Giáo trình Kỹ thuật điện tử cơ bản (Nghề Vận hành máy thi công mặt đường - Trình độ Cao đẳng) gồm có 3 chương như sau: Chương I: Khái niệm cơ bản về vật liệu và linh kiện điện tử; chương ii: các mạch điện tử cơ bản; chương iii: các mạch điện tử trong máy thi công nền. Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1_BQ GIAO THONG VAN TAI
TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I
ĐỘ CAO ĐĂNG
NGHE: VAN HANH MAy he CONG MAT ĐƯỜNG
Trang 3BO GIAO THONG VAN TAI
TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I
GIAO TRINH
Mụ đun: Kỹ thuật điện tử cơ bản
NGHE: VAN HANH MAY THI CONG MAT DUONG
TRINH DO CAO DANG
Trang 4MỞ ĐẦU
Mụn học: Kỹ thuật điện tử cơ bản là một trong những mụn học bắt buộc
trong chương trỡnh dao tạo nghề Vận hành mỏy thi cụng nờn, trỡnh độ: Cao
đẳng nghề;
Đõy là một mụn học cơ sở chuyờn nghành rất quan trọng trong chương trỡnh dao tạo, mụn học này giỳp cho người học nắm được cơ sở chuyờn nghành, nõng cao được kỹ năng nghề nghiệp;
Mụn này cú thể tiến hành học trước cỏc mụn học, mụ đun
chuyờn mụn;
Chỳng tụi gồm cỏc Thạc sỹ, Cử nhõn, giỏo viờn cú tay nghề cao nghề Xõy dựng cầu đường, cú nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy, đó sưu tầm, bằng kinh nghiệm, bằng kiến thức chuyờn mụn, cố gắng biờn soạn ra giỏo trỡnh nội bộ cho mụn học này, nhằm giỳp người học nhanh chúng tiếp
thu được mụn học;
Trong quỏ trỡnh biờn soạn chỳng tụi đó cú nhiều cố gắng, song khụng thể trỏnh khỏi những khiếm khuyết, chỳng tụi rất mong được sự gúp
Trang 5MUC LUC
TT Nội dung Trang |
Chương I: Khỏi niệm cơ bản về vật liệu và linh kiện 4 điện tử
1.1 Sử dụng dụng cụ cầm tay và đồng hồ VOM 4 1.1.1 | Cụng dụng và phương phỏp sử dụng cỏc dung cy cam tay 4
nghờ điện tử và đụng hụ VOM
1.1.2 | Cụng dụng và phương phỏp sử dụng mỏy đo VOM 5 1.1.3 | Sử dụng dụng cụ cam tay nghộ diộn tir va dong ho VOM 10
1.2 Vật liệu, linh kiện thụ động 19
1.2.1 | Cụng dụng và đặc điểm kỹ thuật của cỏc vật liệu, linh kiện | 19
điện — điện tử thường dựng trong hệ thống mạch điện mỏy thi cụng nền 1.2.2 | Linh kiện điện tử cơ bản 39 1.3 | Điốtbỏn dẫn 48 1.4 | Transistor 54 Chương II: Cỏc mạch điện tử cơ bản 61 2.1 Mạch chỉnh lưu 6l 2.2 | Mạch khuếch đại 64 2.3 | Mạch điều khiển 69
Trang 6CHUONG I - KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1 Sử dụng dụng cụ cầm tay và đồng hồ VOM 1.1.1 Cụng dụng và phương phỏp sứ dụng cỏc dụng cụ cầm tay nghề điện tir va đồng hồ VOM
1.1.1.1.Cụng dụng và phương phỏp sử dụng mỏ hàn thiếc
Để cú được I mạch điện khụng chỉ yờu cầu về mạch chạy tốt,chạy ổn định mà cũn
đẹp về thẩm mỹ cả mặt trờn (Top) và mặt dưới ( Bottom) nữa, Hàn mà quỏ tay núng đầu hàn cũng cú thờ làm cho điện trở tăng, hay làm chết linh kiện,cú khi làm cho mối hàn bị đen hàn khụng núng dễ bung mối hàn đến lỳc khụng biết chỗ nào mà khắc phục Chớnh vỡ vậy chip chia sẻ cho cỏc bạn cỏch sử dụng mỏ hàn sao cho hợp lý.õ a.Chọn mỏ hàn:
Nờn cú 2 mỏ hàn, một mỏ hàn xung (mỏ hàn đoản mạch — dựng dộ hàn cỏc linh kiện thường, LK to) và một mỏ hàn nung (mỏ hàn nung nhiệt bằng dõy maiso - dựng để hàn tranz trường, ic số, ic chõn quỏ nhỏ ) Về mỏ hàn Ă xung Dựng mỏ hàn nào cũng
được, tuy nhiờn nếu cú điều kiện thỡ nờn chọn mỏ hàn tốt (khụng bị núng thõn mỏ hàn,
nhiệt độ ụn định và khụng cú từ dư nhiều) Khi mua nờn bấm thử nếu độ núng vừa phải
(bấm 1 giõy rồi thả ra xong dựng tay kiểm tra đầu mỏ hàn thấy nhiệt độ ấm ấm cảm nhận rừ là được) khụng nờn núng quỏ hay nguội quỏ
b.Đầu mồ hàn và trỏng thiếc:
Đầu mỏ hàn khụng nờn cứng nhắc cựng một cỡ cho tất cả cỏc loại Nờn lựa chọn
đầu mỏ hàn phự hợp với mỏ hàn của mỡnh Nếu thấy mỏ hàn đang dựng đầu 1 ly độ dài
dõy khoảng 6cm mà hàn thấy thiếu nhiệt quỏ thỡ nờn hạ chiều dai xuống cũn 4cm nếu vẫn khụng được thỡ thay bằng dõy loại 0,8 ly Sau khi cắt xong dõy đầu mỏ hàn thỡ cạo sạch toàn bộ dõy (bỏ hết emay cỏch điện và oxy húa) khụng nờn bắt ốc vào mỏ
hàn luụn, dựng đồ dựng nào đú cạo sạch đầu tiếp xỳc chỗ cọc dõy đồng bắtdõy (2 cọc
đồng từ mỏ hàn ra) sau đú mới bắt vào mỏ hàn Trỏng thiếc cho lần đầu tiờn dựng: Sau khi bắt ốc xong bấm mỏ hàn và nhỳng ngay vào cục nhựa thụng Sau khi nhựa thụng
đó chảy ra và bỏm vào phần đầu của dõy mỏ hàn thỡ thụi bấm và lấy mỏ hàn ra Tỡm
một tắm PCB cũ cú những nốt hàn to cú sẵn thiếc (vớ dụ như nốt hàn chõn nguồn mass hoặc nốt hàn tỏa nhiệt chang hạn) rồi bắm mỏ hàn vào những nốt hàn này để trỏng
thiếc sao cho thiếc bỏm đều phần đầu dõy mỏ hàn Đặc biệt khụng nờn bắm 5-10 phỳt mà khụng trỏng thứ gỡ vỡ như thế đầu mỏ hàn sẽ bị nhiệt độ cao làm oxy húa sẽ khụng
Trang 71.1.1.2 Cụng dụng và phương phỏp sử dụng dụng cụ hỳt thiếc a Cỏch hỳt thiếc để rỳt linh kiện: cú 2 cỏch
+ Dựng Sỳng (pớt ton) hỳt thiếc Sau khi mua sỳng hỳt về nờn chế lại một ớt cho sỳng
hiệu quả hơn và cú thờm cỏi vỳ cao ỏp bằng cao su, cắt bỏ cỏi vỳ đi chỉ lấy cỏi ống cao su dai khoảng 2Cm ở chõn vỳ Cỏi ống đú dộ bọc ngoài cỏi đầu sỳng
Cỏch hỳt: Cú thể dựng nhựa thụng hoặc khụng cần để nung núng chảy mụi hàn cũ Sau khi mối hàn đó núng chảy, đưa đầu sỳng vào sỏt tam giỏc quỷ và bấm nỳt 1-2-3 mối hàn sạch bong, Lỳc này cao su ở đầu sỳng mới phỏt huy tỏc dụng: Khụng bị chảy khi tiếp xỳc với đầu mỏ hàn và hạn chế khụng khi bị hỳt vào trong sỳng làm cho thiếc
bị hỳt sạch hơn
+ Dựng bú dõy đồng nhỏ để hỳt: Cỏch này cú từ thời xa xưa kiếm một bú dõy nhiều lừi nào đú lừi càng nhỏ càn tốt (nhưng đừng nhỏ quỏ dễ đứt tại PCB ) Thắm nhựa thụng kớn dõy hỳt thiếc rựi để nú ngay trờn mối hàn định hỳt rựi bắm mỏ hàn Thiếc
núng chảy ra sẽ bị dõy hỳt khỏ nhiờu Sau đú nhắc dõy hỳt thiếc ra rồi võy mạnh cho thiếc trong dõy bị bắn ra ngoài, sau đú lại nhỳng nhựa thụng lại hỳt tiếp cho đến khi sao
sạch thỡ thụi
!Chủ ý: cỏch dựng dõy hỳt này nờn thận trọng vỡ dõy đồng cú thể bị đứt và gõy đoản
mạch
1.1.2 Cụng dụng và phương phỏp sử dụng mỏy đo VOM ( Đồng hồ điện tử) a Cụng dụng: Đồng hồ vạn năng (VOM)là thiết bị đo khụng thể thiếu được với bất
kỳ một kỹ thuật viờn điện tử nào, đụng hồ vạn năng cú 4 chức năng chớnh là Đo điện trở, đo điện ỏp DC, đo điện ỏp AC và đo dũng điện
Đồng hồ vạn năng hay vạn năng kế là một dụng cụ đo lường điện cú nhiều chức
năng Cỏc chức năng cơ bản là ampe kờ, vụn kờ, và ụm kờ, ngoài ra cú một sụ đồng hồ
cũn cú thờ đo tõn sụ dũng điện, điện dung tụ điện, kiờm tra búng bỏn dõn (transitor Ưu điểm: đo nhanh, kiểm tra được nhiều loại linh kiện, thấy được sự phúng nạp của tụ điện , tuy nhiờn đồng hụ này cú hạn chờ về độ chớnh xỏc và cú trở khỏng thấp
khoảng 20K/Vol do võy khi đo vào cỏc mạch cho dũng thõp chỳng bị sụt ỏp
Cú cỏc loại đồng hồ vạn năng:
1 Đồng hồ vạn năng điện tử
2 Đồng hồ vạn năng hiển thị kim
