Giáo trình Vật liệu điện (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp nghề) - Trường Trung cấp nghề Củ Chi được biên soạn với nội dung gồm có: Chương 1: Khái niệm vật liệu điện; Chương 2: Vật liệu cách điện; Chương 3: Vật liệu dẫn điện; Chương 4: Vật liệu dẫn từ. Mời các bạn cùng tham khảo giáo trình để nắm được nội dung chi tiết nhé!
ỦY BAN NHÂN DÂN HUYỆN CỦ CHI TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ CỦ CHI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: VẬT LIỆU ĐIỆN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số: 48/QĐ-TCNCC ngày 04 tháng 10 năm 2021 Hiệu trưởng trường Trung Cấp Nghề Củ Chi Tp Hồ Chí Minh, năm 2021 Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên 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 Trang LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp trình độ TCN, giáo trình Mơn học Vật liệu điện giáo trình mơn học sở chun ngành Điện công nghiệp biên soạn theo nội dung chương trình khung Sở Lao động - Thương binh Xã hội TPHCM Trường trung cấp nghề Củ Chi ban hành dành cho hệ Trung Cấp Nghề Điện công nghiệp Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ Năng chặt chẽ với nhau, logíc Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 30 gồm có: Chương 1: Khái niệm vật liệu điện Chương 2: Vật liệu cách điện Chương 3: Vật liệu dẫn điện Chương 4: Vật liệu dẫn từ Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, Tơi có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo, bạn đọc để người biên soạn hiệu chỉnh hoàn thiện Tp HCM, ngày 30 tháng 10 năm 2022 Giáo viên biên soạn Nguyễn Đoan Thùy Như Hồng Ngọc Trang MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC .3 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VẬT LIỆU ĐIỆN Khái niệm vật liệu điện 16 1.1 Khái niệm 17 1.2 Cấu tạo nguyên tử vật liệu 17 1.3 Cấu tạo phân tử 17 1.4 Khuyết tật cấu tạo vật rắn 18 1.5 Lý thuyết phân vùng lượng vật rắn 18 Phân loại vật liệu điện 19 2.1 Phân loại theo khả dẫn điện 19 2.2 Phân loại theo từ tính 19 2.3 Phân loại theo trạng thái vật thể 19 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN 2.1 Khái niệm phân loại vật liệu cách điện 20 2.1.1 Khái niệm 20 2.1.2 Phân loại vật liệu cách điện 20 2.2 Tính chất chung vật liệu cách điện 20 2.2.1 Tính hút ẩm vật liệu cách điện 25 2.2.2 Tính chất học vật liệu cách điện 25 2.2.3 Tính chất hóa học vật liệu cách điện 25 2.2.4 Hiện tượng đánh thủng điện môi độ bền cách điện 25 2.2.5 Độ bền nhiệt 25 2.2.6 Tính chọn vật liệu cách điện 25 2.2.7 Hư hỏng thường gặp 25 2.3 Một số vật liệu cách điện thông dụng 25 2.3.1 Vật liệu sợi 30 2.3.2 Giấy tông 30 2.3.3 Phíp 30 2.3.4 Amiăng, xi măng amiăng 30 2.3.5 Vải sơn băng cách điện 30 2.3.6 Chất dẻo 30 2.3.7 Nhựa cách điện 30 2.3.8 Dầu cách điện 30 2.3.9 Sơn hợp chất cách điện: 30 Trang 2.3.10 Chất đàn hồi 30 2.3.11 Điện môi vô 30 2.3.12 Vật liệu cách điện gốm sứ 32 2.3.13 Mica vật liệu sở mica 32 CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN 3.1 Khái niệm tính chất vật liệu dẫn điện 32 3.1.1 Khái niệm vật liệu dẫn điện 32 3.1.2 Tính chất vật liệu dẫn điện 32 3.1.3 Các tác nhân môi trường ảnh hưởng đến tính dẫn điện vật liệu 32 3.1.4 Hiệu điện tiếp xúc sức nhiệt động 