Bài giảng Vật lý - Vật liệu điện

1.1 Cấu tạo nguyên tử

- Mọi vật liệu (vật chất) đều được cấu tạo từ nguyên tử và phân tử. Nguyên tử là phần tử cơ bản nhất của vật chất

- Theo mô hình nguyên tử của Bor: nguyên tử đều được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích (+) và các điện tử (electron) mang điện tích (-) chuyển động xung quanh hạt nhân theo 1 quĩ đạo nhất định.

 Hạt nhân nguyên tử gồm:

 + Nơtron - không mang điện tích

 + Prôton - mang điện tích (+) với số lượng là: Q = Z.q

- Trạng thái tồn tại của nguyên tử:

 + Trạng thái bình thường: n/tử trung hoà về điện: điện tích (+) của hạt nhân bằng điện tích (-) của các điện tử.

 + Khi mất điện tử: nguyên tử trở thành ion (+)

 + Khi nhận điện tử: nguyên tử trở thành ion (-)

- Lớp điện tử ngoài cùng được gọi là lớp điện tử hoá trị.

 

 

ppt77 trang | Chia sẻ: andy_Khanh | Ngày: 15/10/2016 | Lượt xem: 346 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Vật lý - Vật liệu điện, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn hãy click vào nút TẢi VỀ
 điện môi được tính bằng tổng các điện tích chuyển động qua 1 đơn vị diện tích S vuông góc với phương điện trường trong 1 đơn vị thời gian.	Gọi: n - mật độ điện tích tự do chứa trong điện môi	 q - điện tích của mỗi phân tử	*Dưới tác dụng của điện trường E, tất cả các điện tích tự do sẽ đi về các cực (đ.tích (+) đi về cực âm, đ.tích (-) đi về cực dương) tạo nên dòng điện trong điện môi. Lúc này tổng các điện tích trong thể tích V = tổng các điện tích chuyển động qua tiết diện S, cũng chính là dòng điện đi qua diện môi. Tức là:	Q = n.q.V = n.q.S.v = I	Mà:	I = j.S	 	j = n.q.v	(2)	Với: 	j - mật độ dòng điện	v - tốc độ trung bình của các điện tích	Nếu gọi K là độ linh hoạt của các điện tích: K = v/E	  v = K.E(Độ linh hoạt các phần tử mang điện tích là đại lượng đặc trưng cho khả năng chuyển động của chúng dưới tác dụng của điện trường bên ngoài)	Từ (2) :	  j = n+q+v+ + n-q-v- = E.(n+q+K+ + n-q-K-) 	Theo định luật Ohm: j = γ.E	 điện dẫn:	γ = (n+q+K+ + n-q-K-) CHƯƠNG 2: TÍNH DẪN ĐIỆN CỦA ĐIỆN MÔI (ĐIỆN DẪN TRONG ĐIỆN MÔI)Nhận xét:Có nhiều điện tích tự do khác nhau tham gia vào quá trình dẫn điện. Dựa vào thành phần của dòng điện dẫn, người ta chia điện dẫn thành 3 loại như sau:	1. Điện dẫn điện tử: Thành phần của dòng điện dẫn là các điện tử tự do trong điện môi.	2. Điện dẫn ion: Thành phần của dòng điện dẫn là các ion dương, âm.	3. Điện dẫn điện di (điện dẫn môliôn): Đây là sự dịch chuyển có hướng của 1 khối mang điện tích.	