Trang 8Đồng hồ vạn năng điện tử, cũn gọi là vạn năng kế điện tứ là một đồng hồ vạn năng
sử dụng cỏc linh kiện điện tử chủ động, và do đú cần cú nguồn điện như pin Đõy là loại thụng dụng nhất hiện nay cho những người làm cụng tỏc kiểm tra điện và điện tử Kết quả của phộp đo thường được hiển thị trờn một màn tinh thể lỏng nờn đồng hộ cũn được gọi là đồng hồ vạn năng điện tử hiện số
Một vạn năng kế điện tử
Việc lựa chọn cỏc đơn vị đo, thang đo hay vi chỉnh thường được tiến hành bằng cỏc nut bam, hay một cụng tắc xoay, cd nhiều nắc, và việc cắm dõy nối kim đo vào đỳng cỏc lỗ Nhiều vạn năng kế hiện đại cú thể tự động chọn thang đo
Van nang kế điện tử cũn cú thể cú thờm cỏc chức năng sau:
1 Kiểm tra nỗi mạch: mỏy kờu "bớp" khi điện trở giữa 2 đầu đo (gần) bang 0
2 Hiển thị số thay cho kim chỉ trờn thước
3 Thờm cỏc bộ khuếch đại điện để đo hiệu điện thế hay cường độ dũng điện nhỏ khi điện trở lớn
4 éo độ tự cảm của cuộn cảm và điện dung của tụ điện, cú ớch khi kiểm
Trang 95 Kiểm tra diode va transistor, c6 ich cho sửa chữa mạch điện 6 Hỗ trợ cho đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt
7 Do tần số trung bỡnh, khuếch đại õm thanh, để điều chỉnh mạch điện
của radio Nú cho phộp nghe tớn hiệu thay cho nhỡn thấy tớn hiệu (như trong đao động kế)
Đ Dao động kế cho tần số thấp, cú ở cỏc vạn năng kế cú giao tiếp với mỏy tớnh
9 Bộ kiểm tra điện thoại
10 Bộ kiểm tra mạch điện ụ-tụ
11 Lưu giữ số liệu đo đạc (vớ dụ của hiệu điện thế)
Trang 10Khi đo điện ỏp xoay chiều ta chuyển thang đo về cỏc thang AC, để thang AC cao hơn điện ỏp cần đo một nắc, Vớ dụ nếu đo điện ỏp AC220V ta để thang AC 250V, nếu ta đề thang thấp hơn điện ỏp cần đo thỡ đồng hồ bỏo kịch kim, nếu để thanh quỏ cao thỡ kim bỏo thiếu chớnh xỏc
* Chỳ ý:
Trang 11Cam dộ cac thang do diộn trở khi đo vào nguồn AC AC220V Pg Ảnh cú bản quyền - Vinh Để nhằm thang đo điện trở, đo vào nguụn AC => sẽ hỏng cỏc điện trở trong đồng hỗ
* Nếu để thang đo ỏp DC mà đo vào nguồn AC thỡ kim đồng hồ khụng bỏo , nhưng đồng hồ khụng ảnh hưởng
Ảnh cú bản quyền - Vinh
Đề thang DC đo ỏp AC đồng hồ khụng lờn kim
Trang 121.1.3 Sử dụng dụng cụ cẦm tay nghề điện tử và dong ho VOM
1.1.3.1 Hàn nụi linh kiện điện - điện tử băng mỏ hàn thiộca
a.Cỏch hàn cỏc linh kiện (LK) thường:
Nờn vệ sinh PCB và chõn LK (PCB và LK cũ) trước khi hàn, cú thể vệ sinh bằng
axeton, dao doc giấy XIn hướng dẫn hàn với PCB và LK đó được làm sạch hoặc 1a
PCB, LK mới
+ Cắt chõn LK sao cho cắm chặt LK vào PCB mà chõn LK trồi ra Imm là đẹp nhất
+ Bấm mỏ hàn vào cục nhựa thụng cho nhựa thụng chảy ngập đầu mỏ hàn > nhả mỏ hàn >nhắc mỏ hàn đến chỗ chõn LK > Bắm mỏ hàn cho nhựa thụng ở đầu mỏ hàn chảy ra trựm kớn chõn LK và lỗ PCB > Đưa dõy thiếc vào tam giỏc quỷ: lỗ PCB - Chõn LK - Đầu mỏ hàn để thiếc chạm đầu mỏ hàn và chảy ra (cho ớt thiếc thụi nhộ nhiều nhỡn ghờ lắm) thường thỡ sau khi chạm tam giỏc quỷ sẽ chảy ra và trắng đều lỗ pcb và chõn LK, nếu thấy mối hàn vẫn chưa đẹp thỡ cú thờ di chuyển đầu mỏ hàn cho đều hoặc thờm
thiếc hoặc cho thờm nhựa thụng để mối hàn đẹp
b.Cỏch hàn chõn IC hoặc dóy nhiều chõn: Hàn con IC cú 2 hàng chõn x20 = 40 chõn
+ Dựng mỏ hàn bụi nhựa thụng (như bờnCỏch hàn cỏc linh kiện (LK) thường: Nờn vộ sinh PCB va chan LK (PCB va LK cit) trước khi hàn, cú thộ vộ sinh bang axeton, dao doc giấy xin hướng dẫn hàn với PCB và LK đó được làm sạch hoặc là PCB, LK mới
+ Cắt chõn LK sao cho cắm chặt LK vào PCB mà chõn LK trồi ra Imm là đẹp nhất
+ Bấm mỏ hàn vào cục nhựa thụng cho nhựa thụng chảy ngập đầu mỏ hàn > nhả mỏ hàn >nhắc mỏ hàn đến chỗ chõn LK > Bấm mỏ hàn cho nhựa thụng ở đầu mỏ hàn chảy ra trựm kớn chõn LK và lỗ PCB > Đưa dõy thiếc vào tam giỏc quỷ: lỗ PCB - Chõn LK -
Đầu mỏ hàn để thiếc chạm đầu mỏ hàn và chảy ra (cho ớt thiếc thụi nhộ nhiều nhỡn ghờ
lắm) thường thỡ sau khi chạm tam giỏc quỷ sẽ chảy ra và trỏng đều lỗ pcb và chõn LK, nếu thấy mối hàn vẫn chưa đẹp thỡ cú thể di chuyờn đầu mỏ hàn cho đều hoặc thờm
thiếc hoặc cho thờm nhựa thụng để mối hàn đẹp
c Cỏch hàn chõn IC hoặc dóy nhiều chõn: Hàn con IC cú 2 hàng chõn x20 = 40 chõn
+ Dựng mỏ hàn bụi nhựa thụng (như bờn trờn hướng dẫn) tới tất cả cỏc chõn của IC + Dựng một lượng thiếc khỏ to (bằng nửa đầu đũa) cho chõn đầu tiờn của dóy Bắm mỏ hàn cho thiếc núng chảy và cứ thế di đến chõn tiếp theo cho đến chõn cuối (chi di
một chiều) Chõn nào cũn chạm nhau thỡ cứ di lại (hoặc thờm nhựa thụng) tiếp tục đến
cuối là được Trong quỏ trỡnh di nếu thiếu thiếc thỡ chõm thờm đến chõn cuối nếu thừa
thiộc thi vay đầu mỏ hàn để loại bỏ bớt thiếc tới tất cả cỏc chan cia IC
+ Dựng một lượng thiếc khỏ to (bằng nửa đầu đũa) cho chõn đầu tiờn của dóy Bam
mỏ hàn cho thiếc núng chảy và cứ thế di đến chõn tiếp theo cho đến chõn cuối (chi di một chiều)
Trang 13Chõn nào cũn chạm nhau thỡ cứ di lại (hoặc thờm nhựa thụng) tiếp tục đến cuối
là được Trong quỏ trỡnh di nờu thiờu thiệc thỡ chõm thờm đờn chõn cuụi nờu thừa thiệc
thỡ vậy đõu mỏ hàn đờ loại bỏ bớt thiệc
1.1.3.2.Sử dụng VOM đo điện ỏp, dũng điện, điện trở
*Hướng dẫn đo điện ỏp một chiều DC bằng đồng hồ vạn năng
Khi đo điện ỏp một chiều DC, ta nhớ chuyển thang đo về thang DC, khi đo ta đặt que đỏ vào cực đương (+) nguồn, que đen vào cực õm (-) nguồn, để thang đo cao hơn điện ỏp cần đo một nắc Vớ dụ nếu đo ỏp DC 110V ta để thang DC 250V, trường hợp để thang đo thấp hơn điện ỏp cần đo => kim bỏo kịch kim, trường hợp để thang quỏ cao => kim bỏo thiếu chớnh xỏc quỏ cao kết quả đo khụng chớnh xỏc Ảnh cú bản quyền - Vinh
Dựng đồng hồ vạn năng đo điện ỏp một chiều DC * Trường hợp để sai thang đo :
Nếu ta để sai thang đo, đo ỏp một chiều nhưng ta để đồng hồ thang xoay chiều thỡ đồng hồ vạn năng sẽ bỏo sai, thụng thường giỏ trị bỏo sai cao gap 2 lần giỏ trị thực của điện ỏp DC, tuy nhiờn đụng hồ cũng khụng bị hỏng
Trang 14Để thang AC đo nguồn DC đồng hồ bỏo sai Ảnh cú bản quyền - Vinh
Để sai thang đo khi đo điện ỏp một chiều => bỏo sai giỏ trị
* Trường hợp để nhầm thang đo
Chỳ ý : Tuyệt đối khụng để nhằm đồng hồ vạn năng vào thang đo dũng
điện hoặc thang đo điện trở khi ta đo điện ỏp một chiờu (DC) , nờu nhằm
Trang 15Một vạn năng kế tương tự
Loại này ra đời trước và dần bị thay thể bởi vạn năng kế điện tử Bộ
phận chớnh của nú là một Gavanụ kế Nú thường chỉ thực hiện đo cỏc đại lượng điện học cơ bản là cường độ dũng điện, hiệu điện thế và điện trở Hiền thị kết quả đo được thực hiện bằng kim chỉ trờn một thước hỡnh cung
Loại này cú thể khụng cần nguồn điện nuụi khi hoạt động trong chế độ
Trang 16Cam để cac thang do diộn trở khi đo vào nguồn DC Ảnh cú bản quyền - Vinh
Trường hợp đề nhằm thang đo điện trở khi đo điện
ỏp DC => đồng hồ sẽ bị hỏng cỏc điện trở bờn trong!
