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 MƠN HỌC/MƠ 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 Trường cao đẳng Cơ giới Ninh Bình Ninh Bình, năm 2021 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nguồn thơng tin phép dung ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để đáp ứng nhu cầu học tập, nghiên cứu tham khảo kiến thức Vật liệu điện học sinh, sinh viên chuyên ngành Điện dân dụng nghề Kỹ thuật máy lạnh & Điều hịa khơng khí Chúng tổ chức biên soạn tập giảng ”Vật liệu điện” để phục vụ cho công tác đào tạo chung Nhà trường Bài giảng gồm nội dung sau: - Bài mở đầu: Khái niệm vật liệu điện Giới thiệu số khái niệm vật liệu kỹ thuật điện, cách phân loại vật liệu điện theo trạng thái, theo tính dẫn điện, v.v - Chương 1: Vật liệu cách điện Giới thiệu sâu vào đặc tính vật liệu cách điện Một số vật liệu cách điện sử dụng rộng rãi kỹ thuật điện ứng dụng cụ thể chúng Cách lựa chọn vật liệu cách điện cho phù hợp với điều kiện làm việc yêu cầu cụ thể - Chương 2: Vật liệu dẫn điện Chương chủ yếu nêu lên đặc điểm, tính chất phạm vi ứng dụng vật liệu kim loại kỹ thuật điện - Chương 3: Vật liệu dẫn từ Giới thiệu số đặc tính từ vật liệu Nếu số vật liệu dẫn từ điển hình sử dụng kỹ thuật điện phạm vi ứng dụng chúng Giáo trình biên soạn có tham khảo dẫn chiếu thông tin từ tài liệu liên quan liệt kê phần tài liệu tham khảo Trong trình biên soạn giáo trình, dù chúng tơi có cố gắng song khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong người đọc đóng góp ý kiến để giáo trình hoàn thiện hơn, đạt chất lượng cao phù hợp với người học Xin trân thành cảm ơn! Ninh Bình, ngày tháng năm Tham gia biên soạn Chủ biên Vũ Thị Vui Vũ Thị Thuỷ MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠN HỌC VẬT LIỆU ĐIỆN BÀI MỞ ĐẦU:KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN Khái niệm vật liệu điện .7 1.1 Khái niệm 1.2 Cấu tạo nguyên tử vật liệu 1.3 Cấu tạo phân tử 1.4 Khuyết tật cấu tạo vật rắn .9 1.5 Lý thuyết phân vùng lượng vật rắn Phân loại vật liệu điện 10 2.1 Phân loại theo khả 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 Khái niệm 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 vật liệu cách điện 12 2.1 Tính hút ẩm vật liệu cách điện 12 2.2 Tính chất học vật liệu cách điện 13 2.3 Tính chất hố học vật liệu cách điện 13 2.4 Hiện tượng đánh thủng điện môi 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 Một số vật liệu cách điện thông dụng 16 3.1 Vật liệu sợi .16 3.2 Giấy tông cách điện .16 3.3 Phíp 17 3.4 Amiăng, xi măng amiăng 17 3.5 Vải sơn băng cách điện 17 3.6 Chất dẻo 18 3.7 Nhựa cách điện .19 3.8 Dầu cách điện 21 3.9 Sơn hợp chất cách điện 22 3.10 Chất đàn hồi 23 3.11 Điện môi vô .25 3.12 Vật liệu cách điện gốm sứ 26 3.13 Mica vật liệu sở mica 27 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN 29 Khái niệm tính chất vật liệu dẫn điện 29 1.1 Khái niệm vật liệu dẫn điện .29 1.2 Tính chất vật liệu dẫn điện .30 1.3 Các tác nhân môi trường ảnh hưởng đến tính dẫn điện vật liệu 33 1.4 Hiệu điện tiếp xúc sức nhiệt động .33 Tính chất chung