*CHƯƠNG 2: TÍNH DẪN ĐIỆN CỦA ĐIỆN MÔI (ĐIỆN DẪN TRONG ĐIỆN MÔI)2.3 Điện dẫn của điện môi khí	Đặc điểm: Trong tất cả các chất khí đều có mật độ phân tử rất bé, khoảng cách giữa các phân tử khí lớn hơn rất nhiều so với bán kính nguyên tử, do vậy lực tương tác của các phân tử rất bé. Khi chưa có điện trường: có 2 quá trình xảy ra	- Quá trình ion hoá: là quá trình phân ly phân tử trung hoà thành điện tử và ion dương, tức là quá trình tách điện tử ra khỏi phân tử trung hoà. Trong quá trình ion hoá này sinh ra N0 điện tích trong 1 đơn vị thể tích điện môi.	- Quá trình kết hợp: là quá trình kết hợp các phân tử trái dấu tạo nên các phân tử trung hoà. Quá trình này mất đi αn2 điện tích.Trạng thái cân bằng được thiết lập bởi số điện tích sinh ra trong quá trình ion hoá = số điện tích mất đi trong quá trình tái hợp:	N0 = αn2Khi đặt điện môi khí trong điện trường: có 3 quá trình xảy ra: - Quá trình ion hoá: làm sinh ra Ni điện tích trong toàn bộ thể tích điện môi:	 	Ni = N0.V = N0.S.h- Quá trình tái hợp: làm mất đi Nt điện tích trong toàn bộ thể tích điện môi Nt = αn2.V = αn2.S.h- Quá trình đẫn điện: làm mất đi Nj điện tích trong toàn bộ thể tích điện môi Nj = I/q = J.S/q	Vậy trạng thái cân bằng được thiết lập bởi số điện tích sinh ra trong quá trình ion hoá bằng số điện tích mất đi do quá trình tái hợp và dẫn điện: Ni = Nt + Nj 	 N0.S.h = αn2.S.h + J.S/q	 N0.h = αn2.h + J/q*CHƯƠNG 2: TÍNH DẪN ĐIỆN CỦA ĐIỆN MÔI (ĐIỆN DẪN TRONG ĐIỆN MÔI)Đặc tính V-A của điện môi khí:	*: Quan hệ giữa điện áp và dòng điện đối với chất khíCHƯƠNG 2: TÍNH DẪN ĐIỆN CỦA ĐIỆN MÔI (ĐIỆN DẪN TRONG ĐIỆN MÔI)2.4 Điện dẫn của điện môi lỏng	2.4.1 Điện dẫn ion của điện môi lỏng- Không giống như điện môi khí, trong điện môi lỏng các điện tích tự do xuất hiên không chỉ do ion hóa tự nhiên mà còn do quá trình phân ly các phân tử của chính bản thân chất lỏng và tạp chất.	Trong điện môi lỏng bao giờ cũng lẫn 1 lượng tạp chất nhất định, thông thường các phân tử tạp chất dễ bị phân ly hơn các phân tử của chính điện môi đó (Nhất là tạp chất hữu cơ thì các tạp chất đó sẽ bị phân ly mạnh hơn  mật độ điện tích tăng)Do vậy, điện dẫn điện môi lỏng bao gồm điện dẫn của điện môi chính và điện dẫn của tạp chất.	- Nước là 1 dạng tạp chất phổ biến nhất trong các điện môi lỏng. Nó có 3 dạng sau:	+ Nước tan: nước hoà tan trong điện môi lỏng	+ Nước huyền phù (nước nhũ tương): tạo thành những hạt lơ lửng trong điện môi lỏng.	+ Nước dư (lắng đọng): Có thể lắng xuống đáy hoặc nổi lên trên điện môi. (Khi điện môi có tỷ trọng 1000kg/m3 nước dư sẽ nổi lên).*CHƯƠNG 2: TÍNH DẪN ĐIỆN CỦA ĐIỆN MÔI (ĐIỆN DẪN TRONG ĐIỆN MÔI)Quan hệ U(I) của điện môi lỏng được xác định như sau:- Đối với điện môi lỏng tinh khiết, dòng điện bão hoà không rõ rệt, nhưng cũng nói lên được sự ion hoá hay sự phát triển điện tích là lớn.- Khi có tạp chất thì I tăng theo qui luật hàm mũ  dẫn tới phóng điện.