*Hướng dẫn đo điện trở và trở khỏng
Với thang đo điện trở của đồng hồ vạn năng ta cú thể đo được rất
nhiều thứ
„ Đo kiểm tra giỏ trị của điện trở
„ Đo kiểm tra sự thụng mạch của một đoạn dõy dẫn „ Đo kiểm tra sự thụng mạch của một đoạn mạch in
+ Do kiộm tra cỏc cuộn dõy biến ỏp cú thụng mạch khụng + Do kiộm tra sự phúng nạp của tụ điện
„Đo kiểm tra xem tụ cú bị dũ, bị chập khụng „Đo kiểm tra trở khỏng của một mạch điện
+ Do kiộm tra đi ốt và búng bỏn dẫn
Trang 17* Để sử dụng được cỏc thang đo này đồng hồ phải được lắp 2 Pin tiểu
1,5V bờn trong, để xử dụng cỏc thang đo 1Kohm hoặc 10Kohm ta phải
lắp Pin 9V
- Đo điện trở :
_ _ Ảnh cỏ bản quyển -Vinh
Đo kiểm tra điện trở bằng đồng hồ vạn năng
Để đo tri số điện trở ta thực hiện theo cỏc bước sau :
„‹ Bước I : Dộ thang đồng hồ về cỏc thang đo trở, nếu điện trở nhỏ thỡ để
thang xI ohm hoặc x10 ohm, nếu điện trở lớn thỡ để thang xIKohm
hoặc 10Kohm => sau đú chập hai que đo và chỉnh triết ỏo để kim
đồng hồ bỏo vị trớ 0 ohm
ô_ Bước 2: Chuẩn bị đo
ô_ Bước 3 : Dat que do vào hai đầu điện trở, đọc trị số trờn thang đo, Giỏ
Trang 18Vớ dụ : nếu dộ thang x 100 ohm và chỉ số bỏo là 27 thỡ giỏ trị là = 100 x 27 = 2700 ohm = 2,7 K ohm - Budc 4: Nộu ta dộ thang do qua cao thi kim chỉ lờn một chỳt , như vậy đọc trị số sẽ khụng chớnh xỏc „ Bước 5 : Nếu ta để thang do quỏ thấp , kim lờn quỏ nhiều, và đọc trị số cũng khụng chớnh xỏc ôệ Khi đo điện trở ta chọn thang đo sao cho kim bỏo gần vị trớ giữa vạch chỉ số sẽ cho độ chớnh xỏc cao nhất
- Dựng thang điện trở để đo kiểm tra tụ điện
+ Ta cộ thộ dựng thang điện trở để kiờm tra độ phúng nạp và hư hỏng
của tụ điện , khi đo tụ điện , nếu là tụ gốm ta dựng thang đo xIK ohm hoặc 10K ohm, nờu là tụ hoỏ ta dựng thang x 1 ohm hoặc x 10 ohm
Ảnh cỏ bàn quyền - Vinh
Trang 19Phộp đo tụ gốm trờn cho ta biột :
Tụ C1 cũn tốt => kim phúng nạp khi ta đo `
Tụ C2 bị dũ => lờn kim nhưng khụng trở vỆ vị trớ cũ ‹ Tụ C3 bị chập => kim đụng hồ lờn = 0 ohm và khụng trở về G1 100 Micro Fara 100 Micrq Fara Ảnh cú bản quyền - Vinh
Dựng thang x 10 ohm để kiểm tra tụ hoỏ
Ở trờn là phộp đo kiểm tra cỏc tụ hoỏ, tụ hoỏ rất ớt khi bị đũ hoặc chập mà
chủ yờu là bị khụ ( giảm điện dung) khi do tụ hoỏ đờ biệt chớnh xỏc mức độ hỏng của tụ ta cần đo so sỏnh với một tụ mới cú cựng điện dung
Ở trờn là phộp đo so sỏnh hai tụ hoỏ cựng điện dung, trong đú tụ CI là tụ mới cũn C2 là tụ cũ, ta thấy tụ C2 cú độ phúng nạp yếu hơn tụ C1 => chứng tỏ tụ C2 bị khụ ( giảm điện dung )
Chỳ ý khi đo tụ phúng nạp, ta phỏi đảo chiều que do vài lần để xem độ
phúng nạp
Trang 20* Hướng dẫn đo dũng điện bằng đồng hồ vạn năng Cỏch 1 : Dựng thang do dũng
Dộ do dong diộn bang dong ho van nang, ta đo đồng hồ nối tiếp với tải tiờu thụ và chỳ ý là chỉ đo được dũng điện nhỏ hơn giỏ trị của thang đo cho phộp,
ta thực hiện theo cỏc bước sau
Buoc 1 : Đặt đồng hồ vạn năng vào thang đo dong cao nhất
Bước 2: Đặt que đồng hồ nối tiếp với tải, que đỏ về chiều dương, que đen về chiờu õm
- Nộu kim lờn thấp quỏ thỡ giảm thang đo
ô_ Nếu kim lờn kịch kim thỡ tăng thang đo, nếu thang đo đó dộ thang cao
nhất thỡ đồng hồ vạn năng khụng đo được đũng điện này „_ Chỉ số kim bỏo sẽ cho ta biết giỏ trị dũng điện
Cỏch 2 : Dựng thang đo ỏp DC
Ta cú thể đo đũng điện qua tải bằng cỏch đo sụt ỏp trờn điện trở hạn dũng
mắc nối với tải, điện ỏ ỏp đo được chia cho giỏ trị trở hạn dũng sẽ cho biết giỏ
trị dũng điện, phương phỏp này cú thể đo được cỏc dũng điện lớn hơn khả năng cho phộp của đồng hồ vàđổng hồ vạn năng cũg an toàn hơn
Cỏch đọc trị số dũng điện và điện ỏp khi đo như thế nào ?
