Giáo trình Vật liệu điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: TC/CĐ) - Trường CĐ nghề Phú Yên được biên soạn nhằm giúp các em sinh viên nhận dạng được các loại vật liệu điện thông dụng; Phân loại các loại vật liệu điện; Trình bày được đặc tính các loại vật liệu điện;... Mời các em cùng tham khảo giáo trình tại đây.
GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương UBND TỈNH PHÚ YÊN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ PHÚ N GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: VẬT LIỆU ĐIỆN Mã số: MĐ 11 NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP Trình độ: Trung cấp nghề Cao đẳng nghề Biên soạn: KS Trần Đinh Dương Tuy Hịa, tháng năm 2011 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương Tuyên bố quyền Tài liệu thuộc loại sách giáo trình lưu hành nội nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích v ề đào t ạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI NÓI ĐẦU Hiện nước ta hầu hết hoạt động xã hội gắn với việc sử dụng điện Điện khơng sử dụng thành phố mà cịn đưa nông thôn, miền núi nhờ trạm phát điện địa ph ương, máy phát ện h ộ gia đình Cùng với phát triển điện thiết bị điện dân d ụng s dụng ngày tăng lên không ngừng Chất lượng vật liệu điện không ngừng cải tiến nâng cao với phát triển cơng ngh ệ m ới Vì địi hỏi người công nhân làm việc ngành, nghề đặc biệt ngành nghề điện, điện tử phải hiểu rõ chất vật li ệu ứng dụng vật liệu đó, đồng thời phải hiểu rõ cấu tạo vật liệu, nắm tượng, nguyên nhân hư hỏng cách khắc ph ục để không ng ừng nâng cao hiệu kinh tế tiết kiệm điện sử dụng Nội dung mô đun trang bị cho học viên kiến thức cấu tạo vật liệu điện nhằm ứng dụng có hiệu ngành nghề GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC VẬT LIỆU ĐIỆN Mã số mô đun: MĐ 11 Thời gian môn học: 30h ; (Lý thuyết: 15h; Thực hành: 15h) I Vị trí tính chất mơn học: Mơn học học sau mơn học An tồn lao động h ọc song song v ới môn học Vẽ điện, Khí cụ điện II Mục tiêu mơn học: Sau hồn tất mơn học này, người học có lực: Nhận dạng loại vật liệu điện thông dụng Phân loại loại vật liệu điện thơng dụng Trình bày đặc tính loại vật liệu điện Sử dụng thành thạo loại vật liệu điện Xác định dạng nguyên nhân gây hư hỏng vật liệu điện Tính chọn/thay vật liệu điện III Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bố thời gian Thời gian Số Tên chương mục Tổng Lý Thực hành Bài Kiểm tra* (LT TT số thuyết tập TH) I Khái niệm vật liệu điện II Vật liệu cách điện III Vật liệu dẫn điện 10 IV Vật liệu dẫn từ Cộng: 30 14 15 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết tính vào lý thuy ết, ki ểm tra thực hành tính vào thực hành Nội dung chi tiết Chương 1: Khái niệm vật liệu điện Mục tiêu: Nhận dạng loại vật liệu điện Phân loại xác loại vật liệu điện dùng công nghiệp dân dụng Thời gian Số Thực Kiểm tra* Nội dung: Tổng Lý TT hành (LT số thuyết Bài tập TH) Khái niệm vật liệu điện 1 0 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 1.5 Lý thuyết phân vùng lượng vật rắn Phân loại vật liệu điện 1 2.1 Phân loại theo khả dẫn điện GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN 2 2.3 Biên soạn KS Trần Đinh Dương Phân loại theo từ tính Phân loại theo trạng thái vật thể Cộng : Chương 2: Vật liệu 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 Sử dụng phù hợp loại vật liệu cách điện theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể Xác định nguyên nhân gây hư hỏng có phương án thay th ế kh ả thi loại vật liệu cách điện thường dùng Thời gian Số Thực Kiểm tra* Nội dung: Tổng Lý TT hành (LT số thuyết Bài tập TH) Khái niệm phân loại vật liệu cách 1 0 điện 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại vật liệu cách điện Tính chất chung vật liệu cách 2 điện 2.1 Tính hút ẩm vật liệu cách điện 2.2 Tính chất học vật liệu cách điện 2.3 Tính chất hóa học vật liệu cách điện 2.4 Hiện tượng đánh thủng điện môi độ bền cách điện 2.5 Độ bền nhiệt 2.6 Tính chọn vật liệu cách điện 2.7 Hư hỏng thường gặp Một số vật liệu cách điện thông 2 dụng 3.1 Vật liệu sợi 3.2 Giấy tông 3.3 Phíp 3.4 Amiăng, xi măng amiăng 3.5 Vải sơn băng cách điện 3.6 Chất dẻo 3.7 Nhựa cách điện 3.8 Dầu cách điện 3.9 Sơn hợp chất cách điện: GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN 3.1 3.1 3.1 3.1 Biên soạn KS Trần Đinh Dương Chất đàn hồi Điện môi vô Vật liệu cách điện gốm sứ Mica vật liệu sở mica Cộng : Chương 3: Vật liệu dẫn điện Mục tiêu: Nhận dạng, phân loại xác loại vật liệu dẫn điện dùng cơng nghiệp dân dụng Trình bày đặc tính số loại vật liệu dẫn điện th ường dùng Sử dụng phù hợp loại vật liệu dẫn điện theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể Xác định nguyên nhân gây hư hỏng có phương án thay th ế kh ả thi loại vật liệu dẫn điện thường dùng Thời gian Số Thực Kiểm tra* Nội dung: Tổng Lý TT hành (LT số thuyết Bài tập TH) Khái niệm tính chất vật liệu 1 0 dẫn điện 1.1 Khái niệm vật liệu dẫn điện 1.2 Tính chất vật liệu dẫn điện 1.3 Các tác nhân môi trường ảnh hưởng đến tính dẫn điện vật liệu 1.4 Hiệu điện tiếp xúc sức nhiệt động Những hư hỏng thường cách 1 chọn vật liệu dẫn điện 2.1 Những hư hỏng thường gặp 2.2 Cách chọn vật liệu dẫn điện Một số vật liệu dẫn điện thông dụng 2.1 Đồng hợp kim đồng 3.2 Nhôm hợp kim nhơm 3.3 Chì hợp kim chì 3.4 Sắt (Thép) 3.5 Wonfram 3.6 Kim loại dùng làm tiếp điểm cổ góp GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN 3.7 3.8 Biên soạn KS Trần Đinh Dương Hợp kim có điện trở cao chịu nhiệt Lưỡng kim Cộng : 10 Chương 4: Vật liệu dẫn từ Mục tiêu: Nhận dạng, phân loại xác loại vật liệu dẫn t dùng công nghi ệp dân dụng Trình bày đặc tính số loại vật li ệu d ẫn t th ường dùng Sử dụng phù hợp loại vật liệu dẫn từ theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể Xác định nguyên nhân gây hư hỏng có phương án thay th ế kh ả thi loại vật liệu dẫn từ thường dùng Thời gian Số Thực Kiểm tra* Nội dung: Tổng Lý TT hành (LT số thuyết Bài tập TH) Khái niệm tính chất vật liệu dẫn 1 từ 1.1 Khái niệm 1.2 Tính chất vật liệu dẫn từ 1.3 Các đặc tính vật liệu dẫn từ 1.4 Đường cong từ hóa Mạch từ tính tốn mạch từ 2.1 Các công thức 2.2 Sơ đồ thay mạch từ Mạch từ xoay chiều 2.4 Những hư hỏng thường gặp Một số vật liệu dẫn từ thông dụng 3.1 Vật liệu sắt từ mềm 3.2 Vật liệu sắt từ cứng 3.3 Các vật liệu sắt từ có cơng dụng đặc biệt Cộng : IV Điều kiện thực chương trình: Vật liệu: + Dây dẫn điện, dây điện từ loại + Giấy, gen, sứ, thuỷ tinh cách điện loại + Mạch từ loại máy biến áp gia dụng + Chì hàn, nhựa thơng, giấy nhám loại + Hóa chất dùng để tẩm sấy cuộn dây máy điện (keo, vẹc-ni cách điện ) Dụng cụ trang thiết bị: GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương + Bộ đồ nghề điện, khí cầm tay + Tủ sấy điều khiển nhiệt độ + Các mơ hình dàn trải thiết bị, hoạt động được: + Thiết bị cấp nhiệt: Nồi cơm điện, bàn ủi, máy nước nóng, lị nướng + Tủ lạnh, máy điều hoà nhiệt độ + Thiết bị gia dụng: Quạt điện, máy bơm nước, survolteur, ổn áp tự động + VOM, Mêgômmet + Thiết bị thử độ bền cách điện + Biến áp tự ngẫu: điều chỉnh tinh, điện áp vào 220V, điện áp (0 - 400) V (điều chỉnh được) Nguồn lực khác: + PC, phần mềm chuyên dùng + Projector, overhead + Máy chiếu vật thể ba chiều + Video vẽ, tranh mô tả thiết bị V Phương pháp nội dung đánh giá: Có thể áp dụng hình thức kiểm tra viết kiểm tra trắc nghiệm Các