- Vậy nếu giảm được tạp chất thì sẽ làm giảm được dòng điện dẫn đi trong điện môi lỏng.*Điện dẫn ion của điện môi lỏng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng thì chuyển động nhiệt các phân tử điện môi lỏng sẽ tăng , điện môi lỏng có sự dãn nở nhiệt, lực liên kết giữa các phân tử giảm đi, độ nhớt sẽ giảm, mức độ phân ly các phân tử do nhiệt sẽ tăng lên và làm tăng điện dẫn điện môi lỏng.	Quan hệ giữa nhiệt độ và điện dẫn: γ0 - điện dẫn của điện môi lỏng đo ở điều kiện thường (200C, 65%, 760mmHg)α - hệ số mũ đối với chất lỏng đã chot - nhiệt độ đo bằng 0CCHƯƠNG 2: TÍNH DẪN ĐIỆN CỦA ĐIỆN MÔI (ĐIỆN DẪN TRONG ĐIỆN MÔI)2.4.2 Điện dẫn điện di	- Tạo nên do sự chuyển động có hướng của các nhóm mang điện tích dưới tác dụng của điện trường bên ngoài (còn gọi điện dẫn môliôn).	Trong điện môi lỏng thường chứa tạp chất có dạng keo, sợi lơ lửng bên trong. Do có quá trình chuyển động nhiệt, các tạp chất này ma sát với các phần tử điện môi lỏng và chung bị nhiễm điện: (phụ thuộc vào hằng số điện môi ε)	- Nếu εtạp chất > εđiện môi  chúng bị tích điện (+)	- Nếu εtạp chất αlc). Ta có: 	α = αenh + αlc Phương tình C -M đối với điện môi cực tính mạnh (từ 3-4)Nhưng chất khí là chất có mật độ phân tử thấp nên ε ≈ 1. Do đó:Khi nhiệt độ tăng khả năng định hướng của các phần tử lưỡng cực giảm. Do vậy khi to cao thì bỏ qua thành phần lưỡng cực. Để tính mômen lưỡng cực mo của phân tử khí người ta dùng phương pháp đồ thị (đây là phương pháp thực nghiệm nên chỉ mang tính gần đúng):Ta có: Theo hình vẽ ta đo dược giá trị của tgβCHƯƠNG 3: SỰ PHÂN CỰC TRONG ĐIỆN MÔI*Mối quan hệ của ε vào nhiệt độTính toán tương tự phần trước ta có:(3-8)TKε có trị số âm nên hằng số điện môi giảm khi nhiệt độ tăngVì ε>1  ε-1>0Do có phân cực chậm (tồn tại ) nên ε>ν2 Sinh viên chứng minh công thức (3-8)CHƯƠNG 3: SỰ PHÂN CỰC TRONG ĐIỆN MÔI*3.5 Hằng số điện môi của điện môi lỏng3.5.1 Hằng số điện môi của điện môi lỏng trung tính (dầu MBA, dầu tụ điện, benzen)Điện môi lỏng trung tính được đặc trưng bởi phân cực điện tử nhanh và phân cực ion nhanh, trong đó phân cực điện tử nhanh đóng vai trò chính	αenh >> αinh (α = αenh + αinh )Từ phương trình (3-4): và mối quan hệ:Ta xác định như sau: Với: Hệ số giản nở nhiệt của thể tíchTa nhận thấy: TKv >0, ε > 1  ε - 1 > 0  TKε > 1 nên ta viết lại:	 eαS (γ + f.η) ≥ 1	Đặt: γ dt(đẳng trị) = (γ + f.