm

a Nhựa thiên nhiên

- Nhựa thông: Được chưng cất từ dầu thông có độ ròn cao, chịu nhiệtthấp, độ bền điện 10 - 15 kV/mm Có thể hoà tan trong dầu mỏ để ngâm tẩm cápđiện hoặc dùng làm chất tẩy bẩn trên bề mặt vật liệu hàn

- Cánh kiến: Là nhựa do một số côn trùng tiết ra có màu vàng nhạt hoặcnâu, rất ròn, dễ mềm dẻo và nóng chảy, dễ hoà tan trong rượu, cồn Độ bền điện

từ 20 - 30 kV/mm Cánh kiến dùng ở dạng sơn dán các tấm mi ca hoặc các sảnphẩm khác

- Nhựa đường: Tồn tại trong tự nhiên ở dạng khoáng sản (atfan) hay thuđược khi chưng cất dầu mỏ Màu đen hoặc sẫm, không tan trong rượu và nước

Độ bền điện từ 10 - 25 kV/mm Dùng nhựa đường để sản xuất sơn, hợp chấtcách điện, chống gỉ, đổ vào các đầu cáp điện áp cao

b Nhựa tổng hợp

- Nhựa Bakêlít: Đặc chưng cho nhựa nhiệt cứng có tính cách điện tốt, độbền cơ học cao, ít co giãn Dùng để chế tạo chất dẻo ép lớp hoặc tẩm gỗ và cácvật liệu khác Bột nhựa cùng các chất độn như mạt cưa, giấy, giẻ vụn, sợi thuỷtinh được ép thành khung, cuộn dây, hộp, vỏ cách điện.v.v

- Nhựa êpôxi: Là chất lỏng nhớt có thể hoà tan trong axeton và các dungmôi thích hợp khác Khi đóng rắn có độ co ngót nhỏ và lực bán dính rất cao,

chịu nhiệt tốt Dùng để sản xuất keo dán, sơn, hợp chất rót vào máy biến áp nhỏhay các đầu nối thiết bị, hộp nối đầu cáp điện lực v.v

- Nhựa PE (polietylen): Đặc tính cơ tốt, màu trắng hoặc xám sáng, khônghoà tan trong dung môi, chịu được axit và kiềm Nhiệt độ làm việc cho phép 55 

650C Độ bền điện từ 15  20 kV/mm Dùng để cách điện cho cáp tần số cao vàcáp điện lực điện áp cao trong môi trường ẩm Do bền vững dưới ánh sáng mặttrời nên dùng chế tạo các chi tiết cách điện rắn, cách điện cho dây dẫn, dây súpmềm

- Nhựa PVC (polivinylclorua): Rất bền đối với tác dụng của nước, kiềm,axit loãng, dầu xăng và rượu Dùng để sản xuất ra các chất dẻo khác nhau và cácsản phẩm giống như cao su, dùng làm cách điện cho dây dẫn, cho vỏ bọc củacáp, sản xuất bình ắc quy v.v

Ngoài ra còn có các loại nhựa khác như Polystyrol (PS), lạp san, glíptan,têflon4 dùng để chế tạo đế, màng, thanh, tấm, ống cách điện hoặc chế tạo sơn cáchđiện

- Nhiệt độ làm việc lâu dài 90  950C

- Là chất lỏng dễ cháy, hơi dầu hoà lẫn không khí tạo thành hỗn hợp nổ

- Dễ hút ẩm, chất bẩn và độ ẩm làm giảm nhiều độ bền điện Lượng nướcchứa trong dầu sẽ ảnh hưởng đến độ bền điện theo đồ thị hình 2.3

- Ở nhiệt độ cao bị già hoá nhanh

- Tiếp xúc với đồng dễ gây ôxy hoá dầu

- Dùng để tẩm vật liệu xốp, sơ và để lấp đầy khoảng trống giữa các bộ phậncủa thiết bị điện nhằm nâng cao độ bền điện, dập dòng hồ quang đồng thời làmmát cho thiết bị

b Dầu cáp điện

Độ bền điện cao, chịu nhiệt tốt Dùng để tẩm cách điện cho cáp có vỏ bọcbảo vệ.