Đọc giỏ trị điện ỏp AC và DC
„ _ Khi đo điện ỏp DC thỡ ta đọc giỏ trị trờn vạch chỉ số DCV.A _ Nếu ta để thang đo 250V thỡ ta đọc trờn vạch cú giỏ trị cao nhất là
250, tương tự để thang 10V thỡ đọc trờn vạch cú giỏ trị cao nhất là 10
trường hop dộ thang 1000V nhưng khụng cú vạch nào ghi cho giỏ trị
1000 thỡ đọc trờn vạch giỏ trị Max = 10, giỏ trị đo được nhõn với 100
lõn
Trang 21ô Khido điện ỏp AC thỡ đọc giỏ trị cũng tương tự đọc trờn vạch „ AC.10V, nộu do ở thang cú giỏ trị khỏc thỡ ta tớnh theo tỷ lệ Vớ dụ nờu đờ thang 250V thỡ mụi chỉ sụ của vạch 10 sụ tương đương với 25V - Khi do dong điện thỡ đọc giỏ trị tương tự đọc giỏ trị khi đo điện ỏp 1.2 Vật liệu linh kiện thụ động
1.2.1.Cụng dụng và đặc điểm kỹ thuật của cỏc loại vật liệu, linh kiện điện- điện tử thường dựng trong hệ thống mạch điện mỏy thi cụng nền
1.2.1.1 Vật liệu đẫn điện
a Định nghĩa
Là chất cú vựng tự do nằm sỏt với vựng đõy, thậm chớ cú thể chồng lờn
vựng đõy Vật dan điện cú số lượng điện tử tự đo rất lớn, ở nhiệt độ bỡnh
thường, cỏc điện tử húa trị trong vựng đõy cú thể chuyển sang vựng tự do rất dễ dàng dưới tỏc dụng của lực điện trường, cỏc điện tử tự do này tham gia
vào dũng điện dẫn Chớnh vỡ vậy vật dẫn cú tớnh dẫn điện tốt
b Đặc tớnh của vật dẫn điện
Khi nghiờn cứu đặc tớnh dẫn điện của vật liệu cần quan tõm đến cỏc tớnh chất cơ bản sau:
* Điện dẫn suất và điện trở suất
Điện dẫn suất hay điện trở suất của vật liệu tớnh theo biểu thức sau:
y= | Ome
p
Trị số nghịch đảo của điện dẫn suất Y gọi là điện trớ suất
Nếu vật dẫn cú tiết điện khụng đổi S và độ đài L thỡ
S
p=R T
Đơn vị của điện trở suất 1a: Qmm? * Hệ số nhiệt của điện trở suất
Trang 22Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ hẹp, quan hệ giữa điện trở suất và nhiệt độ gần như đường thẳng, giỏ trị điện trở suất ở cuối đoạn nhiệt độ At cú thộ tinh theo cụng thức sau
p, =p,(L+a,, Ai)
Đi Điện trở suất đo & nhiột d6 t°
Đz Điện trở suất đo ở nhiệt độ ban đầu tụ
œ p Hệ số nhiệt của điện trở suất
Hệ số nhiệt của điện trở suất núi lờn sự thay đổi điện trở suất của vật
liệu khi nhiệt độ thay đụi
* Nhiệt dẫn suất
Nhiệt dẫn suất của kim loại dẫn điện cú quan hệ với điện dẫn suất kim
loại, cỏc kim loaik khỏc nhau ở nhiệt độ bỡnh thường với điện đẫn suất tớnh
bằng S/m cũn nhiệt dẫn suỏt tớnh bằng w/độ.m * Hiệu điện thế tiếp xỳc và sức điện động
Khi cho hai kim loại khỏc nhau tiếp xỳc thỡ giữa chỳng phỏt sinh hiệu
điện thế, nguyờn nhõn sinh ra hiệu điện thế tiếp xỳc là cụng thoỏt điện tử của
kim loại khỏc nhau đồng thời do số điện tử tự do khỏc nhau mà ỏp lực khi
điện tử ở kim loại khỏc nhau cú thờ khụng giống nhau * Hệ số nhiệt độ dón nở dài của vật dẫn kim loại
Hệ số dón nở nhiệt theo chiều đài cia vat din kim loại là trị số của hệ
số đón nở dài theo nhiệt độ và nhiệt độ núng chảy Khi hệ số cao sẽ đễ núng
chảy, ở nhiệt độ thấp của kim loại khú núng chảy * Tinh cơ học của vật liệu
Tớnh chất cơ học hay cũn gọi là cơ tớnh là khả năng chống lại tỏc dụng
của lực bờn ngoài tỏc dụng lờn kim loại
Cơ tớnh của kim loại bao gồm tớnh đàn hồi, tớnh dai, độ cứng chịu được
Trang 23c Một số vật dẫn điện thụng dụng * Đồng ( Cu)
Đồng là vật liệu quan trọng nhất trong tất cả cỏc vật liệu dẫn điện được
dựng trong kỹ thuật điện vỡ nú cú điện dẫn suất, nhiệt dẫn suất lớn ( sau
bạc), nú cú sức bền cơ khớ lớn, chống lại sự ăn mũn khớ quyền và cú tớnh đàn hồi cao
Vỡ vậy đồng trở thành vật liệu quan trọng nhất để sản xuất dõy điện và nú là kim loại hiếm, chỉ chiếm 0,01% trong lũng đất
Đồng là kim loại màu đỏ nhạt, nú cú điện dẫn suất, nhiệt dẫn suất cao,
cú sức bền cơ khớ tương đối lớn, dộ dat, dộ vudt din, dộ gia cụng khi núng
Và nguội, cú sức bền lớn khi va đập và ăn mũn, cú sức đề khỏng cao với thời tiết xấu và cú khả năng tạo thành hợp kim tốt đồng thời cú khả năng hàn gắn
tốt
Trọng lượng riờng 6 200° C : 8,90kg/dm* Nhiệt độ núng chảy: 1083°C
Do đặc tớnh về cơ và điện đặc biệt của đồng, đồng thời nú cú sức bền cao ở thời tiết xấu nờn đồng là kim loại được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện như trong kết cầu mỏy điện, mỏy biến thế, làm dõy dẫn điện cho đường dõy điện trờn khụng, dõy tải điện, dựng trong cỏc khớ cụ điện, trong
thiết bị điện, trang thiết bị vụ tuyến viễn thụng
._ Hợp kim đồng thanh
Đồng thanh là hợp kim của đồng cú thờm một số kim loại khỏc để tăng
cường độ cứng, tăng sức bền và dễ núng chảy theo cỏc vật liệu thờm vào
- Đồng thanh - thiếc: là hợp kim của đồng và thiếc, đụi khi thờm vào một số kim loại khỏc để làm thay đối cỏc tớnh chất cơ, húa học, chỳng tạo lờn sức
bền chống ăn mũn
- Đồng thanh — thiếc — kẽm: ( Thiếc 3 — 9%; kẽm 4 — 11%) - Đồng thanh- thiếc hoặc đồng thanh —chỡ-thiếc( chỡ 4-17%) - Đồng thanh khụng thiếc( AL, Mn,Ni) trong đú đồng chiếm 78%
Đồng thanh được sử dụng trong chế tạo mỏy và cỏc khớ cụ điện, dộ gia cụng cỏc chỉ tiết, nối đõy dẫn, giữ dõy, vũng đầu day, hệ thống nối đất, đề
Trang 24- Hop kim dộng thau:
Là hợp kim đồng — kẽm, trong đú kẽm khụng vượt quỏ 46%
Ứng dụng: Để gia cụng cỏc chỉ tiết dẫn dũng điện như cỏc đầu cọc, bảng phõn phụi, phớch căm, đui đốn
- Nhộm( AL)
Sau vật liệu đồng, nhụm là vật liệu quan trọng thứ 2 được sử dụng trong kỹ thuật điện vỡ nú cú điện dõn suõt cao( chỉ thua bạc và đụng), trọng lượng riờng giảm, tớnh chõt vật lý và húa học cho ta khả năng dựng nú làm dõy dõn điện Nhưng nhụm cú nhược điờm là sức bờn cơ khớ tương đụi bộ và khú khăn trong việc thực hiện tiờp xỳc điện Nhụm là vật liệu cú rõt nhiờu trong
trỏi đõt ( Chiờm khoảng 7,5%)
Nhụm dựng trong cụng nghiệp phụ thuộc vào mục đớch của nú, theo cỏc tiờu chuõn nước ngoài thỡ nhụm sử dụng làm dõy dẫn điện phải gồm:
+ Nhụm tỉnh khiết tối thiểu 99,5%
+ Sắt — silic : 0,45%
+ Đồng- kem: 0,05%
Nhụm được dựng để chế tạo điện cực tụ điện phải cú độ tỉnh khiết cao mà tạp chõt tụi đa khụng quỏ 0,05%
Nhụm cú cỏc đặc tớnh chung sau: Nhụm là kim loại cú màu trắng bạc, nhẹ, dờ dỏt mỏng, vuụt dón, cú thờ gia cụng dờ dàng khi núng và nguội, dờ kộo sợi, nhụm rõt bờn vững khụng chịu ăn mũn của mụi trường khụng khớ, nước ngọt Nhụm là kim loại rất mềm, ớt khỏng khớ va chạm và xõy xỏt khi kộo và cat Nhụm dễ phỏ hủy trong mụi trường muối HCL, Hạ SO¿ Nhụm khú hàn nồi Trọng lượng riờng ở 200°C: 2,7kg/dm” Nhiệt độ núng chảy: 6570°C