33 3.2 Tính chất chung kim loại hợp kim 33 3.2.1 Tầm quan trọng kim loại hợp kim 33 3.2.2 Các tính chất 33 3.3 Những hư hỏng thường gặp cách chọn vật liệu dẫn điện 33 3.3.1 Những hư hỏng thường gặp 33 3.3.2 Cách chọn vật liệu dẫn điện 33 3.4 Một số vật liệu dẫn điện thông dụng 33 3.4.1 Đồng hợp kim đồng 33 3.4.2 Nhôm hợp kim nhôm 33 3.4.3 Chì hợp kim chì 35 3.4.4 Sắt (Thép) 35 3.4.5 Wonfram 35 3.4.6 Kim loại dùng làm tiếp điểm cổ góp 35 3.4.7 Hợp kim có điện trở cao chịu nhiệt 35 3.4.8 Lưỡng kim 35 CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU DẪN TỪ 4.1 Khái niệm tính chất vật liệu dẫn từ 38 4.1.1 Khái niệm 38 4.1.2 Tính chất vật liệu dẫn từ 40 4.1.3 Các đặc tính vật liệu dẫn từ 40 4.1.4 Đường cong từ hóa 40 4.2 Mạch từ tính toán mạch từ 45 4.2.1 Các công thức 45 4.2.2 Sơ đồ thay mạch từ 47 4.2.3 Mạch từ xoay chiều 47 4.2.4 Những hư hỏng thường gặp 48 4.3 Một số vật liệu dẫn từ thông dụng 49 4.3.1 Vật liệu sắt từ mềm 50 4.3.2 Vật liệu sắt từ cứng 50 4.3.3 Các vật liệu sắt từ có cơng dụng đặc biệt 50 Trang MÔN HỌC VẬT LIỆU ĐIỆN Mã mơ đun: Mh 12 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơn học bố trí học sau mơn học An tồn lao động học song song với mơn Vẽ điện, Khí cụ điện - Tính chất: Là môn học kỹ thuật sở, thuộc môn học đào tạo nghề bắt buộc - Ý nghĩa mơ đun: Mơn học giúp người học có kiến thức vật liệu điện - Vai trò môn học: Là môn học chuyên ngành giúp người học phân loại vật liệu điện ngành điện công nghiệp Mục tiêu mô đun: * Kiến thức - Nhận dạng loại vật liệu điện thông dụng - Phân loại loại vật liệu điện thơng dụng - Trình bày đặc tính loại vật liệu điện * Kỹ - Xác định dạng nguyên nhân gây hư hỏng vật liệu điện - Lựa chọn vật liệu điện sử dụng * Năng lực tự chủ trách nhiệm - Rèn luyện tác phong công nghiệp làm việc nhóm - Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận, xác khoa học Trang CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN Giới thiệu: Vật liệu điện có vai trị to lớn cơng nghiệp điện Để thấy rõ chất cách điện hay dẫn điện loại vật liệu, cần hiểu khái niệm cấu tạo vật liệu nhƣ hình thành phần tử mang điện vật liệu Bên cạnh cần nắm rõ nguồn gốc, cách phân loại loại vật liệu nhƣ để tiện lợi cho trình lựa chọn sử dụng sau Nội dung học nhằm trang bị cho ngƣời họcnhững kiến thức nhằm giúp cho người họccó kiến thức để học tập học sau có hiệu Mục tiêu bài: + Trình bày khái niệm cấu tạo vật liệu dẫn điện + Phân loại xác chức vật liệu cụ thể + Rèn luyện tính chủ động nghiêm túc cơng việc Nội dung chính: Khái niệm vật liệu điện 1.1 Khái niệm Tất vật liệu dùng để chế tạo máy điện, khí cụ điện, dây dẫn vật liệu dùng làm phụ kiện đường dây, gọi chung vật liệu điện Như vật liệu điện bao gồm: Vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, vật liệu dẫn từ Để thấy chất dẫn điện hay cách điện vật liệu, cần hiểu khái niệm cấu tạo vật liệu hình thành phần tử mang điện vật liệu 1.2 Cấu tạo nguyên tử vật liệu Như biết, vật chất cấu tạo từ nguyên tử phân tử Nguyên tử phần tử vật chất Theo mô hình nguyên tử Bohr, nguyên tử đƣợc cấu tạo hạt nhân mang điện tích dƣơng điện tử (êlectron e) mang điện tích âm, chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo định Hạt nhân nguyên tử tạo nên từ hạt prôton nơtron Nơtron hạt khơng mang điện tích cịn prơton có điện tích dƣơng với số lượng Zq Trong đó: - Tạo nhiệt thiết bị bình đun nước, lị sấy… Z: số lượng điện tử nguyên tử đồng thời số thứ tự ngun tố bảng tuần hồn Menđêlêép q: điện tích điện tử e (qe=1,601.1019 culơng) Prơton có khối lƣợng 1,67.10-27 kg, êlêctron (e) có khối lƣợng 9,1.10-31 kg Trang Hình 1.1: Mơ hình nguyên tử Bohr Ở trạng thái bình thường, nguyên tử đƣợc trung hòa điện, tức nguyên tử có tổng điện tích dương hạt nhân tổng điện tích âm điện tử Nếu lý đó, ngun tử hay nhiều điện tử trở thành điện tích dƣơng mà ta thường gọi ion dƣơng Ngược lại nguyên tử trung hòa nhận thêm điện tử trở thành ion âm 1.3 Cấu tạo phân tử Phân tử tạo nên từ nguyên tử thông qua liên kết phân tử Trong vật chất tồn bốn loại liên kết sau: 1.3.1 Liên kết đồng hóa trị Liên kết đồng hóa trị đặc trưng dùng chung điện tử nguyên tử phân tử Khi mật độ đám mây điện tử hạt nhân trở thành bão hòa, liên kết phân tử bền vững Tùy thuộc vào cấu trúc đối xứng hay không đối xứng mà phân tử liên kêt đồng hóa trị trung tính hay lưỡng cực Phân tử có trọng tâm điện tích dương âm trùng phân tử trung tính Các chất tạo nên từ phân tử trung tính gọi chất trung tính Phân tử có trọng tâm điện tích dương điện tích âm khơng trùng nhau, cách khoảng cách „‟a‟‟ gọi phân tử cực tính hay cịn gọi lưỡng cực Phân tử cực tính đặc trƣng mơ men lƣỡng cực m = q.a Dựa vào trị số mô men lƣỡng cực phân tử ngƣời ta chia thành chất cực tính yếu cực tính mạnh Những chất đƣợc cấu tạo phân tử cực tính gọi chất cực tính Liên kết đồng hóa trị cịn thấy chất rắn vơ có mạng tinh thể cấu tạo từ nguyên tử Hình 1.3: Một số liên kết đồng hóa trị 1.3.2 Liên kết ion Liên kết ion xác lập lực hút ion dương ion âm phân tử Liên kết ion liên kết bền vững Do vậy, vật rắn có cấu tạo ion đặc trưng độ bền học nhiệt độ nóng chảy cao Ví dụ muối halơgen kim loại kiềm Trang Hình 1.4: Liên kết ion Khả tạo nên chất hợp chất mạng không gian phụ thuộc chủ yếu vào kích thước ngun tử hình dáng lớp điện tử ngồi 1.3.3 Liên kết kim loại Dạng liên kết tạo nên tinh thể vật rắn Kim loại đƣợc xem hệ thống cấu tạo từ ion dƣơng nằm môi trƣờng điện tử tự Lực hút ion dƣơng điện tử tạo nên tính ngun khối kim loại Chính liên kết kim loại liên kết bền vững, kim loại có độ bền học nhiệt độ nóng chảy cao Sự tồn điện tử tự làm cho kim loại có tính ánh kim tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao Tính dẻo kim loại đƣợc giải thích dịch chuyển trượt lớp ion, kim loại dễ cán, kéo thành lớp mỏng Hình 1.5: Liên kết kim loại Đồng 1.3.4 Liên kết Van Der Waals Giữa phân tử, cho dù bão hịa hóa trị, luôn tồn tương tác tĩnh điện yếu đƣợc gọi liên kết Van Der Waals có cấu trúc mạng tinh thể phân tử không vững Do liên kết dạng có nhiệt độ nóng chảy có độ bền thấp Hình 1.6: Hạt trung lập có tính hút lực Vander Waal 1.4 Khuyết tật cấu tạo vật rắn Trang Các tinh thể vật rắn có cấu tạo đồng Sự phá hủy kết cấu đồng tạo nên khuyết tật vật rắn thƣờng gặp nhiều thực tế Những khuyết tật đƣợc tạo nên ngẫu nhiên hay cố ý trình chế tạo vật liệu Khuyết tật vật rắn tƣợng phá vỡ tính chất chu kỳ trường tĩnh điện mạng tinh thể như: phá vỡ thành phần hợp thức; có mặt tạp chất lạ; áp lực học; lƣợng