nội dung trọng tâm cần kiểm tra là: Nhận dạng loại vật liệu Một số đặc tính phạm vi ứng dụng loại vật liệu VI Hướng dẫn chương trình : Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình mơn học sử dụng để giảng dạy cho trình đ ộ Trung c ấp nghề Cao đẳng nghề Hướng dẫn số điểm phương pháp giảng dạy mơn học: Trước giảng dạy, giáo viên cần vào nội dung t ừng h ọc đ ể chuẩn bị đầy đủ điều kiện cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy Nên áp dụng phương pháp đàm thoại để Người học ghi nhớ kỹ Nên bố trí thời gian giải tập, nhận dạng loại v ật li ệu, h ướng d ẫn s ửa sai chỗ cho Người học Cần lưu ý kỹ đặc tính nhóm vật liệu Những trọng tâm cần ý: Phân loại vật liệu, vai trị vật liệu Đặc tính phạm vi ứng dụng nhóm vật liệu Tính chọn số vật liệu trường hợp đơn giản Tài liệu cần tham khảo: - Công nghệ chế tạo tính tốn sửa chữa máy điện 1, 2, - Nguy ễn Tr ọng Thắng, NXB Giáo Dục, 1995 - Máy điện 1, - Trần Khánh Hà, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1997 - Quấn dây, sử dụng sửa chữa động điện xoay chiều chiều thông dụng - Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) - NXB Khoa học Kỹ thuật, 1997 - Kỹ Thuật Điện - Đặng Văn Đào – Lê văn Doanh, NXB KH&KT, Hà Nội 1997 - Thực hành kỹ thuật điện lạnh - Trần Thế San, Nguyễn Đức Phấn - NXB Đà Nẵng, 2001 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương - Khí cụ điện - Kết cấu, sử dụng sửa chữa - Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa học Kỹ thuật , 1998 - Vật liệu điện - Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa học Kỹ thuật , 1998 - Giáo trình Vật liệu điện – Nguyễn Đình Thắng, NXB Giáo dục (Tái lần 3), 2007 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương MỤC LỤC I.Vị trí, ý nghĩa, vai trị giáo trình II.Mục tiêu giáo trình III.Nội dung giáo trình A Phần lý thuyết Chương I: Khái niệm vật liệu điện 1.1 Khái niệm vật liệu điện 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Cấu tạo nguyên tử vật liệu 1.1.3 Cấu tạo phân tử vật liệu 1.1.4 Khuyết tật cấu tạo vật rắn 1.1.5 Lý thuyết phân vùng lượng vật rắn 1.2 Phân loại vật liệu điện 1.2.1 Phân loại theo khả dẫn điện 1.2.2 Phân loại theo từ tính 1.2.3 Phân loại theo trạng thái vật thể Câu hỏi ôn tập Chương II: Vật liệu cách điện 2.1 Khái niệm phân loại vật liệu cách điện 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Phân loại vật liệu cách điện 2.2 Tính chất chung vật liệu cách điện 2.2.1Tính hút ẩm vật liệu cách điện 2.2.2 Tính chất học vật liệu cách điện 2.2.3 Tính chất hóa học vật liệu cách điện 2.2.4 Hiện tượng đánh thủng điện môi độ bền cách điện 2.2.5 Độ bền nhiệt 2.3 Một số vật liệu cách điện thông dụng 2.3.1 Vật liệu sợi : 2.3.2 Vật liệu cách điện gỗ, giấy 2.3.3 Micanit 2.3.4 Sơn cách điện 2.3.5 Dầu máy biến áp 2.3.6 Vật liệu cách điện gốm sứ 2.3.7 Nhựa 2.3.8 Cao su 2.3.9 Mica sản phẩm gốc mica Câu hỏi ôn tập Chương III: Vật liệu dẫn điện 3.1 Khái niệm tính chất vật liệu dẫn điện 3.1.2 Khái niệm vật liệu dẫn điện Trang 1 2 2 9 10 11 12 13 13 13 13 14 14 18 18 19 23 24 24 25 26 26 27 28 29 30 32 32 34 34 34 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương 3.1.4 Tính chất vật liệu dẫn điện 3.1.5 Các tác nhân môi trường ảnh hưởng đến tính dẫn điện vật liệu 3.1.6 Hiệu điện tiếp xúc sức nhiệt động 3.2 Những hư hỏng thường cách chọn vật liệu dẫn điện 3.2.1 Những hư hỏng thường gặp 3.2.2 Cách chọn vật liệu dẫn điện 3.3 Một số vật liệu dẫn điện thông dụng 3.3.1 Đồng hợp kim đồng 3.3.2 Nhơm hợp kim nhơm 3.3.3 Chì hợp kim chì 3.3.4 Sắt (Thép) hợp kim Sắt (thép) 3.3.5 Wonfram 3.3.6 Kim loại dùng làm tiếp điểm cổ góp 3.3.7 Hợp kim có điện trở cao chịu nhiệt 3.3.8 