Nhụm cú cụng dụng sau:
Trang 25+ Dõy dẫn điện ở đường dõy truyền tải
+ Dõy cỏp điờn
+ Cỏc thanh gúp và cỏc chỉ tiết trong thiết bị điện
+ Dõy dẫn dựng dộ quan
+ Làm tụ điện
+ Cỏc ro to của động cơ điện
+ Cỏc chỉ tiết: đầu nối, giắc cắm
- Dõy dẫn nhụm được dựng phổ biến ở cỏc đường dõy trờn khụng - Để tăng cường sức bền cơ khớ của dõy dẫn người ta chế tạo những
dõy dõn thộp nhụm tụng hợp cú phõn lừi là thộp một sợi hay nhiờu sợi và quõn một lớp hay nhiờu lớp nhụm bờn ngoài dõy thộp
* Hợp kim của nhụm
Nhụm cú nhiều hợp kim dựng đề đỳc và đề kộo dõy dẫn điện Cỏc hợp
kim chớnh của nhụm dựng đề đỳc Al-Cu-Ni; Al-Cu; Al-Cu-Zn
Cỏc hợp kim dựng để làm dõy dẫn trờn cơ sở nhụm là chớnh và dựng
dõy thộp nhụm chờ tạo sao cho cú cơ tớnh tụt * Chỡ ( Pb)
Chỡ được tinh luyện theo phương phỏp núng chảy hay điện phõn để
loại bỏ tạp chõt và cuụi cựng thu được chỡ với mức độ tinh khiờt 99,5% -
99,994%
Chi ky thuat cung cấp dưới dạng thỏi 35-55kg, nú được dựng trong cấu tạo, cỏp điện và nhiờu lĩnh vực khỏc
Chỉ dựng chế tạo ắc quy
* Đặc tớnh chung của chỡ
Chỡ là kim loại cú màu tro sỏng ngà xanh đa trời, là kim loại rất mềm
dẻo ở nhiệt độ thõp, chỡ cú tớnh dõn điện rõt tụt
Nú cú sức bền đối với thời tiết xấu, khụng bị tỏc động bởi HCL,
H;SO¿ và xỳt
Nú dễ hũa tan trong axit Nari, axit axeetic pha loóng Sự bay hơi của chỡ rất độc hại
Trang 26Trọng lượng riờng ở 200°C : 11,34kg/dm” Nhiệt độ núng chay: 327°C
* Ứng dụng
Chỡ được sử dụng làm lớp bảo vệ ở cỏp điện nhằm chống ẩm ướt
Chỡ được dựng để chế tạo cỏc tắm bản cực ắc quy điện ( Trong trường
hợp này phải dựng chỡ tinh khiết 99%)
Chỡ dựng làm dõy chảy để bảo vệ dõy dẫn điện
1.2.1.2 Vật liệu cỏch điện
a Khỏi niệm chung về vật liệu cỏch điện
* Tầm quan trọng của vật liệu cỏch điện
Vật liệu cỏch điện cú ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với kỹ thuật điện Chỳng được dựng để tạo ra cỏch điện bao quanh những bộ phận
dẫn điện trong cỏc thiết bị điện và tỏch rời cỏc bộ phận cú điện thế
khỏc nhau Nú chỉ cho dũng điện đi theo những con đường mà sơ đồ quy định Vật liệu cỏch điện cũn được dựng làm điện mụi cụng tỏc trong cỏc tụ điện
Nếu khụng cú vật liệu cỏch điện thỡ sẽ khụng thể chế tạo được bất kỳ 1 loại thiết bị nào
Tuỳ thuộc vào cỏc tr-ờng hợp sử dụng vật liệu điện phải đỏp ứng đ-ợc nhiều yờu cầu khỏc nhau Ngoài những tớnh chất về điện thỡ
những tớnh chất cơ, nhiệt, lý hoỏ khỏc cũng nh- : khả năng gia cụng vật
liệu để chế tạo thành những sản phẩm cần thiết cũng giữ vai trũ to lớn
Vỡ vậy trong những điều kiện khỏc nhau phải chọn những vật liệu khỏc nhau
Chất cỏch điện là cỏc chất dẫn điện kộm, cú điện trở suất rất lớn (khoảng 10° - 10°0m) Cỏc vật liệu này được sử dụng rộng rói trong cụng
nghiệp và trong đời sống, nhằm mục đớch ngăn chặn sự tiếp xỳc của dũng điện với người hoặc với cỏc dũng điện khỏc
Nhiều chất cỏch điện là cỏc chất điện mụi, tuy nhiờn cũng cú những mụi trường cỏch điện khụng phải là chõt điện mụi (như chõn khụng)
Yếu tố quan trọng để đỏnh giỏ một vật liệu cỏch điện là cường độ điện trường đỏnh thủng Khi cường độ điện trường đặt lờn vật liệu vượt quỏ giỏ trị cho phộp thỡ sẽ xuõt hiện sự phúng điện (quỏ điện ỏp), phỏ hủy vật liệu và vật liệu mat di đặc tớnh cỏch điện vụn cú Cường độ điện trường đỏnh thủng cũng là yờu tụ quan trọng nhõt đờ lựa chọn cỏch điện cho cỏc ứng dụng
Trang 27Cac nghiộn ctru để chế tạo cỏc loại vật liệu cỏch điện cú khả năng chịu
được điện trường ngày cao được chỳ ý, đề cho phộp giảm kớch thước của cỏc thiết bị điện
b Phân lo!i:
- Ph@n theo tring th,i:
Vật liệu cỏch điện đ- ợc phõn loại theo cỏc dạng: Khớ, lỏng, rắn Ngoài ra cũn cú vật liệu hoỏ rắn Tr-ớc khi đ-a vụo s%n xuất chất c,ch điện chúng lụ chất lỏng, sau khi chế t!o xong chúng lị chất r3⁄n (s—n vụ e,c chEt hen hip)
* Phân theo bĐn chEt ho, hic:
Vật liệu cỏch điện vụ cơ và hữu cơ
ChEt h+u c7: Nh+ng hip chEt chga c,c bon,H,03, No Chất vô cơ: Có thể có Si, Al, c,c kim lo'i
+ Cỏch điện hữu cơ cú tớnh cơ học đỏng quý là tớnh dẻo, đàn hồi
tuy nhiờn chỳng cú độ bền nhiệt thấp
C,ch điện h+u cơ đ-ic ong dộng rộng ri vx ca thO to đ-ic thunh d'ng sii, mung mang vy c,c sĐn phEm ca hxnh d'ng kh,c
nhau
+ Cỏch điện vụ cơ th- ờng giũn, khụng cú tớnh dẻo và đàn hồi Chế
tạo phức tạp nh- ng cú độ bền nhiệt cao
Tuy công nghệ chế t'o phức tp nh-ng chúng đ-fc đỉng trong nh+ng chất c,ch điện phi lum việc ẽ nhiệt độ cao
+ Ngoài ra cũn cú những vật liệu cú tớnh trung gian giữa vụ cơ và
hữu cơ: đú là những vật liệu hữu cơ nh- ng trong phõn tử của chỳng cú chứa cả những nguyờn tố đặc tr- ng cho vật liệu v6 co: Si, Al, P
* Phân theo kh n ng chPu nhiệt:
Vật liệu đ-ợc phõn thành cỏc cấp Y, A, E, B, F, H, C Việc phõn cấp theo nhiệt độ làm việc lớn nhất cho phộp cú ý nghĩa thực tiễn quan
trọng
c Tớnh chất chung của vật liệu cỏch điện
* Tính hút ẩm của vEt liOu c,ch điOn:
Khi lựa chón vẼt liệu c,ch điện với I1 mục đích cụ thể cCn ph4i chú ý tới tính chất điện của nó trong nh+ng điều kiện bxnh th- ờng
vụ c4{ độ n đbnh của c,c tính chất ấy khi có t,c động của độ ẩm,
nhiệt độ vụ c,c tỉa phóng x'! Tuzi tha cfia c,ch điOn trong điOu kiOn
nhiệt đii phụ thuộc vụo kh*[ nng của c,c vEt liu đ- ic bfo vO vO ho,
hac chộng su t'o thunh nEm mộc, can tring
Trang 28* Đ6 Em cha kheng khY:
- Khụng khớ luụn chứa 1 1- ong hoi n- 6c nhat dinh
- Độ ẩm tuyệt đối của khụng khớ: é-ợc đỏnh giỏ bằng khối l-ợng (m)
của hơi n- ớc chứa trong 1 đơn vị thể tớch khụng khớ (m))
Độ Em tuyOt đối cCn thiết để gây b-o hoạ không khí tng mỡnh theo nhiệt độ tức Iu ,p suEt của hơi n- 6c tng In
ang vii mci nhiOt độ x,c đPnh, khang khí không thể chứa 1 I- ong
n- 6c lin hon vx na si r7i xueng d- di d'ng s- sng
Điều kiện bỡnh th- ờng của khụng khớ đ- ợc lấy bằng độ ẩm (60
+ 70)% ở nhiệt độ (20 + 5)°C - ; -
- Tỏc động của độ ẩm làm giảm tớnh chất điện của điện mụi
Đ⁄Œc biệt š nhiệt độ (30 + 40°C) vu khi Oi, ca trP sộ cao = 98 +
100% lum cho điOu kiOn vEn hunh cfia c,c m,y điOn vu thiOt bb
điOn trộ n‘n ning nO
Độ ẩm cao của khụng khớ làm ảnh h- ởng đến điện trở bờ mặt của điện
mụi
SO bĐo vO chộng t,c động chia độ ẩm cho điện mội r⁄n cực tính ng-ời ta phủ lần chúng 1 lo1i dCu không dính n-ớc Khf| nĩng dYnh n-6c ho4ic chEt lang kh,c cia điOn môi đ-ic đ@4c tr-ng bội góc bi dYnh n- 6c đ cha gidt n-dc đa@ In bO mAt ph'ing cha vEt