kim loại hợp kim .34 2.1 Tầm quan trọng kim loại hợp kim .34 2.2 Các tính chất 34 Những hư hỏng thường gặp 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 vào: 38 Một số vật liệu dẫn điện thông dụng .38 4.1 Đồng hợp kim đồng 38 4.2 Nhôm hợp kim nhôm 40 4.3 Chì hợp kim chì 41 4.4 Sắt (Fe) 44 4.5 Wonfram 44 4.6 Kim loại dùng làm tiếp điểm cổ góp 45 4.7 Hợp kim có điện trở cao chịu nhiệt 47 4.8 Lưỡng kim 49 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU DẪN TỪ 50 Khái niệm tính chất vật liệu dẫn từ 50 1.1 Khái niệm .50 1.2 Tính chất vật liệu dẫn từ 51 1.3 Các đặc tính vật liệu dẫn từ .51 1.4 Đường cong từ hoá 51 Mạch từ tính toán mạch từ 53 2.1 Các công thức .53 2.2 Sơ đồ thay mạch từ 56 2.3 Mạch từ xoay chiều 57 2.4 Những hư hỏng thường gặp 59 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 cơng dụng đặc biệt .62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC VẬT LIỆU ĐIỆN Tên mơn học: Vật liệu điện Mã mơn học: 08 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học Vật liệu điện mơn học kỹ thuật sở, thuộc môn học đào tạo nghề bắt buộc, bố trí sau mơn học An tồn lao động học song song với mơn Vẽ điện, Điện kỹ thuật - Tính chất: Vật liệu điện môn học chung trang bị kiến thức vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện vật liệu dẫn từ Những ứng dụng chủ yếu vật liệu kỹ thuật điện thiết bị điện, máy điện, khí cụ điện lĩnh vực truyền tải, phân phối sử dụng điện - Ý nghĩa vai trị mơn học: Sau học xong môn học Vật liệu điện giúp người học hiểu rõ loại vật liệu điện, cấu tạo, đặc tính ứng dụng vật liệu thực tế Nhận dạng, so sánh lựa chọn vật liệu theo yêu cầu kỹ thuật Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Nắm vững khái niệm vật liệu điện; + Phân biệt cấu tạo đặc tính vật liệu điện; + Trình bày đặc tính ứng dụng vật liệu điện thông dụng kỹ thuật điện - Về kỹ năng: + Phân loại vật liệu dùng kỹ thuật điện; + Chọn thay vật liệu cách điện tương ứng sửa chữa bảo dưỡng thiết bị điện - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Cẩn thận, xác việc nghiên cứu vật liệu điện; + Chủ động học tập, rèn tác phong công nghiệp thái độ nghề nghiệp BÀI MỞ ĐẦU:KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN Mã bài: MH 08 – 01 Giới thiệu: Vật liệu điện vật chất sử dụng kỹ thuật điện với mục đích định như: dẫn điện, cách điện, dẫn từ hay làm vật liệu kết cấu Chúng có cấu tạo tự nhiên hay chế tạo dạng tổng hợp nhằm tăng cường số đặc tính có lợi hay hạn chế đặc tính có hại sử dụng Chủ yếu vật liệu điện phân loại dựa tính ứng dụng chúng thơng thường chúng chia thành nhóm vật liệu điện bản: Vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện vật liệu dẫn từ Mỗi nhóm vật liệu có nhiều dạng khác chúng có đặc điểm đặc chưng giống Mục tiêu: - Nêu bật khái niệm cấu tạo vật liệu dẫn điện; - Phân loại xác chức vật liệu cụ thể; - Rèn luyện tính chủ yếu nghiêm túc cơng việc Nội dung chính: Khái niệm vật liệu điện 1.1 Khái niệm Vật liệu kỹ thuật điện (gọi tắt VLĐ) vật liệu dùng thiết bị điện, máy điện, khí cụ điện v.v lĩnh vực truyền tải, phân phối sử dụng