Lưỡng kim Câu hỏi ôn tập Chương IV: Vật liệu dẫn từ 4.1 Khái niệm tính chất vật liệu dẫn từ 4.1.1 Khái niệm 4.1.2 Tính chất vật liệu dẫn từ 4.1.3 Các đặc tính vật liệu dẫn từ 4.1.4 Đường cong từ hóa 4.2 Mạch từ tính tốn mạch từ 4.2.1 Các công thức 4.2.2 Sơ đồ thay mạch từ 4.2.3 Mạch từ xoay chiều 4.3 Một số vật liệu dẫn từ thông dụng 4.3.1 Vật liệu sắt từ mềm 4.3.2Vật liệu sắt từ cứng Câu hỏi ôn tập B Phần thực hành kiểm nghiệm cách điện Phân nhóm kiểm nghiệm cách điện Thử cách điện không phá hủy Kiểm nghiệm cách điện máy biến áp Kiểm nghiệm cách điện máy phát điện Kiểm nghiệm cách điện máy cắt Kiểm nghiệm cách điện khí cụ điện hạ Câu hỏi ôn tập thực hành IV Điều kiện thực giáo trình: V Phương pháp nội dung đánh giá: VI Hướng dẫn giáo trình : Tài liệu cần tham khảo CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN 10 34 35 37 39 39 39 39 39 44 48 49 51 52 54 56 57 58 58 58 58 59 60 60 60 63 65 67 67 68 68 69 69 69 71 72 72 72 73 74 74 74 75 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương Hình 6.5 Nêú tinh ́ từ dâñ khe hở băng ̀ phương phap ́ phân chia từ trường ta sẽ phân từ trường ̀ nhiêu ̀ phân ̀ nhỏ cho ở môĩ phân ̀ từ trường phân bố đêu(co ̀ ́ cać đường sức từ song song với nhau) để aṕ dung ̣ công thức ban ̉ tinh ́ từ dân ̃ đã có ở Ở ta chia lam ̀ 17 phâǹ gôm ̀ : +) hinh ̀ hôp̣ chữ nhâṭ thể tich: ́ a b δ +) hinh ̀ 1/4 trụ troǹ có đường kinh ́ chiêu ̀ cao a và b +) hinh ̀ trụ 1/4 rông ̃ có đường kinh ́ 2δ đường kinh ́ ngoaì 2δ+2mm 71 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương Các cơng thức tính từ dẫn phần Từ dân ̃ cuả từng phân ̀ cho theo bang ̉ là cuả trụ chữ nhât, ̣ tông ̉ cać từ dân ̃ ̀ laị δ đó từ dân ̃ chinh ́ G là từ dân ̃ tan ̉ Có G = n ∑G i =1 i Nêú có hai từ dân ̃ nôí song song thì nôí từ dân ̃ tương đương Gtđ= G1 + G2 GG Nêú nôí tiêṕ thì từ dân ̃ tương đương là Gtđ = G + G Ưu điêm ̉ : tinh ́ băng ̀ phương phap ́ naỳ có ưu điêm ̉ là chinh ́ xac, ́ rõ rang ̀ dễ kiêm ̉ tra Nhược điêm ̉ : có nhiêu ̀ công thức nên chỉ dung ̀ để tinh ́ kiêm ̉ nghiêm ̣ 72 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương 4.2.2.2 Tinh ́ từ dâñ băng ̀ công thức kinh nghiêm ̣ ( dung ̀ tinh ́ toan ́ sơ bợ ) Hình 6.6 a) Từ dẫn khe hở khơng khí (hinh ̀ a) Từ dâñ khe hở không khí giữa năṕ và loĩ tao ̣ ̀ goć G = K G0 Với: K: hệ số điêu ̀ chinh ̉ ϕ K=2,75 (ϕ tinh ́ theo rađian) G = µ S δ S :tiêt́ diêṇ loĩ [cm2] δ: độ daì trung binh ̀ khe hở không khí (cm) b ) Từ dân ̃ giữa cực từ tron ̀ với măṭ phăng ̉ (hinh ̀ b) G = µ S 2,09 + δ δ d c) Từ dân ̃ giữa hai cực từ chữ nhâṭ (hinh ̀ c) G=K.μ0 d) Từ dân ̃ giữa măṭ phăng ̉ và cực từ đăṭ ở đâu ̀ măṭ phăng ̉ (hinh ̀ d) G = K G0 4.2.3 Mạch từ xoay chiều Mach ̣ từ xoay chiêù khać mach ̣ từ môṭ chiêu ̀ vì những đăc̣ điêm ̉ sau: a) Trong mach ̣ từ xoay chiêu: ̀ i=i(t) nên i = I m Sin ωt dong ̀ biêń thiên có hiêṇ tượng từ trê,̃ dong ̀ xoay, ́ dong ̀ điêṇ chaỵ cuôṇ dây phụ thuôc̣ vaò điêṇ khang ́ cuả cuôṇ dây, mà điêṇ khang ́ phụ thuôc̣ từ dâñ mach ̣ từ nên từ trở toaǹ mach ̣ từ cang ̀ l ớn (khe hở không khí cang ̀ lớn) thì điêṇ khang ́ cang ̀ bé và dong ̀ điêṇ cuôṇ dây cang ̀ lớn Khi năṕ mach ̣ từ mở dong ̀ điên ̣ khoang ̉ 73 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương I = (4÷ 15)Iđm Chú y:́ đong ́ điêṇ câú điêṇ từ, phaỉ kiêm ̉ tra năṕ xem đong ́ chưa, nêú năṕ mở có thể lam ̀ cuôn ̣ dây bị chay ́ b) Lực hut́ điêṇ từ F biêń thiên F=F(t) có thời điêm ̉ F=0 có th ời điêm ̉ F=Fmax dâñ đên ́ mach ̣ từ lam ̀ viêc̣ bị rung, để haṇ chế rung người ta đăṭ vong ̀ ngăń mach ̣ T ừ thông biêń thiên lam ̀ xuât́ hiêṇ sức điêṇ đông ̣ vong ̀ ngăń mach, ̣ vong ̀ có dong ̀ điêṇ măć vong ̀ kheṕ kin, ́ lam ̀ vong ̀ ngăń mach ̣ nong ́ lên Goị Wnm là số vong ̀ ngăn ́ mach ̣ (thường Wnm=1) Theo đinh ̣ luâṭ toaǹ dong ̀ điên ̣ co:́ IW+ InmWnm = ϕ c) Trong mach ̣ từ xoay chiêù có tôn̉ hao dong ̀ xoaý từ trễ lam ̀ nong ́ mach ̣ từ, có thể xem tôn̉ hao vong ̀ ngăń mach ̣ Nêú goị Pxt là công suât́ hao tôn̉ dong ̀ xoay ́ và từ trễ thì có thể biêu ̉ diên ̃ dưới dang ̣ tương đương môṭ vong ̀ ngăn ́ mach ̣ Pxt = I nm rnm d) Từ dân ̃ rò quy đôỉ Khać với mach ̣ môṭ chiêu ̀ vi:̀ Sức từ đông ̣ tông ̉ F = IW sức từ đông ̣ đoan ̣ X là FX = I W x l x từ thông măć vong ̀ đoan ̣ x là yrx =Wx.frx l ql Cuối có Gr = là từ dân ̃ rò mach ̣ xoay chiêu ̀ WX = W Về phương phap ́ tinh ́ toan ́ mach ̣ từ xoay chiêu ̀ cung ̃ giông ́ ở mach ̣ từ môṭ chiêu ̀ phaỉ lưu ý bôn ́ đăc̣ điêm ̉ Ví dụ mach ̣ từ xoay chiêu ̀ hinh ̀ minh họa: Hình 6.7 Khi vẽ mach ̣ từ đăng ̉ trị phaỉ xet́ đêń tać dung ̣ cuả vong ̀ ngăń mach, ̣ tôn̉ hao dong ̀ xoay ́ và từ trê.̃ - Khi năṕ đong, ́ bỏ qua từ thông rò phaỉ kể đêń từ trễ và từ khang ́ mach ̣ từ nên dang ̣ hinh ̀ minh họa a - Khi năṕ mach ̣ từ mở, có thể bỏ qua từ trở và từ khang ́ cuả mach ̣ từ, phaỉ xet́ đên ́ từ thông rò mach ̣ từ đăng ̉ trị có dang ̣ hinh ̀ minh họa b 74 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương Hình 6.8 4.3 MỘT SỐ VẬT LIỆU DẪN TỪ THÔNG DỤNG 4.3.1 Vật liệu từ mềm Vật liệu từ mềm sử dụng làm mạch từ thiết bị dụng cụ điện có từ trường khơng đổi biến đổi Vật liệu từ mềm từ trường khử từ H K nhỏ (dưới 400 A/m), độ từ thẩm µ lớn tổn hao từ trễ nhỏ Vật liệu sắt từ mềm gồm có thép kỹ thuật, thép cácbon, thép kỹ thuật điện, hợp kim sắt - niken (pecmaloi) ferit a Thép kỹ thuật (gồm gang) dùng làm từ trường mạch từ không đổi Thép kỹ thuật có cường độ từ cảm bão hồ cao (tới 2,2 Tesla), h ằng s ố t thẩm lớn cường độ khử từ nhỏ b Thép kỹ thuật điện hợp chất sắt-silic (1-4%Si) Silic cải thi ện đ ặc tính từ sắt kỹ thuật: tăng số từ thẩm, giảm cường độ khử từ, tăng điện trở suất (để giảm dịng điện Fucơ hay dịng điện xốy) c Pecmaloi hợp kim sắt - niken (22%Ni), ngồi cịn có số tạp chất: Molipden, crơm, silic, nhơm Pecmaloi có số từ thẩm lớn gấp 10-50 lần so v ới thép kỹ thuật điện, cần cường độ từ trường nh ỏ vài phần đ ến vài ch ục phần trăm A/m, thép đạt tới cường độ từ cảm bão hoà d Ferit vật liệu sắt từ gồm có bột oxýt sắt, kẽm m ột s ố nguyên t ố khác Khi chế tạo, hỗn hợp ép khuôn với công suất l ớn nung đ ến nhi ệt đ ộ khoảng 12000C, thành phẩm có dạng theo ý muốn Ferit có điện trở su ất r ất l ớn, thực tế coi gần khơng dẫn điện, nên dịng điện xốy chạy ferit r ất 75 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương nhỏ Bởi cho phép dùng ferit làm mạch từ từ trường bi ến thiên v ới t ần s ố cao Ferit niken-kẽm cách nhiệt phân muối, gọi Oxyfe Ferit Oxyfe có số từ thẩm ban đầu lớn, từ dư nhỏ (0,18-0,32 Tesla) từ trường kh t nh ỏ (8-80 A/m) Chúng sử dụng rọng rãi làm mạch từ linh kiện điện tử, khuếch đại từ, máy tính, 4.3.2 Vật liệu từ cứng Vật liệu từ cứng dùng để chế tạo nam châm vĩnh cửu Đ ặc ểm c lo ại có từ dư lớn Thành phần, từ dư trường khử từ số vật liệu từ cứng cho bảng 6.2 Bảng 6.2 Vật liệu từ cứng Wonfram Thép crôm Thép côban Anni Annisi Annico Macnico Gốm annico Ferit bary Thành phần tạp chất (%) sắt Won -fram Al Cr Co Ni Cu Si 14 14 10 12 24 25 34 17 13 Từ Cường trường độ từ khử từ, cảm dư, HK (A/m) Bd (T) 4800 4800 0,9 7200 0,9 44000 0,44 64000 0,4 40000 0,7 44000 1,25 45000 1,1 130000 0,35 CÂU HỎI CHƯƠNG Nêu khái niệm chung tính chất từ vật liệu từ tính Trình bày đặc tính cơng dụng vật liệu từ mềm Hãy nêu thành phần, tính chất công dụng vật liệu từ cứng THỰC HÀNH KIỂM NGHIỆM CÁCH ĐIỆN PHÂN NHÓM KIỂM NGHIỆM CÁCH ĐIỆN Việc kiểm nghiệm cách điện chia làm 3nhóm 1.1 Kiểm nghiệm trình chế tạo Được thực vật liệu cách điện, hay phần cách điện nhằm mục đích: - Ngăn ngừa việc đặt vào thiết bị vật liệu cách điện phần cách điện khuyết tật - Kiểm tra quy định chế tạo cách điện bị dokhơng tuân thủ quy trình chế tạo 76 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương 1.2 Kiểm nghiệm sau q trình chế tạo Mục đích thiết bị có khuyết tật lớn khơng ? Thiết bị ch ế tạo thiết kế khơng ? Những thơng số thiết bị có phù h ợp với quy trình khơng ? 