liệu
* Đ6 Em cha vEt liệu:
C,c vEt liOu c,ch điOn vii mac độ nhiOu hay Yt đOu hot Em toc lu có kh n'ng hot vuo trong nó hơi ẩm tỗ mi tr- ờng xung quanh vụ thấm ẩm tức lu có kh*| n ng cho h—ỉ n- 6c xuy‘n qua
Mẫu vật liệu cỏch điện để trong điều kiện độ ẩm và nhiệt độ nhất định của mụi tr- ng xung quanh sau 1 thời gian dài khụng hạn định sẽ đạt đến
1 trạng thỏi cõn bằng độ ẩm nào đú
NOu mEu vEt liệu t- ơng đối khô thx na si hot Em chia mai tr- ong vụ độ ẩm fng dCn cho đến khi cân bụng độ Em chia mỏi tr- ong NOu mEu vEt liOu
ca độ Em lin hon độ Em Weằ thx độ Em chia mEu sf giĐm xuộng cho đOn
gi, trp Wen
D Một sộ vẼt liệu c,ch điện thể r⁄4n
* Nhựa:
Trang 29Ở nhiệt độ khỏ thấp nú là những chất vụ định hỡnh cú dạng nh- : thuỷ tinh khỏ giũn Khi đốt núng thỡ nhựa mềm ra, thành dẻo và hoỏ lỏng Phần
lớn cỏc loại nhựa dựng trong kỹ thuật cỏch điện khụng tan trong n- ớc và ớt hỳt ẩm nh-ng lại tan trong cỏc dung mụi hữu cơ thớch hợp về bản chất điện
Thụng th- ờng nhựa cú tớnh kết dớnh và khi chuyển từ trạng thỏi lỏng sang trạng thỏi rắn nhựa sẽ gắn chặt vào vật rắn tiếp xỳc với nú Nhựa là thành phần quan trọng của nhiều loại sơn, chất dẻo, xơ tổng hợp Theo
nguồn gốc nhựa cú thể phõn thành 3 loại: Nhựa tự nhiờn, nhựa nhõn tạo,
nhựa tổng hợp
- Nhựa nhân t!o:
Gồm ete xenlulo và este xenlulo Chỳng đ- ợc tạo ra từ việc xử lý hoỏ học cỏc xenlulo tự nhiờn Chỳng thuộc loại nhựa dẻo, kộm chịu núng đ- ợc
dựng chế tạo vật liệu dệt, màng mỏng, sơn, chất dẻo - Nhựa tang hớ):
Nhựa tổng hợp cú vai trũ quan trọng trong kỹ thuật cỏch điện Theo
bản chất ng- ời ta lại chia nhựa tổng hợp ra thành nhựa trựng hợp và nhựa ng- ng tu - Nhua trung hou: + Nhựa gốc Etylen: + Polystyrol (PS): + Tờtrafloetylen - Nhua cuc tYnh:
+ R- ou Polyvinyl: La chat tring hop cla r- gu vinyl: H,C = CH - OH
Bn thân r- ou vinyl không đ- ic lum chất c,ch điện vx tính l- ống cực thể hiện qu, m'nh, hou tan trong n- 6c
Nú đ- ợc dựng làm sản phẩm xuất phỏt để tổng hợp nhựa
Polyvinylaxờtat dựng để sản xuất sơn Emay Cỏch điện của dõy emay bằng
loại sơn ấy cú độ bền cơ cao cú thể đem sử dụng trực tiếp làm dõy quấn cho mỏy điện và dụng cụ điện rất cú lợi về kớch th- ớc, trọng ]- ợng và giỏ thành
sản phẩm
+ Nhựa Polimetyl]metacrilat (thuỷ tinh hữu cơ):
Khụng màu, trong suốt D- ới tỏc dụng hồ quang nú thải ra I I- ợng khớ lớn (CO, H;, hơi H;O, CO;) nờn cú khả năng dập hồ quang Thuỷ tinh hữu cơ dựng làm vật liệu kết cấu, cầu chỡ cao ỏp, buồng dập hồ quang
+ Nhựa Flo hữu cơ:
h _D-a thờm nguyờn t6 Flo cộ tinh Hat dong hod hoc khỏ mạnh vào thành phan
Trang 30- Nhua thi‘n nhi‘n:
Lu nh+ng chEt do một sộ động vEt (c,nh kiOn) hoAc nh=ng loti cây có nhựa (nhựa thông) tiết ra Ng- ời ta khai th,c chúng d'ng s1⁄2n ca
trong tự nhỉ vụ chỉ cCn tẩy s'ch, nỀu ch$y + Cỏnh kiến:
Do 1 sộ can tring tiOt ra trn c,c cunh cây ộ xo nang Ng- oi ta thu nhZ&t theo kiOu thi công, lọc s'ch bỀn vụ nỀu ch$y
Là những lớp dạng vảy cỏ mỏng và giũn, mầu vàng nhạt hoặc hung hung đỏ Dễ hoà tan trong r- ợu cồn ở 50 + 60°C cỏnh kiến trở nờn dễ uốn và ở nhiệt độ cao hơn nú trở thành dẻo và núng chảy ra Khi đun núng kộo đài nú đ- ợc nung kết trở nờn khụng núng chảy và khụng hoà tan Trong kỹ thuật điện cỏnh kiến đ- ợc dựng ở dạng sơn dỏn
+ Nhựa thụng (Colofan):
Là loại nhựa giũn mầu vàng hoặc nõu, dựng nhựa thụng hoà tan trong
dầu mỏ vào việc sản xuất cỏc hợp chất để tẩm và ngõm cỏp
+ Nhựa Cụpan:
Là loại nhựa khú núng chảy Nú búng, cứng, khú hoà tan Nhựa này 1
phần khai thỏc trong khoỏng sản do cỏc loại cõy cú nhựa đó sinh tr- ởng tr- ớc đõy tỏch ra 1 phần thu đ- ợc từ nhựa của cỏc loại cõy đang mọc hiện nay
,„ Nhựa này dựng làm chất phụ gia cho sơn dầu nhằm tăng độ cứng
của màng * Son:
Son: Son va hgp chat cach diộn d- gc xộp vao loai cach diộn ran La
dung dịch keo của nhựa, của dầu khụ, bi tum cỏc chất ấy gọi là nền sơn
hoà tan trong dung mụi dễ bay hơi Khi sơn đ- ợc sấy khụ thỡ dung mụi bay
hơi cũn lại nền sơn thỡ chuyển sang trạng thỏi rắn và tạo thành màng sơn
* Hip chEt c,ch điOn:
Gồm 2 nhúm chớnh là: hợp chất tẩm và hợp chất làm đõy, dựng để tẩm
và làm đõy cỏc lỗ trống giữa cỏc chỉ tiết khỏc nhau trong thiết bị điện, giữa
cỏc mối nối nhằm bảo vệ chất cỏch điện chống ẩm và chống tỏc dụng của
cỏc chất cú hoạt tớnh hoỏ học, tăng c- ờng điện ỏp phúng điện, hoàn thiện
điều kiện toả nhiệt cú thể làm tăng cụng suất của cỏc thiết bị
vn 28
Trang 31bền điện và độ dẫn điện khụng cao, độ hỳt ẩm cao
* Go, giấy vụ c„c tông:
+ GÂ:
Là vật liệu sẵn cú, dễ gia cụng, cú đặc tớnh cơ t- ơng đối tốt
Nếu dựng gỗ làm cỏch điện thỡ phải tẩm cẩn thận Th- ờng dựng để chế
tạo chỉ tiết giỏ đỡ, cỏn cầu dao, nờm rónh của mỏy điện
+ GiấỀy vụ e,c tỏng:
Là những vật liệu hỡnh tấm hoặc quấn lại thành cuộn chế tạo từ xơ
ngắn Thành phần chủ yếu là xenlulụ Độ bền của giấy phụ thuộc vào độ
ẩm
+ C,c tang c,ch điOn: 2 loại
Loại để ngoài khụng khớ: Cứng và đàn hồi (dựng lút rónh mỏy điện, lừi cuộn dõy, vũng đệm )
Loại dựng trong dầu: Cú cấu trỳc xốp và mềm hơn dựng chủ yếu trong dõu MBA Cú tớnh tẩm dầu tốt và khi đú nú cú độ bờn điện cao
* VEt liOu dOt:
D- gc chộ tao tit cdc loại xơ dài để làm vải, băng cỏch điện Nú cú độ
bền cơ cao hơn giấy tẩm nh- ng đắt tiờn và cú độ bền điện nhỏ hơn
Vải và băng th- ờng dựng bảo vệ phần cỏch điện chủ yếu của mỏy điện và thiết bị điện chống tỏc dụng cơ từ phớa ngoài Nú cũn dựng để sản
xuất vải sơn cỏch điện (đú là vải đ- ợc tẩm sơn vừa cú độ bền cơ vừa cú độ
bền điện cao) dựng làm cỏch điện trong mỏy điện và thiết bị điện, trong cỏc
sản phẩm cỏp
* King dior
Trong suốt và mang mong < 0,02mm, lam bang polyme hữu cơ, đ- ợc
sản xuất thành từng cuộn Nú cú độ bền cơ và điện cao dựng làm cỏch
điện cho mỏy điện, dõy cỏp, dõy quấn
* ChEt dio:
+ ChEt dio:
Dựng rộng rói trong kỹ thuật Nú cú đặc điểm là d- ới tỏc dụng của sức
ộp từ bờn ngoài nú sẽ cú hỡnh dỏng nhất định của khuụn ộp
Dựng nhiều chất dẻo làm vật liệu cỏch điện cũng nh- làm vật liệu kết cấu Nhiều chất dẻo cú độ bền cơ cao, đặc tớnh cỏch điện tốt và khỏ nhẹ
* VEt liOu cao su:
Cao su cú đặc tớnh đàn hồi cao, tớnh ớt thấm ẩm và ớt thấm khớ
+ Cao su tu nhi‘n:
Lay tit nhya (mu) cla cay cao su Rhi lam đụng tụ mủ cao su và thải hết