điện 1.2 Cấu tạo nguyên tử vật liệu Nguyên tử cấu tạo hạt nhân mang điện tích dương điện tử mang điện tích âm quay xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo định (hình 1.1) Mọi vật chất cấu tạo từ nguyên tử phân tử Nguyên tử phân tử vật chất Hạt nhân cấu tạo nên từ hạt proton (P) mang điện tích dương nơtron (N) không mang điện Số lượng P = Z.q (Z số e, q = qe = 1,6.10-19C) e +++ P++N0 +++ e Hình 1.1 Cấu tạo nguyên tử e Trạng thái bình thường, ngun tử trung hồ điện Nếu nguyên tử điện tử trở thành ion dương, nhận thêm điện tử trở thành ion âm Năng lượng tối thiểu cung cấp cho điện tử để tách rời khỏi nguyên tử, trở thành điện tử tự gọi lượng ion hoá Wi (eV) Q trình biến ngun tử trung hồ trở thành ion dương (làm điện tử) gọi trình ion hoá Điện tử nhận lượng di chuyển lên mức lượng lớn hơn, trở vị trí trạng thái ban đầu, lượng trả lại dạng quang học 1.3 Cấu tạo phân tử Phân tử tạo nên từ nguyên tử thông qua liên kết phân tử 1.3.1 Liên kết đồng hoá trị: Đặc trưng bới dùng chung điện tử nguyên tử phân tử Ví dụ: Liên kết phân tử clo - Cl CL + CL = CL CL Liên kết đồng hoá trị bền vững 1.3.2 Liên kết ion Được xác lập lực hút ion dương ion âm phân tử Ví dụ: Cấu trúc phân tử NaCl Na+ + Cl- = NaCl Liên kết ion bền vững 1.3.3 Liên kết kim loại Được xác lập lực hút cácEion dương điện tử tự kim loại U 1.3.4 Liên kết Vandec – Vanx Dạng liên kết yếu, có cấu trúc mạng tinh thể phân tử khơng bền vững Ví dụ: Liên kết phân tử paraphin, nhựa đường, nhựa thông v.v Như vậy: Cấu tạo phân tử dựa loại liên kết phân tử 1.4 Khuyết tật cấu tạo vật rắn Là phá huỷ kết cấu đồng vật rắn Những khuyết tật tạo nên ngẫu nhiên hay cố ý trình chế tạo vật liệu Khuyết tật do: - Sự có mặt tạp chất lạ - Áp lực học - Sự hình thành khe rãnh, lỗ xốp Khuyết tật tạo nên tính đặc biệt tốt (vi mạch IC) làm cho tính chất vật liệu (VLCĐ có lẫn kim loại) 1.5 Lý thuyết phân vùng lượng vật rắn Các nguyên tử khác có trạng thái lượng (mức lượng) khác tạo thành vùng mức lượng (hình 1.2) - Vùng lượng vị trí thấp gọi vùng hố trị (1), lấp đầy điện tử hoá trị - Vùng có mức lượng cao gọi vùng tự (3) - Vùng dẫn chứa điện tử tự W - Vùng trung gian gọi vùng cấm (2) Khi nguyên tử nhận lượng kích thích W, điện tử hố trị vượt qua vùng cấm để lên vùng dẫn làm tăng khả dẫn điện vật chất Hình 1.2 Các mức lượng vật rắn Phân loại vật liệu điện 2.1 Phân loại theo khả dẫn điện Dựa vào giản đồ lượng, vật liệu điện chia thành loại (hình 1.3): - Vật liệu cách điện (a): Vùng cấm có lượng lớn W = 1,5 đến vài eV; - Vật liệu bán dẫn (b): Vùng cấm có lượng trung bình W = 0,2 đến 1,5 eV; - Vật liệu dẫn điện (c): Vùng cấm có lượng nhỏ W < 0,2 eV W a) VLCĐ W W b) VLBD c) VLDĐ Hình 1.3 Phân loại vật liệu theo thuyết phân vùng lượng 2.2 Phân loại theo từ tính Cách phân loại áp dụng kim loại Độ từ thẩm khả nhận từ trường tác động từ bên - Vật liệu nghịch từ: Độ từ thẩm < 1, không phụ thuộc vào cường độ từ trường bên ngồi VD: H2, khí hiếm, đa số hợp chất hữu cơ, muối mỏ kim loại như: Cu, Zn, Ag, Hg - Vật liệu thuận từ: Độ từ thẩm > 1, phụ thuộc vào cường độ từ trường