1.3.Kiểm nghiệm trình vận hành Được thực theo kế hoạch có hệ th ống, gọi tri ểm tra b ảo d ưỡng định kỳ theo kế hoạch Nó có mục đích theo dõi Triểm tra xem cách ện có b ọ hư hỏng (hố già , bị ẩm …) q trình vận hành khơng Tính chất quan trọng cách điện độ bền cách điện Muốn thử độ bền cách điện thử cách đánh thủng cách điện Rõ dàng phương pháp áp dụng cách điện thành phẩm.Vậy phải tìm cách kiểm nghiệm mà khơng làm hỏng cách điện phương pháp thử nghiệm khơng phá huỷ cách đo thông số cách điện, theo dõi biến đổi chúng đối v ới ện áp, nhiệt độ tần số,… Những thông số đo phương pháp thử khơng phá huỷ dòng điện rò, hệ số tổn hao điện mơi, điện áp ngưỡng ion hố … Thơng s ố đo cho ta kết luận chất độ phá huỷ bền cách điện, nh ưng không th ể kết luận lượng THỬ CÁCH ĐIỆN KHƠNG PHÁ HỦY Thử thách điện khơng phá huỷ gồm ba loại sau: 2.1 Đo tổn hao cách điện điện trở cách điện Mục đích: nhằm phát tình trạng hút ẩm cách điện Chú ý: trị số tgδ Rcđ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ điện áp Vì lần đo phải tiến hành điều kiện giống 2.2- Đo điện trở cách điện điện áp chiều Sau đặt điện áp lên cách điện, ban đầu cách điện tụ điện tích điện LC, R điện trở phụ nối tiếp cách điện C hình7.1 Điện dung cách điện thường nhỏ( 10 -7 – 10-8 F) Nếu R=4 Ω, RC có giá trị 10-4 – 10-5 ms Việc chọn Mêga ôm kế có điện áp thuộc vào điện áp định mức thiết bị thử K R C ĐK U Hình 7.1.Đo điện trở cách điện điện áp chiều 77 K GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương Điện áp định mức thiết bị , V Điện áp Mêgaôm kế, V < 100 500 100-380 1000 > 1000 2500 Tiêu chuẩn điện trở tuỳ thuộc loại sản phẩm: Theo quy trình TBĐ Uđm < 1000V Rcđ > = 0,5M Ω Uđm > 1000V Rcđ tuỳ thuộc loại TBĐ Thông thường để chọn điện trở cách điện, người ta đọc trị số đo thời ểm 60” Với thiết bị quan trọng, trị số 60 ”, người ta đọc trị số đo thời điểm 15” Tỷ số hai trị số gọi hệ số hấp thụ Kht = R60”/R15” Nếu Kht >= 1,3 cách điện TB cịn tốt Nếu Kht=4 cách điện TB cịn tốt Nếu>=8 cách điện TB tốt 2.3- Đo tổn hao điện môi tgδ Đo tgδ cầu đo tgδ , cầu đo dựa nguyên lý cầu Schering (tham khảo thong tài liệu) Điện áp tăng làm cho công xuất tổn hao điện môi tg δ tăng (gọi tắt tổn hao điện môi tgδ tăng P = U2 C ω Tg δ ) Trong trường hợp cách điện có bọt khí có điểm ghi rõ rệt sau ểm biểu thị tăng vọt đột biến tg δ, hậu tổn hao ion hố khơng khí Điện áp mà xảy tăng vọt tg δ gọi điện áp ngưỡng ion hoá Uion 2.4.Thử điện áp Mục đích : Để phát hư hỏng cục Mấy vấn đề cần ý : - Chỉ thử lần với toàn phần trị số điện áp thử quy định (100 % U th quy định) Khi kiểm nghiệm cách điện theo bảo dưỡng định kỳ, ch ỉ đ ược th ủ 50 -80 % trị số điện áp thử quy định.Với TBĐ quan trọng, thử theo quy định nhà chế tạo - Khi thử với điện áp tần số công nghiệp ,U t = (2 ÷ 3) Uđm thờì gian trì phút Với TBĐ quan trọng, thử theo quy định nhà chế tạo -Thử điện áp chiều áp dụng cho máy điện 1chiều, MFĐ, cáp điện,thời gian thử phút, trị số điện áp thử theo quy định nhà chế tạo -Thử điện áp xung ( xác định khả chịu đựng TB v ới ện áp ) mức cách điện theo dự thảo IEC-71/1972 KIỂM NGHIỆM CÁCH ĐIỆN CỦA MÁY BIẾN ÁP 3.1 Kiểm nghiệm cách điện q trình chế tạo 78 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương - Cần kiểm nghiệm đo lường ph ải kiểm tra m thật kỹ vật cách điện như: nêm, ống … - Đo Rcđ tgδ để kiểm tra chất lượng việc sấy chân không - Thử ngắn mạch vòng dây điện áp xung điện áp tần số cao vài giây 3.2.Kiểm nghiệm máy mối chế tạo Thử cách điện điện áp tần số công nghiệp thời gian phút.