Trang 32Khụng dựng cao su nguyờn chất vào việc sản xuất chất cỏch điện vỡ nú khụng chịu đ- ợc nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp cũng nh- tỏc dụng của dung
mụi Để khắc phục nh- gc điểm đú ng- ời ta tiến hành l- u hoỏ cao su tức là
nung núng lờn sau khi cho thờm l- u huỳnh vào
+ Cao su teeng hip:
- Chế tạo từ dầu mỏ, r- ợu cồn và khớ thiờn nhiờn
+ Cao su Bufađien: Sản xuất cao su dẻo và ờbụnit * Điện mai lang tang hip:
- XôvÊn:
Là chất lỏng khụng mầu và trong suốt, nặng hơn dầu mỏ Độ nhớt cao hơn đầu biến ỏp nhiều
- ChEt lỏng Silic h*u cơ:
Cú ð nhỏ, độ hỳt ẩm nhỏ, độ bờn nhiệt cao Cú thể dựng tẩm tụ
điện nh- ng đắt tiền và độ bền cơ thấp
- ChEt lang Flo h=uc7:
Cú tổn hao điện mụi rất nhỏ, độ hỳt ẩm nhỏ khụng đỏng kể và độ bền nhiệt cao Độ nhớt nhỏ, t- ơng đối dễ bay hơi, khả năng đảm bảo thoỏt nhiệt ra khỏi dõy quấn và lừi từ của chất lỏng Flo hữu cơ mạnh hơn nhiều so với dầu mỏ
Ưu điểm: Khụng chỏy đ- ợc, cú độ bền chịu hồ quang cao nh- ng đắt tiền
* DCu thực vẼt:
Là những chất lỏng nhớt thu được từ hạt của những loại thực vật khỏc nhau Cần đặc biệt chỳ ý tới dầu khụ Nú th- ờng dựng chế tạo sơn dầu cỏch
điện, vai sơn, tẩm gỗ
* Nhựa đ ờng:
Là chất khụng định hỡnh, là hỗn hợp phức tạp của cỏc hyđrụcỏcbon (cả 1 ớt S và O;) Cú mầu đen hoặc nõu sẫm, ở nhiệt độ khỏ thấp thỡ giũn và
sinh ra vết nứt cú dạng võn đặc biệt
Khụng hoà tan trong r- ợu và n- ớc, khụng bền đối với dầu, cú tớnh nhiệt dẻo Theo nguồn gốc chia làm 2 loại: Nhựa đ- ờng nhõn tạo (gốc đầu
mỏ) và nhựa đ- ờng thiờn nhiờn (khoỏng sản)
Nhựa đ- ờng chịu nhiệt càng cao thỡ cú tớnh cỏch điện càng tốt, khi
nhiệt độ tăng lờn thỡ tớnh cỏch điện giảm dần
_ Dựng nhựa đ-ờng để sản xuất sơn và hợp chất cỏch điện
* Điện mai s,p:
Là những chất rắn mầu trắng hoặo vàng t- ơi dễ núng chảy, cú cấu tạo
Trang 341.2.1.3 Vật liệu từ
a Khỏi niệm chung về vật liệu dẫn từ
Nguyờn nhõn chủ yếu gõy nờn từ tớnh của vật liệu là do cỏc
điện tớch luụn luụn chuyển động ngầm theo những quỹ đạo kớn tạo nờn những dũng điện vũng Đú là sự quay của cỏc điện tử xung
quanh trục của mỡnh gọi là cỏc Spin điện tử và sự quay của cỏc điện tử trong nguyờn tử (theo quỹ đạo)
Nh- vay tinh dac tr-ng cho trạng thỏi sắt từ của cỏc chất là nú cú
độ nhiễm từ tự phỏt ngay cả khi khụng cú từ tr- ờng ngoài Mặc dự cú
những vựng từ hoỏ tự phỏt nh- ng mụmen từ của cỏc đụmen lại cú h- ớng khỏc nhau nờn từ thụng ở khụng gian bờn ngoài bằng khụng
Vật liệu dẫn từ là vật liệu khi đặt trong từ trường nú bị từ húa
cho phộp từ thụng chạy qua vật liệu =B.S.coso = u.H.cos@
u— Hệ số từ thẩm
H- Cường độ từ trường
S- Tiết diện của vật liệu
đ- Gúc tạo bởi vecto B với phương vuụng gúc S
b Một số vật liệu dẫn từ
* VEt liOu t6 mOm: (C6 Hy nhỏ)
Cú độ từ thẩm cao, lực khỏng từ và tổn hao từ trễ nhỏ, đ- ợc
dựng làm lừi MBA, nam chõm điện, trong cỏc dụng cụ đo diện và
trong cỏc tr- ờng hợp cần cú cảm ứng từ lớn nhất với l- ợng tiờu phớ năng l- ợng nhỏ
- 93⁄t (thộp cỏc bon thấp): Vỡ điện trở suất t- ơng đối thấp nờn phần lớn chỉ dựng cho cỏc lừi từ Th- ờng dựng làm mạch từ cú từ
thụng khụng đổi
Trong s3⁄4t kủ thuất tỉnh khiết th- ong ca 1 l-ơng nhỏ C, S
Trang 35Thộp là sản phẩm được nhận từ gang, thộp được sản xuất theo con đường sử dụng điờn, điện dung, lũ hỗ quang, lũ điện cảm ứng
Thộp cụng nghiệp là hợp kim luụn chứa: Cỏc bon và cú những
nguyờn tụ húa học ảnh hưởng đờn đặc tớnh kỹ thuật như; Si,Mn,
S,P,Cr,Cu, Al
Thộp chứa tỷ lệ 0,5 — 1,7% cỏc bon, nhiệt độ núng chảy 1535,
trọng lượng riờng: 7,86kg/dm? Ứng dụng:
Vật liệu dẫn từ thường dựng là vật liệu sắt từ như thộp lỏ kỹ
thuật điện, thộp lỏ thường, thộp đỳc, thộp rốn, gang ớt được dựng vỡ
dẫn từ khụng tốt lắm
ở đoạn mạch cú từ thụng biến đổi tần số 50Hz thường dựng thộp
lỏ kỹ thuật dày 0,35- 0,5 mm cú pha thờm 2 — 5 % Niken bdộ tang
điện trở và giảm dũng điện xoỏy
Ở tần số cao hơn dựng thộp lỏ kỹ thuật dày 0,1 — 0,2 mm
Thộp tắm là hợp kim Fe — Si dựng làm lừi sắt mỏy biến ỏp, mỏy
điện với mục đớch giảm tổn thất điện ỏp trong lừi thộp
* VỆt liệu từ cứng: (cú Hạ lớn)
Theo thành phần, trạng thỏi, ph- ơng phỏp chế tạo vật liệu từ
cứng đ- ợc chia thành cỏc loại sau: + ThDp hp kim ho :
Chế tạo nam chõm vĩnh cửu Chỳng đ- ợc hợp kim hoỏ với cỏc
chất phụ nh- : Vonfram, Crụm, Cụban
+ Hip kim t6 cong đúc:
La hop kim cua 3 nguyờn tố AI - Ni - Fe (Aluni) Vỡ cú độ giũn và cứng chỉ cú thể gia cụng bằng ph- ơng phỏp mài nờn khú chế tạo cỏc chi tiết cú kớch th- ớc
chớnh xỏc
+C,c nam châm bột:
Chế tạo nam chõm vĩnh cửu bằng ph- ơng phỏp luyện kim bột từ hợp kim Fe -Ni - AI Nú đ- ợc ộp từ bột nghiền sau đú thiờu kết ở
nhiệt độ cao
+ Ferit t6 cong:
Loại đ- ợc biết đến nhiều nhất là Ferit bari: BaO 6Fe,O, Th- ờng dựng để sản xuất nam chõm bari Chỳng cú tớnh ổn định
cao với tỏc dụng của từ tr- ờng ngoài, chịu đ- ợc lắc, va đập, điện trở
Trang 36suất lớn Cú thể dựng ở tần số cao Nh- ng độ bền cơ thấp, độ giũn
lớn, tớnh chất từ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ
* VEt liOu t6 ca công dộng đAEc biOt:
* Ferit:
Là vật liệu ụxit phức tạp, nú khỏc với cỏc chất sắt từ là trị số từ
cảm nhỏ hơn, quan hệ giữa nhiệt độ và từ cảm phức tạp hơn và cú điện trở suất cao hơn hoặc rất cao Nú khụng phải là kim loại Ferit là gốm từ cú thể xếp vào loại bỏn dẫn điện tử (vỡ cú điện dẫn điện tử
khụng đỏng kể) Năng ]- ợng tổn hao ở vựng tần số cao t- ơng đối
nhỏ làm cho Ferit đ- ợc dựng rộng rói ở tõn số cao Cỏc Ferit lànhững
vật liệu cứng và giũn, khụng cho phộp gia cụng bằng cắt gọt, chỉ cú
thể mài hoặc đỏnh búng
+ Ferit từ mềm: cú trị số tổn hao lớn và tăng nhanh khi tần số tăng Cú hằng số điện mụi t- ơng đối lớn phụ thuộc vào tần số và thành phần của Ferit, khi tần số tăng Ê giảm
+ Ferit từ cao tần: Ngoài Ferit từ mềm ở tõn số cao cú thể dựng
thộp lỏ kỹ thuật điện hoặc Fecmalụi cỏn nguội và điện mụi từ (Điện
mụi từ chế tạo bằng cỏch nộn bột sắt từ cú chất kết dớnh cỏch điện) +Ferit cú vũng từ trễ hỡnh chữ nhật: é- ợc đặc biệt chỳ ý trong kỹ thuật mỏy tớnh để làm bộ nhớ, trong cỏc thiết bị chuyển mạch
1.2.1.4 Vật liệu bỏn dẫn
a.Khỏi niệm tớnh chất điện của bỏn dẫn
Chất bỏn dẫn là một vật liệu cú điện trở cao hơn so với chất
dẫn điện tốt như đồng hay sắt, nhưng thấp hơn so với chất cỏch điện như thuỷ tớnh hay cao su
(hỡnh1.)