bên ngồi VD: Sắt, Niken, Cơban hợp kim 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, nhựa lỏng - Vật liệu dạng khí: Khơng khí, kim loại 10 CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN Mã bài: MH 08 – 02 Giới thiệu: Mục đích điện trì khả cách điện vật liệu đặt điện trường Vật liệu làm nhiệm vụ gọi vật liệu cách điện, chúng dạng rắn, lỏng hay khí Cấu tạo ứng dụng chúng đa dạng Trong cơng nghệ vật liệu ngày người ta cải thiện tính chất cách điện vật liệu có sắc chế tạo số loại vật liệu khả dụng cao kỹ thuật cách điện Mục tiêu: - Nhận dạng, phân loại xác loại vật liệu cách điện dùng công nghiệp dân dụng; - Trình bày đặc tính số loại vật liệu cách điện thường dùng; thể; - Sử dụng phù hợp loại vật liệu cách điện theo yêu cầu kỹ thuật cụ - Xác định nguyên nhân gây hư hỏng có phương án thay khả thi loại vật liệu cách điện thường dùng; - Rèn luyện tính cẩn thận, xác, chủ động cơng việc Nội dung chính: Khái niệm phân loại vật liệu cách điện 1.1 Khái niệm Vật liệu cách điện (điện mơi) vật liệu tất điện tích vi mơ liên kết chặt chẽ, dẫn điện Vật liệu cách điện dùng để phân cách phần mang điện với phần khác nhằm mục đích đảm bảo an tồn hướng dòng điện theo chiều định, chống tổn thất Điện trở suất 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 … 11 - Thể lỏng: Dầu biến áp, dầu nặng … - Thể khí: Khơng khí, khí trơ … 1.2.2 Theo thành phần hố 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 cấp sau: - Cấp Y (t0 = 90): Bao gồm vật liệu sợi gốc xenlulô tơ (sợi vải, giấy, gỗ) chưa ngâm tẩm vào chất cách điện lỏng; - Cấp A (t0 = 105): Bao gồm loại vật liệu hữu tẩm sơn ngâm chất cách điện lỏng; - Cấp E (t0 = 120): Gồm chất dẻo có chất độn hữu chất liên kết nhiệt cứng; - Cấp B (t0 = 130): Gồm vật liệu vô Mica, amiăng, vải sợi thuỷ tinh, dẫn vật liệu hữu cơ; - Cấp F (t0 = 150): Bao gồm micanít, sản phẩm thuỷ tinh khơng có chất đệm có chất đệm vơ dùng chất có tính chịu nhiệt cao để dán; - Cấp H (t0 = 180): Bao gồm chất hữu cấp F dùng chất silic hữu có tính chịu nhiệt cao để dán tẩm; - Cấp C (t0> 180): Bao gồm vật liệu tuý vô cơ, không dán tẩm vật liệu có thành phần hữu Ví dụ: Ôxyt nhôm, mica, thuỷ tinh, thạch anh, amiăng, micalếch, micanit chịu nhiệt (dán chất vơ cơ) 2.Tính chất chung vật liệu cách điện 2.1 Tính hút ẩm vật liệu cách điện Các vật liệu cách điện nói chung mức độ hay nhiều hút ẩm vào bên từ môi trường xung quanh hay thấm ẩm tức cho nước xuyên qua chúng Khi bị thấm ẩm tính chất cách điện vật liệu cách điện bị giảm nhiều Những vật liệu cách điện khơng cho nước di vào bên đăt mơi trường có độ ẩm cao bề mặt ngưng tụ lớp ẩm làm cho dịng rị bề mặt tăng, gây cố cho thiết bị điện 12 2.2 Tính chất học vật liệu cách điện Là khả vật liệu chịu tác động phụ tải học gây biến dạng, đặc chưng giới hạn bền: kéo, nén, uốn, xoắn Tính chất học xác định 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 giới hạn bền (N/cm2 MPa); + Pk, Pn, Pu lực kéo đứt, nén vỡ uốn gẫy mẫu thử (N); + S0 tiết diện ngang mẫu thử (cm2); + l khoảng cách hai gối đỡ (thường 100 cm); + b chiều rộng mẫu thử (thường 12 cm); + h chiều cao mẫu thử (cm) 2.3 Tính chất hoá học vật liệu cách điện Chúng ta phải nghiên cứu tính chất hóa học vật liệu cách điện vì: - Độ tin cậy vật liệu cách điện cần phải đảm bảo làm việc lâu dài: nghĩa khơng bị phân hủy để giải sản phẩm phụ khơng ăn mịn kim loại tiếp xúc với nó, khơng phản ứng với chất khác (khí, nước, axit, kiềm, dung dịch muối v.v ) Độ bền tác động vật liệu cách điện khác khác - Khi sản xuất chi tiết gia cơng vật liệu phương pháp hóa cơng khác nhau: dính được, hòa tan dung dịch tạo thành sơn - Độ hịa tan vật liệu rắn đánh giá khối lượng vật liệu chuyển sang dung dịch đơn vị thời gian từ đơn vị thời gian tiếp xúc vật liệu với dung môi Độ hịa tan chất có chất hóa học gắn với dung mơi chứa nhóm ngun tử giống phân tử Các chất lưỡng cực dễ hòa tan chất lỏng lưỡng cực, chất trung tính dễ hịa tan chất trung tính Các chất cao phân tử có cấu trúc mạch thẳng dễ hòa tan so với cấu trúc trung gian Khi tăng nhiệt độ độ hịa tan tăng 2.4 Hiện tượng đánh thủng điện môi độ bền cách điện 2.4.1 Các tượng xảy VLCĐ (hình 2.1) 13 - Hiện tượng phóng điện bề mặt (hình 2.2): Khi điện áp đặt vào cách điện tăng đến trị số cạnh mép điện cực xuất vầng quang phát triển thành tia lửa điện nối liền hai cạnh biên cách điện Hồ quang điện phóng bề mặt cách điện từ cực đến cực (Upđ) Đánh thủng U Phóng điện bề mặt Hình 2.1 Các tượng xảy VLCĐ Hỡnh 2.1Các tượng xảy Hình 2.2 Phóng điện bề mặt VLCĐ sứ cách điện - Hiện tượng đánh thủng: Khi cách điện không chịu điện áp đặt vào Ở nhiều chỗ, điện tích chạy từ điện cực qua điện cực xuyên qua cách điện (cho dòng điện qua) Ta nói cách điện bị đánh thủng (Uđt) 2.4.2 Độ bền cách điện Là điện áp đánh thủng tính cách điện có bề dầy đơn vị Ebđ = Uđt/a Trong đó: + Uđt điện áp đánh thủng VLCĐ (kV); + a bề dầy VLCĐ (cm); + Ebđ độ bền điện (kV/cm) Các yêu cầu chất điện môi: - Độ bền cách điện cao, điện áp đánh thủng Uđt lớn; - Ổn định nhiệt cao; - Dẫn nhiệt tốt, làm việc tốt nơi có độ ẩm cao; - Độ bám dính tốt, rạn nứt, rách thủng Như vậy, vừa đảm bảo tăng độ làm việc tin cậy vừa giảm kích thước máy điện 14 2.5 Độ bền nhiệt - Độ bền chịu nóng: Là khả vật liệu không bị hư hỏng thời gian ngắn lâu dài tác dụng nhiệt độ cao hay thay đổi nhiệt độ đột ngột; - Độ dẫn nhiệt: Là khả truyền nhiệt, chống nóng cục ảnh hưởng đến độ bền vật liệu; - Sự giãn nở nhiệt: Là thay đổi hình dạng vật liệu bị đốt nóng hay làm lạnh 2.6 Tính chọn vật liệu cách điện Khi cần chọn lựa vật liệu cách điện, người ta vào tiêu chuẩn sau đây: - Độ cách điện: Tùy vào điện áp làm việc thiết bị, người ta chọn loại vật liệu có bề dày thích hợp, cho vật liệu làm việc an tồn mà khơng bị đánh thủng; - Độ bền cơ: tùy vào điều kiện làm việc thiết bị mà ta chọn vật liệu cách điện có độ bền thích hợp; - Độ bền nhiệt: Căn vào phát nóng thiết bị làm việc, người ta chọn loại vật liệu cách điện có nhiệt độ cho phép phù hợp Ví dụ: Các vật liệu cách điện dụng cụ đốt nóng (bàn ủi (bàn là), nồi cơm điện) thường dùng vật liệu từ cấp B trở lên 2.7 Hư hỏng thường gặp Các loại vật liệu cách điện sử dụng để cách