η)  eαS ≥ 1/ γdtCHƯƠNG 5: SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG ĐIỆN MÔI*2. Phóng điện trong điện trường đồng nhất có áp suất cao	Ở áp suất cao vì mật độ phân tử khí lớn, các ion (+) không thể chuyển độngvới vận tốc lớn vì chúng va chạm liên tục với các phân tử khí. Do vậy ở áp suất cao việc sản sinh ra các điện tử mới dựa vào sự ion hoá quang trong khối khí. Để có ion hoá quang photon phải có năng lượng đủ lớn, mà số lượng photon phụ thuộc trực tiếp vào số lượng thác điện tử. Như vậy, điều kiện để phóng điện tự duy trì là:	eαS = const	,	eαS = 1/γdt	(γdt do ion hoá quang gây nên)	Sự tăng cường điện trường phía đầu thác sẽ kích thích quá trình ion hoá quang phát triển, đồng thời do có điện trường cao nên ion hoá do cường độ điện truờng phát triển. Cả 2 qua strình ion hoá này sẽ tạo nên thác điện tử mới; Và thác điện tử này sẽ làm biến dạng điện trường ngoài, qua strình này tiếp tục đến khi dòng plasma xuất hiện ở 2 điện cực  phóng điện.CHƯƠNG 5: SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG ĐIỆN MÔI*3. Định luật Pasen - Xác định điện áp phóng điện khởi đầuTừ điều kiện tự duy trì phóng điện trong điện môi khí có điện trường đồng nhất:	 	Trong đó :Từ (5-5)	 Định luật Pasen: Trong điện trường đồng nhất, trị số điện áp phóng điện của chất khí là hàm số của tích giữa khoảng cách điện cực với áp suất tương đối của chất khí chia cho nhiệt độ của chất khí đó.CHƯƠNG 5: SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG ĐIỆN MÔI*5.2.7 Sự phóng điện trong điện môi khí ở điện truờng không đồng nhấtTrong điện trường không đồng nhất, hệ số ion hoá α phụ thuộc vào E (Vì E ≠ const nên α ≠ const). Phóng điện này phụ thuộc vào cực tính của cực, nó có 2 dạng phóng điện như sau:	- Phóng điện vầng quang: là giai đoạn phóng điện ban đầu, nó xảy ra quanh khu vực có bán kính cong nhỏ.	- Phóng điện chọc thủng: là giai đoạn tiếp theo của phóng điện vầng quang, lúc này tia lửa điện kéo dài giữa 2 cực.Nhận xét: Để duy trì phóng điện vầng quang cần phải liên tục nâng điện áp lên so với điện áp đặt vào ban đầu (tức là Uphóng điện vầng quang tăng). Cường độ điện trường giữa 2 cực tăng sẽ thuận lợi cho quá trình phóng điện chọc chủng (Uct giảm). Phóng điện trong điện trường rất không đồng nhất:	+ Khi mũi nhọn mang điện tích (+), cực bản mang điện tích (-)CHƯƠNG 5: SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG ĐIỆN MÔI*Khi mũi nhọn mang điện tích (-), cực bản mang điện tích (+)Nhận xét: Để duy trì phóng điện vầng quang liên tục ta có thể giảm điện áp (sau khi thác điện tử phát triển) so với điện áp ban đầu đặt vào giữa 2 điện cực. Trong trường hợp này Uphóng điện vầng quang giảm, điện áp chọc thủng Uct tăng.Kết luận:CHƯƠNG 5: SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG ĐIỆN MÔI*5.2.8 Biện pháp nâng cao điệnáp phóng điện trong điện môi khíCó nhiều biện pháp nâng cao Upđ nhưng biện pháp hay dùng và hiệu quả nhất là: cải tiến điện trường từ không đồng nhất  đồng nhất.Trong không