- Chất lỏng Silích hữu cơ: Tổn hao điện môi và độ hút ẩm nhỏ, độ bềnnhiệt cao, không bị hoá già do tác dụng của ôxy Dùng làm chất tẩm và điện môi

tụ điện

3.8.3 Dầu thực vật

Chủ yếu là các loại dầu khô thu được từ việc chiết xuất các hạt cây có dầutrong tự nhiên: Dầu gai, dầu trẩu dùng chế tạo sơn, dầu cách điện, vải sơn vàtẩm gỗ Dầu thầu dầu dùng để tẩm cách điện cho tụ điện giấy

b Phân loại

- Theo công dụng: Có các loại sơn tẩm, sơn phủ, sơn dán;

- Theo chế độ sấy: Sơn sấy nóng và sơn sấy nguội;

- Theo thành phần tạo sơn: Sơn nhựa, sơn Glíp tan, sơn cánh kiến

+ Sơn tẩm:Dùng để tẩm các thiết bị điện cần cách điện như cuộn dâymáy biến áp, tẩm chất cách điện xốp và xơ như giấy, bìa, vải

Khi được tẩm sơn, chất cách điện tăng được điện áp đánh thủng, độ dẫnnhiệt cao hơn, tính cơ học tốt hơn, tính háo nước và hút ẩm giảm đi

Các loại sơn tẩm như sơn xenlulo, sơn dầu gliptan, sơn silic hữu cơ, …+ Sơn phủ:Dùng để tạo ra trên bề mặt của vật liệu một lớp màng nhẵnbóng, chịu ẩm Tăng điện áp phóng điện và điện trở bề mặt, chống bám ẩm, bámbụi và làm đẹp Loại sơn này có thể phủ trực tiếp lên bề mặt kim loại như dâyemay, các tấm thép lá kỹ thuật điện (gọi là sơn emay)

Các loại sơn phủ như sơn nhựa (PVC, PS), sơn dầu bitum, men màu, …+ Sơn dán:Có độ bám dính cao, dùng để dán các vật liệu lại với nhau hoặcgắn vật liệu cách điện vào kim loại

Một số loại sơn dán như sơn glíptan dùng dán mica, sơn bakêlít để dángiấy và vải chế tạo téctôlít và hêtinax cách điện cho các thiết bị cao áp

3.9.2 Các hợp chất cách điện

Các hợp chất cách điện cũng được phân thành hai nhóm:

- Hợp chất tẩm: có công dụng tương tự như sơn tẩm

- Hợp chất làm đầy: (hợp chất rót) dùng để lấp đầy các lổ trống tương đốilớn nằm ở giữa các chi tiết khác nhau trong thiết bị điện, tạo ra một lớp phủ khádày trên bề mặt chi tiết, các mối nối hoặc cụm chi tiết kỹ thuật điện (ví dụ rótvào dây cáp) Trong các trường hợp khác nhau các hợp chất làm đầy bảo vệ chấtcách điện chống ẩm và chống lại tác dụng của các chất có hoạt tính hóa học,tăng cường độ bền cách điện, điện áp phóng điện và cải thiện sự tỏa nhiệt,truyền nhiệt v v…

3.10 Chất đàn hồi

Những vật liệu trên cơ sở của cao su và những chất có đặc tính gần giồngcao su gọi là chất đàn hồi có ý nghĩa lớn trong nhiều kỹ thuật khác nhau và trong

đời sống Cao su có một số tính chất quan trọng sau: tính đàn hồi cao, tính ítthấm ẩm và ít thấm khí.