Điện áp đặt lên cuộn dây cách điện với cuộn dây khác đ ược ti ếp đ ất với lõi thép với thùng máy biến áp Điện áp thử quy định tiêu chuẩn Để đề phịng đánh thủng xảy thử, người ta nối cuộn dây thử với phóng điện có khả phóng điện nhỏ Trong q trình thử, khơng có tiếng kêu lách cách, khơng có khói bốc lên Tiêu chuẩn quốc tế gọi việc thử thử với nguồn điện áp 3.3.Kiểm nghiệm cách điện MBA trình vận hàmh - Việc kiểm nghiệm tiến hành theo kế hoạch bảo dưỡng dịnh kỳ khoảng 2-5 năm lần - Để dễ dàng so sánh nhữnh số liệu đo lần kiểm nghiệm Thì sau lần lắp đặt MBA ta phải lấy mẫu dầu c kiểm nghiệm kỹ -Trước lần kiểm nghiệm định kỳ, ta lại phải lấy mẫu dầu MBA thử Nếu dầu giảm sút phẩm chất ( kinh nghiệm thực tế cho thấy, n ếu mẫu dầu kiểm nghiệm lần sau thấp 70% kết thí nghiệm so với lần trước phải lọc lại đưa vào chế độ theo dõi đặc biệt ) sau tiến hành ki ểm nghiệm với nội dung sau - Đo điện trở cách điện Với Mêgm kế 2500V Điện trở cách điện R60” theo quy định nhà chế tạo R= f(T0C) - Khảo sát thẩm thấu ( đo hệ số hấp thụ:Kht) Kht = R60”/R15” Cách điện hút ẩm Kht bé, nhiệt độ bình thường Kht > =1,3 (Kht =f (T0C)) Ngồi đánh giá tình trạng hút ẩm cách điện, cần đo điện dung hai tần số khác nhau, cụ thể tần số 2Hz 50Hz ký hiệu C2 C50 đo tần số có ảnh hưởng rõ rệt đến trị số điện dung, nên C2 C50 s ẽ khác nhi ều Cách điện hút ẩm C2/C50 lớn, C2/C50 >1.3 ện b ị ẩm tr ầm trọng -Thử điện áp tần số công nghiệp điện áp chiều Thử điện áp tần số cơng nghiệp Ut = = 0,5M Ω - Với thiết bị lắp đặt trình vận hành bị sự, cần th điện áp xoay chiều tăng cao, với U t = 2kV thơi gian phút Hoặc điện trở cách điện Mêgm kế loại 2500V khỏi cần th ện áp, (thực tế quy định thứ U ∼ Ut = 1KV, thời gian phút) CÂU HỎI THỰC HÀNH Hãy phân loại nhóm kiểm nghiệm cách điện? Trình bày nhóm kiểm nghiệm khơng cách điện? Trình bày cách kiểm nghiệm cách điện Máy biến áp? Trình bày cách kiểm nghiệm cách điện Máy phát điện? 80 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương Trình bày cách kiểm nghiệm cachs điện Máy cắt điện? IV Điều kiện thực giáo trình: Vật liệu: + Dây dẫn điện, dây điện từ loại + Giấy, gen, sứ, thuỷ tinh cách điện loại + Mạch từ loại máy biến áp gia dụng + Chì hàn, nhựa thơng, giấy nhám loại + Hóa chất dùng để tẩm sấy cuộn dây máy điện (keo, vẹc-ni cách điện ) Dụng cụ trang thiết bị: + Bộ đồ nghề điện, khí cầm tay + Tủ sấy điều khiển nhiệt độ + Các mơ hình dàn trải thiết bị, hoạt động được: + Thiết bị cấp nhiệt: Nồi cơm điện, bàn ủi, máy nước nóng, lị nướng + Tủ lạnh, máy điều hoà nhiệt độ + Thiết bị gia dụng: Quạt điện, máy bơm nước, survolteur, ổn áp tự động 81 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương + VOM, Mêgômmet + Thiết bị thử độ bền cách điện + Biến áp tự ngẫu: điều chỉnh tinh, điện áp vào 220V, điện áp (0 - 400) V (điều chỉnh được) Nguồn lực khác: + PC, phần mềm chuyên dùng + Projector, overhead + Máy chiếu vật thể ba chiều + Video vẽ, tranh mô tả thiết bị V Phương pháp nội dung đánh giá: Có thể áp dụng hình thức kiểm tra viết kiểm tra trắc nghiệm Các nội dung trọng tâm cần kiểm tra là: Nhận dạng loại vật liệu Một số đặc tính phạm vi ứng dụng loại vật liệu VI Hướng dẫn giáo trình : Phạm vi áp dụng giáo trình: Chương trình mơn học sử dụng để giảng