Trang 37Một chất bỏn dẫn cú cỏc tớnh & p(Q
chat sau:
- Khi nhiệt độ tăng điện trở suất p của nú”)
thay đổi Điện trở suất bỏn dẫn tinh khiết
giảm mạnh khi nhiệt độ tăng Do đú ở
nhiệt độ thấp, bỏn dẫn dẫn điện rất kộm (giống như điện mụi), cũn ở nhiệt độ cao bỏn dẫn dẫn điện khỏ tốt (giống như kim
loại)
- Điờn trở suất p của chất bỏn dẫn cú giỏ trị 105
trung gian giữa kim loại và điện mụi 109
- Bỏn dẫn cú những tớnh chất khỏc biệt so
với kim loại 10°
- Khi hoà trộn nú với một chất nhất định 10-10 tớnh dõn điện của nú tăng
1020 1015
1010
- Điện trở của nú thay đổi mạnh khi cú Hỡnh 1.1: Điện
ỏnh sỏng chiếu vào trở suõt vật
- Chất bỏn dẫn điển hỡnh và được dựng liệu
phổ biến nhất là silic (Si) Ngoài ra, cũn cú
cỏc chất bỏn dẫn
đơn chất khỏc như Ge, Se, cỏc bỏn dẫn hợp chất như GeAs, CdTe, ZnS, nhiều ụ xớt, sunfua, sờlenua, telunua, .và một số chất polime
Trang 38Trong cỏc cảm biến của, mỏy xõy dựng, ụtụ cũng như cỏc linh kiện khỏc, người ta ứng dụng sự phụ thuộc của điện trở bỏn dẫn vào nhiệt độ để làm điện trở bỏn dẫn Đú là cỏc dụng cụ, cỏc cảm biến
gồm một mẫu bỏn dẫn nối với hai dõy dẫn Nhiệt điện trở dựng để đo
nhiệt độ, để điều chỉnh và khống chế nhiệt độ
Cặp ờlectron - lỗ trống cũn phỏt sinh khi ta chiếu ỏnh sỏng cú bước súng thớch hợp vào bỏn dẫn Do đú điện trở suất của bỏn dẫn giỏm khi cú ỏnh sỏng thớch hợp chiếu vào Đú là hiện tượng quang dẫn
Hiện tượng này được ứng dụng làm quang điện trở bỏn dẫn Điện trở
của nú giảm khi cường độ ỏnh sỏng chiếu vào tăng
b Sự dẫn điện của bỏn dẫn cú
tạp chất
Nếu bỏn dẫn SĂ cú pha tạp chất, tức là cỏc nguyờn tir Si, cũn cú
cỏc nguyờn tử khỏc, thỡ tớnh dẫn điện của bỏn dẫn thay đổi rất nhiều Chỉ cần một lượng rất nhỏ tạp chất (với tỷ lệ vài phần triệu), độ dẫn
điện của bỏn dẫn cú thể tăng hàng vạn, hàng triệu lần Khi đú cựng với
sự dẫn điện riờng, cũn cú sự dẫn điện do tạp chất
c.Chất bỏn dẫn loại P
Nếu ta thờm vào tỉnh thể Silicium một chất
cú hoỏ trị 3 (vũng ngoài cựng cú 3 điện tử) như “⁄ U
Indium (hỡnh 14), thỡ nguyờn tử In dễ nối với /ễ œ@ `
điện tử Si theo liờn ket cong hoa tri, cũn liện kờt thứ ° “
tư bị bỏ trống nờn rễ kết hợp với điện tử ở xung Seater -
quanh và tạo ra lỗ trống (hole) mang điện dương |
(hỡnh 1.5) chớnh lỗ trống tự do này làm cho độ dẫn Hỡnh 1.4 |
điện của Si tăng lờn nhiều lần ————'
Tạp chất In pha vào bỏn dẫn Sỉ đó tạo nờn lỗ
trống làm cho số lỗ trống số ờlectron dẫn, tức là mật
độ lỗ trống lớn hơn mật độ ờlectron lỗ trống là hạt
tải điện cơ bản (hay đa số), ờlectron là hạt tải điện
khụng cơ bản (hay thiờu số) Đú là bỏn dẫn lỗ trống hay bỏn dẫn loại P
Nếu ta pha hai loại tạp chất, chẳng hạn P và
In, vào bỏn dẫn Si, thỡ bỏn dẫn này cú thể là loại P Hỡnh 1.5
hay n tuỳ theo tỷ lệ giữa hai loại tạp chất
Trang 39
Cỏc chất thường sử dụng làm tạp chất như: Indium (In), bo (B), phốt pho (P), arsenic (As), gallium (Ga),
Như vậy bằng cỏch chộn loại tạp chất và nồng độ tạp chất pha
vào bỏn dẫn, ta cú thể tạo ra bỏn dẫn thuộc loại mong muốn Đõy chớnh là một tớnh chất rất đặc biệt của bỏn dẫn, khiến cho nú cú nhiều ứng
dụng
d Chất bỏn dẫn loại N
Giả sử trong mạng tỉnh thể Si cú lẫn một nguyờn tử phốt pho
(P).Nguyờn tử phốt pho cú năm ộlectron ở lớp ngoài (hỡnh 1.úa)
Trong đú bốn ờlectron tham ra liờn kết cộng hoỏ trị với nguyờn tử Si ở
xung quanh ấlectron cũn lại liờn kết yếu với nguyờn tử P, nờn ngay ở
nhiệt độ thấp, nú đó cú thể rễ dàng bứt khỏi nguyờn tử P và trở thành
ờlectron tư do (hỡnh 1.6b) Nguyờn tử P trở thành một ion dương, nằm tại nỳt
mang “ N
Như vậy tạp chất P đó tạo nờn thờm cỏc đ 1
ờlectron dẫn, mà khụng làm tăng thờm số lỗ ơ a trống Do đú bỏn dẫn Si pha P cú số ờlectron
nhiều hơn số lỗ trống, tức là mật độ ờlectron lớn
hơn mật độ lỗ trồng Ta gọi ờlectron là hạt tải
điện cơ bản hay đa số, lỗ trống là hạt tải điện khụng cơ bản hay thiểu số Bỏn dẫn như vậy
được gọi là bỏn dẫn ờlectron hay bỏn dẫn loại N
e.Lớp chuyển tiếp P-N
* Sự hỡnh thành lớp chuyển tiếp P-N
Lớp chuyờn tiếp P-N được hỡnh thành khi |
ta cho hai mẫu bỏn dẫn khỏc loại, loại p và loại
n, tiếp xỳc với nhau (hỡnh 1.7)
Khi cú tiếp xỳc, lỗ trống và ờlectron khuếch tỏn
từ mẫu p sang mẫu n và ngược lại Tuy nhiờn do
ở bỏn dẫn p, lỗ trống là hạt tải điện đa số, nờn
dũng khuếch tỏn từ bỏn dẫn p sang n chủ yếu là
dũng lỗ trống Lỗ trống từ p sang n tỏi hợp với
ộlectron ty do Do dộ 6 phớa bỏn dẫn n gần mặt =
phõn cỏch hai mẫu bỏn dẫn khụng cũn hạt tải Et
điện tự do nữa Ở đú chỉ cú cỏc ion tạp chất Hỡnh 1.7: Lớp chuyến tiếp mang điện dương Tương tự từ phớa n sang phớa
Trang 40ion tap chat mang điện õm
Kết quả của sự khuếch tỏn là ở mặt phõn cỏch giữa hai mẫu bỏn dẫn, bờn
phớa n cú một lớp điện tớch dương, bờn phớa bỏn dẫn p cú một lớp điện tớch õm