khí: Khi E không đồng nhất: Epđ = 7,5kV/cm (mũi nhọn (+))	 Epđ = 20kV/cm (mũi nhọn (-))	 Khi E đồng nhất:	 Epđ = 30kV/cmĐể thực hiện biện pháp cải tiến điện trường từ không đồng nhất  đồng nhất, người ta dùng màn chắn đặt giữa điện cực. Màn chắn là 1 tấm cách điện mỏng có tác dụng làm thay đổi sự phân bố điện tích trong khoảng không gian giữa 2 cực . Tuy nhiên tác dụng của màn chắn phụ thuộc nhiều vào cực tính của cực.Khi mũi nhọn mang điện tích (+), cực bản mang điện tích (-): Upđ đạt max khi S’ = 25 - 30%. SKhi mũi nhọn mang điện tích (-), cực bản mang điện tích (+): màn chắn chỉ có tác dụng khi S‘ ≤ S/2CHƯƠNG 5: SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG ĐIỆN MÔI*5.2.9 Phóng điện vầng quang trên đường dây tải điện (Chỉ xét dây dẫn xoay chiều)Phóng điện vầng quang gây nên tổn hao năng lượng vì các điện tích sinh ra trong quá trình phóng điện vầng quang gây ra sự chuyển dịch các phân tử khí  phát nóng  tạo tổn hao vầng quang:	- Gây tổn hao năng lượng	- Gây ăn mòn vật liệu	- Gây nhiễu loạn thông tin vì nó tạo nên sóng cao tần	- Gây biến dạng sóng truyền trên đường dây	Phương pháp chính để xác định tổn hao vầng quang trên đường dây là tổng quát hoá số liệu thực nghiệm. Công thức kinh nghiệm thường dùng là công thức Pich:Trong đó:	δ - mật độ tương đối của không khí	r0 - bán kính dây dẫn (cm)	s - khoảng cách trung bình hình học giữa các dây dẫn (cm)	f - tần số	U - giá trị hiệu dụng điện áp pha	U0 - trị số điện áp tính toán, gần bằng điện áp vầng quang. Trị số này được tính theo công thức: 	U0 = 21,2.δ.r0.m1.m2.ln(s/r0)	m1 - hệ số nhẵn được đặc trưng cho bề mặt của dây dẫn (0,85 – 0,9)	m2 - hệ số khí hậu CHƯƠNG 5: SỰ PHÓNG ĐIỆN TRONG ĐIỆN MÔI*Biện pháp giảm tổn hao vầng quang: làm U0 tăng  ∆P bé, tương ứng U0 tăng là tăng r0  làm cho trường bề mặt dây dẫn trở nên đồng nhất hơn.Để không xảy ra vầng quang:	 Udd Q  điện môi bị nóng lên  nhiệt độ điện môi tăng	P U0 : P > Q  nhiệt lượng đốt nóng điện môi lớn hơn nhiệt lượng toả ra môi trường làm cho nhiệt độ điện môi luôn tăng  phá huỷ tính cách điện của điện môi  phóng điện.+ Khi U = U1 Tlàm việc thì Q > P tức là nhiệt lượng toả ra môi trường > nhiệt lượng đốt nóng điện môi  làm nhiệt độ điện môi giảm xuống về lại Tlàm việc cho nên nhiệt độ trong điện môi ổn định.	- Tại T = T tới hạn : điểm cân bằng không ổn định vì khi nhiệt độ tăng lên 1 ít thì P > Q tức là nhiệt lượng đốt nóng điện môi > nhiệt lượng toả ra môi trường làm nhiệt độ trong điện môi tiếp tục tăng lên nữa và ra khỏi điểm cân bằng.