điện cho máy điện, thiết bị điện khí cụ điện lâu ngày bị hư hỏng ta thường gặp dạng hư hỏng sau: Hư hỏng điện: máy điện, thiết bị điện khí cụ điện làm việc với đại lượng, thông số vượt trị số định mức như: đại lượng dòng điện, điện áp, công suất v.v làm cho vật liệu cách điện giảm tuổi thọ bị đánh thủng; Hư hỏng bị già hóa vật liệu cách điện: trình làm việc loại vật liệu cách điện bị ảnh hưởng điều kiện môi trường nhiệt độ, độ ẩm nước v.v Làm cho vật liệu cách điện giảm tính chất cách điện chúng dễ bị đánh thủng; Hư hỏng lực tác động từ bên ngoài: vật liệu cách điện bị lực tác động từ bên ngồi làm hư hỏng ví dụ lớp emay dây điện 15 từ có đường kính tương đối lớn bị uốn cong với bán kính nhỏ làm lớp cách điện bị vỡ vào dây không cẩn thận làm lớp cách điện bị trầy xước lót cách điện không cẩn thận làm gẫy rách cách điện v.v Hư hỏng mài mòn phận: chi tiết làm việc tiếp xúc vàcó chuyển động tương bị hư hỏng mài mòn dễ bị đánh thủng v.v Một số vật liệu cách điện thông dụng 3.1 Vật liệu sợi - Sợi bông: Loại không tẩm chịu ẩm kém, chịu nhiệt thấp Loại sợi ngâm (Cotopa) có khả chịu ẩm gấp hai lần, tính cách điện chịu nhiệt cao Dùng cách điện cuộn dây máy biến thế, máy phát điện - Sợi Nylon: Chịu axit bazơ, chịu nhiệt tốt Cơ tính bền, chịu ma sát Dùng cho cáp điện - Sợi thuỷ tinh: Là sợi mảnh bện thành dây dệt thành băng Chịu nhiệt cao, độ bền điện tốt Khi cách điện dùng nhựa gắn với bề mặt cần cách điện Được dùng cách điện vị trí có nhiệt độ làm việc cao - Vải: Được dệt từ sợi tự nhiên từ vật liệu tổng hợp thành băng, tấm, sơn tẩm để tăng tính cách điện sử dụng thiết bị có dịng điện lớn - Băng dính cách điện:Được sản xuất từ vải bơng, vải thuỷ tinh Băng tẩm cao su vải mịn có tẩm cao su, sản xuất thành cuộn tròn dùng nhiều thiết bị điện hạ 3.2 Giấy tông cách điện 3.2.1 Giấy - Thành phần chủ yếu xenlulô, chế tạo hình quấn lại thành cuộn có kích thước khác - Ưu điểm rẻ tiền, độ bền độ dẻo cao, thuận tiện sản xuất nên sử dụng rộng rãi kỹ thuật điện Song độ bền điện dẫn nhiệt không cao, tính hút ẩm mạnh + Giấy cáp: Dùng làm cách điện cáp điện lực có cường độ điện trường 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 cuộn dây máy điện sản xuất trụ, ống cách điện 16 + Giấy tụ điện: Có bề dầy từ 0,004 0,03mm dùng để cách điện cho tụ điện giấy tụ điện giấy dầu 3.2.2 Các tông cách điện - Loại dùng ngồi khơng khí cứng đàn hồi, dùng để lót vào rãnh máy điện, làm lõi cuộn dây, vòng đệm - Loại dùng dầu xốp mềm hơn, có tính tẩm dầu tốt, dùng chủ yếu dầu máy biến áp 3.3 Phíp Được cấu tạo từ loại giấy khơng dính có thành phần sợi bơng xenlulơ đến 50% Phíp sản xuất thành có chiều dầy từ 0,6 20mm, độ bền học cao, gia công khoan, bào, tiện Độ bền điện điện trở suất nhỏ nên chủ yếu dùng cho thiết bị điện hạ 3.4 Amiăng, xi măng amiăng 3.4.1 Amiăng Là tên thường gọi nhóm khống vật, có cấu trúc xơ, amiăng có ưu điểm chịu nhiệt độ cao, nhiệt độ mà xơ hữu khác hồn tồn bị phá hủy amiăng bền uốn Khi nhiệt độ từ (300 400)0C amiăng độ bền Amiăng thấm nước nên sử dụng phải tẩm Loại amiăng thơng thường (crizotin) hịa tan