dạy cho trình đ ộ Trung c ấp nghề Cao đẳng nghề Hướng dẫn số điểm phương pháp giảng dạy theo giáo trình: Trước giảng dạy, giáo viên cần vào nội dung t ừng h ọc đ ể chuẩn bị đầy đủ điều kiện cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy Nên áp dụng phương pháp đàm thoại để Người học ghi nhớ kỹ Nên bố trí thời gian giải tập, nhận dạng loại v ật li ệu, h ướng d ẫn s ửa sai chỗ cho Người học Cần lưu ý kỹ đặc tính nhóm vật liệu Những trọng tâm cần ý: Phân loại vật liệu, vai trò vật liệu Đặc tính phạm vi ứng dụng nhóm vật liệu Tính chọn số vật liệu trường hợp đơn giản Tài liệu cần tham khảo: - Cơng nghệ chế tạo tính tốn sửa chữa máy điện 1, 2, - Nguy ễn Trọng Thắng, NXB Giáo Dục, 1995 - Máy điện 1, - Trần Khánh Hà, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1997 - Quấn dây, sử dụng sửa chữa động điện xoay chi ều m ột chi ều thông dụng - Nguyễn Xuân Phú (chủ biên) - NXB Khoa học Kỹ thuật, 1997 - Kỹ Thuật Điện - Đặng Văn Đào – Lê văn Doanh, NXB KH&KT, Hà Nội 1997 - Thực hành kỹ thuật điện lạnh - Trần Thế San, Nguyễn Đức Phấn - NXB Đà Nẵng, 2001 - Khí cụ điện - Kết cấu, sử dụng sửa chữa - Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa học Kỹ thuật , 1998 - Vật liệu điện - Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa học Kỹ thuật , 1998 - Giáo trinh Vật liệu điện – Nguyễn Đình Thắng, NXB Giáo dục (Tái lần 3), 2007 82 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương CÁC TIÊU CHÍ VÀ TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG GIÁO TRÌNH DẠY NGHỀ TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ, CAO ĐẲNG NGHỀ số TT 2* Các tiêu chí đánh giá Mức độ đánh giá Đạt yêu Đạt yêu Chưa đạt cầu đề cầu yêu cầu phải nghị ban phải chỉnh xây dựng lại hành sửa Về giáo trình Có kết cấu nội dung theo mẫu định dạng Có kiến thức, kỹ hoạt động giảng dạy lý thuyết 83 Ghi GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN số TT 4* Các tiêu chí đánh giá Biên soạn KS Trần Đinh Dương Mức độ đánh giá Đạt yêu Đạt yêu Chưa đạt cầu đề cầu yêu cầu phải nghị ban phải chỉnh xây dựng lại hành sửa Ghi thực hành chuẩn xác Có đầy đủ nội dung theo đề cương chi tiết môn học/mô đun Các nội dung đánh giá bao gồm kiến thức, kỹ tổng hợp bài/chương, môn học/mơ đun Các hình vẽ rõ ràng, xác mô tả nội dung kiến thức, kỹ Cân đối phù hợp kênh hình kênh chữ Ghi chú: Các tiêu chí có đánh dấu * có ý nghĩa quan trọng chất lượng giáo trình biên soạn Các mức độ đánh giá: - Đạt yêu cầu: Không phải sửa chữa cần sửa chữa vài lỗi nhỏ biên tập - Đạt yêu cầu phải chỉnh sửa: Phải sửa chữa số lỗi nội dung chuyên mơn biên tập, sau trình chủ tịch, phó chủ tịch thư ký hội đồng xem xét, thơng qua đạt u cầu đề nghị phê duyệt - Khơng đạt u cầu: Có nhiều lỗi nội dung chuyên môn biên tập, phải biên soạn lại để trình Hội đồng thẩm định lại - Ý kiến nhận xét khác Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA DOANH NGHIỆP 84 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương - TỔ TRƯỞNG/TRƯỞNG PHÒNG DOANH NGHIỆP 85 ... theo trạng thái vật thể - Vật liệu điện theo trạng thái vật rắn - Vật liệu điện theo trạng thái vật lỏng - Vật liệu điện theo trạng thái thể khí CÂU HỎI CHƯƠNG 1 Trình bày cấu tạo nguyên tử, phân... ện tới vùng (2) loại vật liệu có điện dẫn cao Vật liệu dẫn điện tốt: ∆W ≈ 17 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương Vật liệu siêu dẫn: ∆W< Chú ý: Vật liệu điện khơng phải cố... Nẵng, 2001 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN Biên soạn KS Trần Đinh Dương - Khí cụ điện - Kết cấu, sử dụng sửa chữa - Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa học Kỹ thuật , 1998 - Vật liệu điện - Nguyễn Xuân Phú, NXB