+ Độ giữ trữ ổn định nhiệt ∆T = Ttới hạn - Tlàm việc(∆T càng lớn thì dải nhiệt độ làm việc rộng ra)+ Điện áp làm việc giới hạn khi ∆T = 0 tương ứng với trị số điện áp phóng điện giới hạn: Upđ = U0 . Lúc này trị số 	Upđ = U0 được xác định tại thời điểm P’ = Q’ (theo hình vẽ) tức là đạo hàm theo nhiệt độ của 2 vế phải bằng nhau:Q = 2.σ.S.(T - T0)  Q’ = 2.σ.SMà:(đối với bản cực phẳng)CHƯƠNG 6: ĐẶC TÍNH CƠ - LÝ - HOÁ CỦA ĐIỆN MÔI*	Khi chọn vật liệu cách điện, ta không những chỉ chú ý đến các đặc tính về cách điện của nó mà còn phải xét đến tính ổn định lâu dài và điều kiện làm việc của chúng. Mặt khác, khi làm việc trong môi trường khác nhau (tia tử ngoại, sóng ngắn, mổitường hoá chất, nước muối) phải xét đến tác hại của môi trường nếu không sẽ dẫn đến sự cố trầm trọng ảnh hưởng đến thiết bị. Do vậy cần phải xét đến tính năng cơ - lý - hoá của vật liệu để đảm bảo làm việc lâu dài và hiệu quả nhất.6.1 Tính hút ẩm của điện môi	Vật liệu cách điện nói chung ở mức độ ít hay nhiều đều hút ẩm vào bên trong từ môi trường xung quanh, hay thấm ẩm tức là cho hơi nước xuyên qua chúng. Khi bị thấm ẩm các tính chất cách điện của điện môi bị giảm nhiều. Những vật liệu cách điện không cho nước đi vào bên trong nó khi đặt trong môi trường có độ ẩm cao, trên bề mặt có thể ngưng tụ 1 lớp ẩm làm cho dòng rò bề mặt tăng, điện áp phóng điện dọc theo bề mặt giảm và có thể gây ra sự cố cho thiết bị điện.	6.1.1 Độ ẩm của không khí	a - Độ ẩm tuyệt đối: m [g H2O / m3] được đánh giá bằng khối lượng (gram) của hơi nước chứa trong 1 dơn vị thể tích không khí (m3).	Ở 1 nhiệt độ nhất định nào đó, độ ẩm không vượt quá 1 trị số nhất định m ≤ mmax : độ ẩm bão hoà.b - Độ ẩm tương đối:Điều kiện chuẩn của khí hậu: t0 = 200C, P = 760mmHg, m = 11g/m3, φ = 65%CHƯƠNG 6: ĐẶC TÍNH CƠ - LÝ - HOÁ CỦA ĐIỆN MÔI*6.1.2 Độ ẩm của vật liệu (ψ)	Là lượng hơi nước trong 1 đơn vị trọng lượng vật liệu. Khi vật liệu có độ ẩm ψ vào môi trường φ thì sau 1 thời gian nó tiến tới ψcân bằng + ψ > ψcb : ψ giảm xuống ψcb  Vật liệu được sấy khô + ψ 900.CHƯƠNG 6: ĐẶC TÍNH CƠ - LÝ - HOÁ CỦA ĐIỆN MÔI*6.1.5 Ảnh hưởng của tính ẩm đến phẩm chất điện môi	- Nước là chất có cực tính mạnh: ε = 80 82, γ = 10-5 10-6 [1/Ω.cm]. Do đó khi hơi ẩm xuyên qua điện môi  làm giảm điện trở cách điện  điện dẫn tăng  tăng tổn hao tgδ và giảm điện áp chọc thủng Uct  điện môi chóng vbị phá huỷ.	- Khi hơi ẩm ngưng tụ trên bề mặt, nó kết hợp với bụi bẩn trên bề mặt tạo ra những dung dịch điện phân  tạo ra các ion (+), ion (-) chuyển động về các cực  làm tăng dòng điện rò trên bề mặt  làm giảm Upđ bề mặt Các biện pháp giảm tác hại của độ ẩm:- Sấy khô và sấy trong chân không để thoát hơi ẩm ra bên ngoài.- Tẩm các loại vật liệu xốp bằng sơn cách điện.- Quét, phủ lên bề mặt điện môi lớp sơn hoặc men cách điện nhằm ngăn chặn sự xâm nhập hơi ẩm vào bên trong.