axit ngoại trừ vài loại đặc biệt lại có tính chịu axit Tính cách điện amiăng không cao nên không dùng cách điện điện cao cao tần Điện trở suất khối amiăng 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 kỹ thuật điện, chất dẻo ép nguội Thành phần chủ yếu chất vô cơ, chất độn amiăng, cịn chất kết dính ximăng Ximăng amiăng sản xuất thành tâm, ống sản phẩm theo hình mẫu Có độ bền không cao chịu nhiệt tốt, chịu phóng điện hồ quang tính cách điện thấp hút ẩm.Thường dùng làm bảng phân phối, chắn ngăn buồng dập hồ quang 3.5 Vải sơn băng cách điện 3.5.1 Vải sơn cách điện 17 Là loại vải bông, lụa, thủy tinh có tẩm sơn, có độ đàn hồi độ mềm dùng làm cách điện rãnh máy điện có điện áp thấp Trong máy điện có điện áp cao vải sơn dùng làm cách điện đầu dây quấn, cách điện cuộn dây, ngồi vải sơn cịn dùng cách điện cho phận bị uốn cong nhiều Độ bền điện loại băng sợi bơng có trị số khoảng (35 50)kV/mm, loại tơ (55 90)kV/mm Vải sơn cách điện thường sản suất dạng cuộn rộng (700 1000)mm, chiều dày vải cách điện (0,15 0,24) mm Gần có khuynh hướng thay vải sơn giấy sơn cách điện vật liệu cách điện dẻo màng dẻo 3.5.2 Băng cách điện Các loại vải lụa, amiăng mạ tráng thủy tinh thường dùng để bảo vệ cuộn dây máy điện Băng amiăng làm từ sợi amiăng đàn hồi có chứa oxít sắt dùng làm băng bảo vệ cho cuộn dây máy điện, điện áp từ kV trở lên Các loại trước sử dụng phải tẩm sơn, sau tẩm độ chịu nhiệt giảm, băng thủy tinh có độ chịu nhiệt, chịu ẩm tốt loại 3.6 Chất dẻo Chất dẻo loại vật liệu dùng rộng rãi kỹ thuật đời sống Đặc điểm chất dẻo tác dụng sức ép từ bên ngồi nhận hình dáng định trước khuôn ép để chế tạo sản phẩm Trong kỹ thuật điện người ta thường dùng chất dẻo để làm vật liệu cách điện dùng làm kết cấu túy 3.6.1 Hêtinắc Được sản xuất cách ép nóng giấy tẩm nhựa bakêlít Hêtinắc có khối lượng riêng từ 1,25 đến 1,4 G/cm Độ bền điện cao khoảng (2025)kV/mm, = 56 Hêtinắc sử dụng việc chế tạo thiết bị dụng cụ điện cao áp hạ áp Ngoài ra, Hêtinắc sử dụng kỹ thuật thơng tin 3.6.2 Téctơlít Được sản xuất cách ép nóng vải tẩm nhựa bakêlít, tương tự Hêtinắc có giới hạn bền kéo doc ứng suất dai va đập theo chiều thẳng góc với lớp cách điện khơng cao Hêtinắc độ bền nhiệt cao Trong năm gần người ta chế tạo nhiều loại chất dẻo nhiều lớp có đặc tính cách điện, độ bền độ chịu nhiệt cao Chất kết dính dùng chất dẻo nhựa polieste, êpoxi, nhựa poliimít, nhựa silíc hữu 18 ... tập, rèn tác phong công nghiệp thái độ nghề nghiệp BÀI MỞ ĐẦU:KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN Mã bài: MH 08 – 01 Giới thiệu: Vật liệu điện vật chất sử dụng kỹ thuật điện với mục đích định như: dẫn điện,... phân, nhựa lỏng - Vật liệu dạng khí: Khơng khí, kim loại 10 CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN Mã bài: MH 08 – 02 Giới thiệu: Mục đích điện trì khả cách điện vật liệu đặt điện trường Vật liệu làm nhiệm... THAM KHẢO 64 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC VẬT LIỆU ĐIỆN Tên môn học: Vật liệu điện Mã mơn học: 08 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học Vật liệu điện môn học kỹ thuật