3.10.1 Cao su thiên nhiên

Về thành phần hóa học, cao su thiên nhiên là hyđrô cácbon trùng hợp cóthành phần là (C5H8)n và cấu tạo của nó được đặc trưng bằng sự có mặt của liênkết kép Người ta không dùng cao su nguyên chất vào việc sản xuất vật liệu cáchđiện vì nó không chịu được nhiệt độ cao cũng như nhiệt độ thấp và tác dụng củadung môi Để khắc phục được các nhược điểm này người ta tiến hành lưu hóacao su, tức là nung nóng lên khi cho thêm lưu huỳnh vào cao su

3.10.2 Cao su lưu hóa

Sau khi lưu hóa tính chịu nhiệt, chịu lạnh của cao su tốt hơn, làm tăng độbền cơ và độ bền với dung môi tùy theo lượng lưu huỳnh cho thêm vào cao su

mà thu được các sản phẩm khác nhau Cao su được dùng rộng rãI trong côngnghiệp điện để làm chất cách điện cho các dây dẫn trong thiết bị điện, chế tạogăng tay, ủng, thảm cách điện và ống cách điện Khi dùng cao su làm vật liệucách điên cần chú ý các nhược điểm sau của cao su: độ bền nhiệt,ít chịu đượctác dụng của dầu mỏ, không chịu được các chất benzen, xăng kém bền với ánhsáng nhất là tia tử ngoại.Cao su cách điện thường có:

V = 1015.cm;  = 3  7; tg = 0,020,10; Eđt = 2030 kV/mm

3.10.3 Cao su tổng hợp

Người ta dùng rượu cồn, dầu mỏ và khí thiên nhiên làm nguyên liệu để sảnxuất cao su tổng hợp thay thế cho cao su thiên nhiên và ứng dụng trong côngnghiệp sản xuất cáp điện, thiết bị điện

- Cao su bu tan: là loại cao su tổng hợp phổ biến nhất Được dùng thaythế cho cao su thiên nhiên hoặc hợp chất của nó để sản xuất cao su dẻo cũng nhưsản suất êbônít Cao su bu tan dùng vào mục đích cách điện phải rửa sạch chấtxúc tác còn dư lại (natri)

- Escapon: là do cao su bu tan được trùng hợp bổ sung tạo nên, là chất cóđặc tính cơ gần giống êbônít nhưng có độ bền nhiệt cao hơn và ít chịu được sựtác dụng của axít và các dung môi hữu cơ.Escapon có đặc tính cách điện cao:

 = 1017.cm,  = 2,73, tg = 5,10-4, E = 2030 kV/mm

- Cao su cloropren: có đặc tính cách điện thấp, nhưng lại rất bền với tácdụng của dầu, etxăng, ôzôn và các chất ôxy hóa khác Được dùng làm vỏ bảo vệcho các sản phẩm cáp, làm đệm cách điện.

- Cao su butađien: có đặc tính cách điện gần giống cao su tự nhiên Nó

có tính chịu dầu và chịu etxăng

- Cao su butyl: có độ bền nhiệt khá cao, độ thấm khí nhỏ có đặc tính chịulạnh tốt nhưng lại không chịu được dầu mỏ

- Cao su silíc hữu cơ (ký hiệu CKT): có độ bền nhiệt cao (khoang 2500C)

và chịu lạnh tốt, có đặc tính cách điện tốt nhưng độ bền cơ thấp, kém bền với tácdụng của dung môi và đắt tiền

3.11 Điện môi vô cơ

Là loại vật liệu quan trọng trong kỹ thuật điện và vô tuyến điện Đa sốnhững điện môi vô cơ có những đặc tính tốt như: tính chịu nhiệt cao, không hút

ẩm, độ bền cơ cao và ổn định, chịu được tác dụng của bức xạ năng lượng và làvật liệu rẻ tiền Điện môi vô cơ có thể chia thành các nhóm sau:

- Thủy tinh: là những chất vô cơ không định hình và là hệ phức tạp của

nhiều ôxít khác nhau Trong thành phần thủy tinh ngoài những ôxít tạo thànhthủy tinh (SiO2, B2O3) còn có các ôxít khác như: Na2O, K2O, CaO, BaO, PbO,

Al2O3 v.v

- Những đặc tính của thủy tinh: các đặc tính của thủy tinh biến đổi trongphạm vi rộng, chúng phụ thuộc vào thành phần và công nghệ chế tạo thủy tinh

+ Khối lượng thủy tinh biến động trong khoảng 2 đến 8,1 G/cm3

+ Độ bền nén lớn hơn nhiều so với độ bền kéo: n = 6000  21000n kG/

cm2, k = 100  300n kG/cm2, trong điều kiện bình thường thủy tinh rất giòn, dễ

vỡ khi chịu tải trọng động

+ Thủy tinh có nhiệt độ nóng chảy không ổn định Nhiệt độ hóa dẻo củacác loại thủy tinh nằm trong khoảng 400 đến 16000C Điện dẫn bề mặt phụ thuộc

bề mặt thủy tinh, nó tăng lên khi bề nặt thủy tinh bị nhiểm bẩn và khi độ ẩm củamôi trường xung quanh tăng lên Tuy nhiên cách điện thủy tinh có nhiều ưuđiểm như sau:

-> Tính chịu nhiệt cao Cuộn dây cách điện bằng thủy tinh có thể chịu nhiệt

độ trên 1000C;

-> Khả năng dẫn nhiệt gấp vải 4 lần;

-> Có khả năng chịu dầu, axít, xút trừ axít flohydríc, axít photphoríc nóng;-> Không bị mục, nấm mốc không mọc được, không thấm ẩm, không hóagià;

-> Điện trở cách điện lớn hơn bất kỳ vật liệu cách điện sợi nào Độ bềncách điện cao;

-> Sợi thủy tinh không hút ẩm Cuộn dây có cách điện thủy tinh ít tiêu haochất tẩm, thời gian tẩm cũng ngắn hơn Tính năng của thuỷ tinh được thể hiệnqua bảng sau:

Để chế tạo sứ thì đem thạch anh, cao lanh, tinh thạch nghiền nhỏ sau đokhử hết tạp chất, trộn với nước để tạo thành một chất dẻo, sau đó khử hết nướcrồi cho chất dẻo đó vào khuôn để có các chi tiết, mang các chi tiết đi tráng men

và nung cứng Sau khi nung có các đặc điểm sau:

N = 4000  6000 kg/cm2; K = 350  500 kg/cm2;  = 104 105cm

- Được dùng rộng rãi nhất vì có tính năng cách điện rất tốt, độ bền cơcao, chịu được tác động khắc nghiệt ngoài trời.

- Cấu trúc xốp, bề mặt gồ ghề, dễ hút ẩm nên cần phải tráng men Nhờ cólớp men bên ngoài nhẫn bóng nên giảm được tính hút ẩm của sứ làm cho sứ cóthể chịu được ẩm của không khí nâng cao được điện áp phóng điện mặt ngoài vàhạn chế được dòng dò

- Sứ đường dây: Gồm các loại sứ đứng xiết cố định trên cột hạ thế hay sứtreo được liên kết từ các bát sứ dùng cho lưới cao thế

- Sứ dùng ở trạm: Gồm có các loại sứ đỡ, sứ xuyên, sứ định vị

3.13 Mica và các vật liệu trên cơ sở mica

Mica là vật liệu cách điện vô cơ có tính năng đặc biệt đó là độ bền điện và

độ bền cơ cao, tính chịu nhiệt và chịu ẩm tốt, khá dẻo khi có độ dày mỏng nênđược dùng làm vật liệu cách điện ở những vị trí quan trọng như: cách điện củacác máy điện cao áp công suất lớn và dùng làm điện môi trong một số loại tụđiện Mica trong tự nhiên có dạng tinh thể, đặc điểm đặc trưng của nó là có thểtách ra từng bản mỏng một cách dễ dàng theo chiều song song giữa các bề mặtthớ

Mica muscôvít thường không màu hoặc có màu đỏ nhạt, xanh nhạt, và cácmàu sắc khác; flogopít thường có màu sẫm hơn giống như màu hổ phách, màu

vàng ánh, màu nâu, màu đen tuyền, tuy nhiên cũng có khi gặp loại flogopít cómàu sáng hơn.