- Để nâng cao điện áp phóng điện trên bề mặt phải tăng cường chiều dài rò điện bằng cách đặt thêm các gờ như ở các sứ cách điệnThường xuyên định kỳ làm sạch bề mặt cách điện. CHƯƠNG 6: ĐẶC TÍNH CƠ - LÝ - HOÁ CỦA ĐIỆN MÔI*6.2 Đặc tính nhiệt của điện môi6.2.1 Tính chịu nóng (Độ bền nhiệt)- Là khả năng chịu đựng của vật liệu cách điện không bị hư hỏng dưới tác động của nhiệt độ cao và sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ.- Đối với điện môi vô cơ: độ bền nhiệt biểu thị bằng nhiệt độ mà từ đó có sự biến đổi rõ rệt các phẩm chất cách điện: tgδ, Rcách điện- Đối với vật liệu hữu cơ: độ bền nhiệt là nhiệt độ gây biến dạng cơ học mà từ đó làm giảm phẩm chất của điện môi.Ký hiệu cấp chịu nhiệtNhiệt độ làm việc lớn nhất cho phép (0C)Y90A105E120B130F155H180C>180Từ độ bền nhiệt, người ta nhận thấy rằng mỗi loại vật liệu cách điện đều chịu được 1 nhiệt độ nhất định, nếu vượt qua trị số đó thì tính chất cách điện sẽ bị hỏng. Từ tính năng trên, người ta qui định nhiệt độ làm việc lớn nhất cho phép mà vật liệu có thể làm việc lâu dài mà không bị phá huỷ gồm 7 cấp chịu nhiệt như sau:CHƯƠNG 6: ĐẶC TÍNH CƠ - LÝ - HOÁ CỦA ĐIỆN MÔI*	- Cấp Y: Vật liệu sợi gốc xenlulô (sợi, vải, giấy cốttông, gỗ..) chưa tẩm trong VL cách điện lỏng.	- Cấp A: Là VL cách điện cấp Y mà đã được ngâm tẩm trong VL cách điện lỏng.	- Cấp E: Là chất dẻo hoặc là những nhựa Epocxy.	(Cấp Y, A, E thuộc loại cấp cách điện hữu cơ)	- Cấp B: là những sợi amiăng hoặc sợi thuỷ tinh mà có kết hợp các chất liên kết hữu cơ (nhựa Epocxy, phenol).	- Cấp F: Các sợi thuỷ tinh kết hợp với các chất liên kết có độ bền chịu nóng cao (silic hữu cơ, Epocxy poliête chịu nhiệt).	- Cấp H: Tương tự như cấp F nhưng kết hợp với những chất có độ bền chịu nhiệt đặc biệt cao.	- Cấp C: Gồm các vật liệu vô cơ thuần tuý, hoàn toàn không có thành phần kết dính hay tẩm (mica, thuỷ tinh, sứ cách điện, thạch anh).	 6.2.2 Độ dẫn nhiệt	Được đặc trưng bởi nhiệt dẫn suất 	 (Với: ρN - nhiệt trở suất). So với kim loại thì nhiệt dẫn suất của VL cách điện nhỏ hơn rất nhiều.	6.2.3 Sự giãn nở nhiệt	Được biểu thị bằng hệ số giãn nở dài αL, nó thể hiện chiều dài của vật sẽ tăng lên bao nhiêu khi nhiệt độ tăng lên là 10C.[1/độ] (Với: L - chiều dài vật liệu)CHƯƠNG 6: ĐẶC TÍNH CƠ - LÝ - HOÁ CỦA ĐIỆN MÔI*6.3 Tính chất cơ học của điện môi	6.3.1 Độ bền chịu kéo, nén, uốn (σK , σN , σU )	Phụ thuộc vào diện tích tiết diện của vật liệu. Ví dụ: sợi thuỷ tinh: đường kính sợi giảm  các σ tăng; Khi đường kính giảm xuống còn 0,01mm thì nó đạt ngang độ bền của dây đồng.	