Đặc tính cách điện của mica muscôvít tốt hơn và cao hơn so với flogopít,ngoài ra nó có độ bền cơ cao hơn, rắn hơn, dễ uốn và co dãn hơn flogopít Cáctrị số về 2 loại mica được cho trong bảng sau:

Loại mica Khôi lượng

riêng, G/cm 3

- Micanít: là loại vật liệu được sản xuất thành từng tấm hoặc từng cuộn

do những cánh mica dán lại với nhau bằng sơn dán hoặc bằng nhựa khô, đôi khicòn dùng thêm lớp nền bằng xơ giấy hoặc xơ bông để dán những cánh mica lênmột mặt hoặc cả hai mặt của nó Nền bằng xơ tăng độ bền kéo đứt của vật liệu

và giữ cho các cánh mica khó bị tách ra khi vật liệu bị uốn Micanít có thể sửdụng làm cách điện cho vành góp, dùng để lót đệm, để tạo hình, băng mica cáchđiện cho thiết bị điện và cáp điện

- Mica bằng các hạt vụn:Mica vụn rửa sạch, nghiền thành vảy nhỏ và lợidụng khả năng dính liền lại với nhau của các tinh thể mica vừa mới được tách ra

để biến thành phôi ta thu được từng lá Việc sử dụng các chất kết dính có thểtăng độ bền cơ và độ bền điện của mica làm bằng các hạt vụn Để sản xuất raloại mica này ta có thể sử dụng các chất thải của mica muscôvít và flogopít đểlàm chất cách điện mà phương pháp khác không sử dụng được Bằng phương

pháp này người ta chế tạo ra vật liệu chịu được hồ quang điện, đúc ép định hìnhbằng khuôn tạo ra các chi tiết cách điện cần thiết cho các thiết bị điện.

- Mica tổng hợp:thủy tinh mica là một trong số các điện môi có chấtlượng cao Nó chịu được nhiệt độ cao, có độ bền cơ lớn, nhất là độ bền uốn, vađập, chịu được phóng điện hồ quang, có tg nhỏ, có thể gia công bằng cơ khíđược Tuy nhiên quá trình công nghệ sản xuất ra mica thủy tinh tốn nhiều công,đòi hỏi phải có lò điện có công suất lớn, máy ép thủy lực và khuôn ép bằng thépkhông rỉ

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN

Mã bài: 08 – 03 Giới thiệu:

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp kỹ thuật, ngành côngnghiệp điện năng cũng không ngừng được hoàn thiện và phát triển cho nên cácvật liệu dẫn điện đóng vai trò rất quan trọng, nếu không có chúng thì ta khôngthể có các thiết bị điện.máy điện và cũng không tồn tại ngành công nghiệp điện.Các vật liệu dẫn điện được dùng dẫn điện trong các thiết bị điện, máy điện, khí

cụ điện và truyền tải điện năng từ nơi sản xuất tới hộ tiêu thụ Vật liệu dẫn điệnrất đa dạng, nhiều chủng loại và chúng có những tính chất, đặc tính tính kỹ thuậtkhác nhau Vì vậy đòi hỏi người công nhân làm việc trong các ngành, nghề vàđặc biệt trong các nghề điện phải hiểu rõ về các tính chất, đặc tính tính kỹ thuật

và ứng dụng của chúng để không ngừng nâng cao hiệu quả kinh tế và tiết kiệmđiện năng trong sử dụng

Nội dung bài học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản

và cần thiết về tính chất, các đặc tính của các loại vật liệu dẫn điện thông dụngnhằm ứng dụng có hiệu quả trong ngành nghề của mình

- Rèn luyện được tính cẩn thận, chính xác, chủ động trong công việc.