Các σ còn phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì các σ giảm.6.3.2 Tính giòn	Biểu thị bằng độ dài va đập [kg.cm/cm2]	6.3.2 Độ cứng: Biểu thị khả năng của bề mặt vật liệu chống lại các biến dạng gây bởi lực nén truyền từ vật liệu có kích thước bé hơnVới: D - đường kính viên bi thép h - độ lún P - lực nén	Với: 	A - năng lượng để bẻ gãy mẫu vật có tiết diện S (kg.cm)	S - diện tích mẫu vật (cm2)6.4 Tính chất hoá học của điện môi 	- Bền vững về mặt hoá học nghĩa là không bị phân huỷ hoá học, không gây ăn mòn với các vật liệu tiếp xúc nó, không gây phản ứng hoá học với axit, kiềm và muối.	- Chịu được các gia công hoá học: mài mòn bằng dung dịch hoá học	- Bền vững với những bức xạ năng lượng cao: bức xạ mặt trời, bức xạ của các tia vũ trụCHƯƠNG 7: VẬT LIỆU ĐIỆN MÔI*7.1 Điện môi khí 7.1.1 Đặc tính chung của điện môi khí	- Khi làm việc ở điều kiện bình thường, độ bền điện không cao so với điện môi lỏng và điện môi rắn.	- Điện môi khí có khă năng phục hồi cách điện.	- Mật độ phân tử thấp do đó hằng số điện môi ε nhỏ  tổn hao tgδ nhỏ.  7.1.2 Yêu cầu đối với chất khí cách điện	- Không được gây phản ứng hoá học với những chất khác trong kết cấu cách điện.	- Phải có cường độ cách điện cao thì kích thước cách điện của thiết bị giảm.	- Có nhiệt độ hoá lỏng thấp.	- Tản nhiệt tốt.	- Rẻ tiền, dễ kiếm. CHƯƠNG 7: VẬT LIỆU ĐIỆN MÔI*7.1.3 Một số chất khí thường dùng	- Không khí: cường độ cách điện không cao Ecđ = 30kV/cm, trong không khí có những chất gây phản ứng hoá học như O2 do đó ít dùng, thường dùng cách điện trên đường dây, hoặc dùng trong máy cắt không khí nén.	- Khí Nitơ: có cường độ cách điện tương tự như không khí nhưng nó không chứa O2 nên không gây phản ứng hoá học khi tiếp xúc với kim loại. Thường dùng trong tụ điện khí.	- Khí Hyđrô: có ưu điểm nhẹ, thường dùng để làm mát máy điện, nhưng phải cẩn thận không lọt khí vì sẽ gây nổ.	- Khí SF6 (Êlêgaz): có cường độ cách điện cao hơn không khí gấp 2,5 lần, nặng hơn không khí 5 lần, không độc, ổn định về mặt hoá học và không bị phân huỷ ở nhiệt độ cao. Với áp suất nén càng cao thì độ bền điện càng lớn. Thường được dùng trong cáp điện, tụ điện, máy cắt trung, cao áp.	- Khí Cl2F2 (Frêôn): có độ bền điện gần bằng khí SF6, nó có thể ăn mòn 1 số vật liệu hữu cơ thể rắn, thường được dùng trong các thiết bị làm lạnh.CHƯƠNG 7: VẬT LIỆU ĐIỆN MÔI*7.2 Điện môi hữu cơ	7.2.1 Nhựa	a. Nhựa nhân tạoTrung tính: có tổn hao tgδ nhỏ- Polyetylen- Polypropylen- Polyizobutylen- Polistirol- Vật liệu nhựa Flo hữu cơCực tính: có tổn hao tgδ lớn- Polyvinylclorit- Polymetylmetalcrilat- Polyete- Polyamid- Epocxy- Nhựa Fenol - foocmandehit- Silic hữu cơ	b. Nhựa thiên nhiên- Nhựa cánh kiến (do 1 số côn trùng tiết ra trên các cành cây ở xứ nóng)- Nhựa thông (colofan)- Nhựa côpan (hổ phách)	7.2.2 Dầu

File đính kèm:

  • pptvat_lieu_dien.ppt