Nội dung chính:

1 Khái niệm và tính chất của vật liệu dẫn điện

1.1 Khái niệm về vật liệu dẫn điện

Vật liệu dẫn điện là vật chất mà ở trạng thái bình thường có các điện tích

tự do Nếu đặt những vật liệu này vào trong một trường điện, các điện tích sẽchuyển động theo hướng nhất định của trường và tạo thành dòng điện Người tagọi là vật liệu có tính dẫn điện

Vật liệu dẫn điện có thể là chất rắn, chất lỏng và trong những điều kiệnnhất định có thể là chất khí ở dạng chất rắn vật liệu dẫn điện gồm có kim loại vàcác hợp kim của chúng Trong một số trường hợp là những chất không phải làkim loại mà là chất lỏng dẫn điện, kim loại ở trạng thái chảy lỏng và những chấtđiện phân Khí là hơi có thể trở nên dẫn điện ở cường độ điện trường lớn, chúngtạo nên ion hóa do va chạm hay sự ion hóa quang

1.2 Tính chất của vật liệu dẫn điện

Vật liệu dẫn điện có các tính chất cơ bản sau:

- Điện dẫn suất của vật liệu [γ=1

ρ]

- Hệ số nhiệt của điện trở suất;

- Nhiệt dẫn suất;

- Hiệu điện thế tiếp xúc và sức nhiệt điện động;

- Giới hạn bền khi kéo và độ dãn dài tương đối khi đứt

1.2.1 Điện trở

Là đại lượng đặc trưng cho sự ‘’cản trở‘’ dòng điện của vật liệu hay nóicách khác Điện trở R là quan hệ giữa hiệu điện thế không đổi đặt ở hai đầu củadây dẫn và cường độ dòng điện một chiều tạo nên trong dây dẫn đó (chú ý: dâydẫn không hề có sức điện động nội tại nào)

1.2.2 Mặt kết cấu

Điện trở của vật liệu điện được tính theo công thức sau:

R= ρ l s

l: chiều dài của vật dẫn m;

S: là tiết diện của vật dẫn m2;

: là điện trở suất, phụ thuộc vào bản chất của vật liệu m;

R: là điện trở của vật dẫn 

Dựa vào biểu thức trên ta thấy: Nếu có hai vật dẫn khác nhau (khác chất),nhưng có cùng chiều dài, cùng tiết diện thì vật nào có điện trở suất lớn hơn thìvật đó sẽ có điện trở cao hơn, nghĩa là dòng điện chạy qua nó sẽ ’’khó khăn’’hơn Điện dẫn G của vật dẫn là đại lượng nghịch đảo của điện trở

Trên thực tế Điện trở suất  của vật dẫn được tính theo: .mm2/m vàtrong một số trường hợp được tính bằng: .cm Trong hệ CGS điện, điện trởsuất được tính bằng: cm, còn ở hệ MKSA tính bằng: m

Những đơn vị nêu trên chúng được liên hệ với nhau qua biểu thức sau:

1cm = 104 .mm2/m = 106.cm = 10-2m

Điện dẫn suất  là đại lượng nghịch đảo của điện trở suất

[γ=1

ρ]

Điện dẫn suất  được tính theo: m/ .mm2; -1cm-1; -1m-1

1.2.4 Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ

Điện trở suất của kim loại và của rất nhiều hợp kim tăng theo nhiệt độ,điện trở suất của cácbon và của dung dịch điện phân giảm theo nhiệt độ

Thông thường điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ và theo quiluật sau:

ρ t=ρ o(1+αtt +βtt2+γt3+ )