tử giao động đàn hồi, lỗ xốp v.v Khuyết tật làm thay đổi đặc tính học, lý học, hóa học tính chất điện vật liệu Khuyết tật tạo nên tính đặc biệt tốt làm cho tính chất vật liệu Hình 1.7: Một số dạng khuyết tật cấu tạo vật rắn 1.5 Lý thuyết phân vùng lƣợng vật rắn Có thể sử dụng lý thuyết phân vùng lượng để giải thích, phân loại vật liệu thành nhóm vật liệu dẫn điện, cách điện vật liệu bán dẫn Khi nguyên tử trạng thái bình thƣờng khơng bị kích thích, số mức lượng điện tử lấp đầy, mức lượng khác điện tử có mặt nguyên tử nhận đƣợc lượng từ bên ngồi tác động (trạng thái kích thích) Ngun tử ln có xu hƣớng quay trạng thái ổn định Khi điện tử chuyển từ mức lượng kích thích sang mức lượng nguyên tử nhỏ nhất, nguyên tử phát phần lượng dư thừa Do khơng có lượng chuyển động nhiệt nên vùng lượng bình thường ngun tử vị trí thấp đƣợc gọi vùng hóa trị hay gọi vùng điền đầy (ở 00K điện tử hóa trị nguyên tử lấp đầy vùng này) Những điện tử tự có mức lượng hoạt tính cao hơn, dải lượng chúng tập hợp thành vùng điện dẫn (phần sơ đồ phân bố vùng lƣợng hình sau) Trang 10 2.5.3 Nhôm hợp kim nhôm 2.5.3.1 Nhôm a Tầm quan trọng nhôm kỹ thuật điện Sau đồng, nhôm vật liệu quan trọng thứ hai đƣợc sử dụng kỹ thuật điện, nhơm có điện dẫn suất cao (nó thua bạc, đồng thiếc), trọng lượng riêng giảm (2,76 G/cm3), tính chất vật liệu hố học cho ta khả dùng làm dây dẫn điện Nhơm có cấu trúc mạng tinh thể „‟lập phƣơng diện tâm” không đổi nguội nhiệt độ thường Nhơm có màu bạc trắng kim loại tiêu biểu cho kim loại nhẹ (nghĩa kim loại có khối lƣợng riêng nhỏ G/cm3) Khối lƣợng riêng nhôm đúc gần 2,6 G/cm3, nhôm cán 2,76 G/cm3, nhẹ đồng 3,5 lần Hệ số nhiệt độ dãn nở dài, nhiệt dung nhiệt nóng chảy nhơm lớn đồng Nhơm có sức bền ăn mịn mơi trƣờng có lớp màng mỏng oxyt tạo bề mặt tiếp xúc với khơng khí Lớp màng mỏng oxyt có điện trở lớn nên cản trở việc thực tiếp xúc tốt dây dẫn Cũng tương tự lớp tạo khó khăn cho hàn dính kết dây dẫn Ngồi nhơm cịn có số ưu nhược điểm sau: + Ưu điểm: Giá thành thấp nhiều lần so với đồng Trọng lượng nhẹ nên đƣợc dùng để chế tạo đường dây tải điện không, đường cáp để có điện trở nhỏ, đƣờng kính dây phải lớn nên giảm tƣợng phóng điện vầng quang + Nhược điểm: Sức bền khí tương đối bé gặp khó khăn việc thực tiếp xúc điện nối với Cùng tiết diện độ dài, nhơm có điện trở cao đồng 1,63 lần Khó hàn nối đồng, chổ nối tiếp xúc khơng hàn dễ hình thành lớp ơxít có trị số điện trở suất cao phá hủy chổ tiếp xúc Khi cho nhôm đồng tiếp xúc nhau, bị ẩm hình thành pin cục có trị số suất điện động cao, dịng điện từ nhơm sang đồng phá huỷ mối tiếp xúc nhanh b Phân loại: Nhôm dùng công nghiệp đƣợc phân loại sở tỉ lệ phần trăm kim loại tinh khiết tạp chất Tùy theo hàm lượng tạp chất có nhơm lị luyện mà người ta chia nhơm khối làm loại: Nhơm có ký hiệu: AB1 có khơng nhỏ 99,90% nhơm Nhơm có ký hiệu: AB2 có khơng nhỏ 99,85% nhơm Nhơm có ký hiệu: A-00 có khơng nhỏ 99,70% nhơm Nhơm có ký hiệu: A-0 có khơng nhỏ 99,60% nhơm Nhơm có ký hiệu: A-1 có khơng nhỏ 99,50% nhơm Nhơm có ký hiệu: A-2 có khơng nhỏ 99,00% nhơm Nhơm có ký hiệu: A-3 có không nhỏ 98,00% nhôm Trang 38 Các tạp chất có nhơm chiếm từ: 0,10% từ nhơm có ký hiệu AB1 đến 2,00% nhơm có ký hiệu A-3 tạp chất chủ yếu là: Fe, Si, Cu Fe+Si Nhôm sử dụng kỹ thuật điện có tạp chất thành phần khơng q 0,5% Nhơm tinh khiết có nhãn hiệu AB00 (khơng 0,03% tạp chất) đƣợc sử dụng để sản xuất nhôm lá, điện cực vỏ tụ điện điện phân Nhơm có độ tinh khiết cao AB000 có tạp chất khơng q 0,004% Các tạp chất khác nhôm làm giảm điện dẫn nhôm mức độ khác Nếu thêm niken, silíc, kẽm hay sắt vào nhơm khơng q 0,5% làm giảm điện dẫn nhôm ủ không (2 3)% Một điều đáng ý với trọng lượng, tác dụng tạp chất đồng, bạc, magiê làm giảm điện dẫn nhôm đến (5 10)% Điện dẫn nhôm giảm nhiều chất phụ nhôm titan mangan Công nghệ gia công nhôm nhƣ cán, kéo ủ tƣơng tự đồng Nhơm cán thành mỏng từ (6 7) m dùng làm cực tụ giấy c Sản xuất chế tạo Thông thường người ta sản xuất nhôm theo hai cách sau: Nhơm nhận từ bauxit, qua q trình cơng nghệ oxit nhơm khan Al2O3 hầu nhƣ khơng có tạp chất Tách kim loại nhôm thông qua điện phân oxit hịa tan thành criolit nóng chảy nhiệt độ (900 950)0C Tuy nhiên dùng phƣơng pháp điện tiêu thụ lương điện lớn (18.000 kWh/tấn) tiêu thụ khoảng 750kg điện cực cacbon Kim loại thơ đƣợc nóng chảy lị dùng lửa hay dùng điện sau rót thành khối hay để dát mỏng kéo thành sợi với ủ nhiệt trở lại 2.5.3.2 Hợp kim nhôm: Hợp kim nhôm hợp kim nhôm với nguyên tố kim loại khác đồng, silic, mangan, magiê, kẽm Tùy theo thành phần đặc tính cơng nghệ hợp kim nhơm ngƣời ta chia làm hai nhóm: Nhóm hợp kim nhơm biến dạng nhóm hợp kim nhơm đúc a Nhóm hợp kim nhơm biến dạng: Được dùng để chế tạo nhôm, băng, dây nhôm chi tiết rèn ép Điển hình nhóm hợp kim nhơm biến dạng Đura Đura hợp kim nhôm với đồng, magiê mangan Magiê đồng làm tăng độ bền, cịn mangan làm tăng tính chịu ăn mịn đura Thành phần hóa học đura (2,5 6)% Cu, (0,4 2,8)% Mg (0,4 1)% Đura đƣợc ký hiệu chữ kèm theo số số hiệu đura đura 1, đura 6, đura 16 b Nhóm hợp kim nhơm đúc: Được dùng để sản xuất chi tiết đúc Điển hình nhóm hợp kim nhôm đúc Silumin Là hợp kim nhôm với silic (có chứa từ 13% Si) Ngồi thành phần silic silumin cịn chứa đồng, magiê, kẻm Silumin có tính đúc tốt (dễ chảy loảng) độ co ngót nhỏ 2.5.4 Chì hợp kim chì 2.5.4.1 Chì Trang 39 a Sản xuất chế tạo: Chì nhận đƣợc từ mỏ nhƣ: Galen (PbS), xeruzít (PbCO3), Anglezít(PbSO4) vv thƣờng qua nhiều phƣơng pháp để thu đƣợc chì thơ Sản phẩm thu đƣợc (chì thơ) gồm (92 96)% chì Chì thơ đƣợc tinh luyện theo phƣơng pháp khơ, thơng qua nóng chảy hay theo phƣơng pháp điện phân để loại bỏ tạp chất cuối thu đƣợc chì với mức độ tinh khiết (99,5 99,994)% chì kỹ thuật đƣợc cung cấp dạng thỏi (35 55)kg đƣợc dùng cấu tạo cáp điện nhiều lỉnh vực khác Chì dùng acquy cung cấp dƣới dạng thỏi (35 45)kg b Đặc tính: Chì kim loại có màu tro sáng ngả xanh da trời kim loại cơng nghiệp mềm Ngƣời ta uốn cong dễ dàng cắt dao cắt công nghiệp Chổ cắt ánh kim loại sáng nhƣng mờ nhanh oxy hố bề mặt lớp oxyt thiếu (Pb20) (PbO) Chì có điện trở xuất cao (0,205 - 0,222 mm2/m nhiệt độ: 200C) Chì chuyển sang trạng thái siêu dẫn 2.5.4.2 Hợp kim chì: Là hợp kim chì với nguyên tố: Sb, Te, Cu, Sn với hàm lượng nhỏ có cấu trúc mịn chịu rung động song bền với ăn mịn Hợp kim chì - thiếc: chất hàn mềm có nhiệt độ nóng chảy 4000C Chì kỹ thuật: PbTc1= 99,92%; PbTc2= 99,80%; PbTc3= 99,50% 2.5.4.3 Ứng dung chì hợp kim chì: Chì hợp kim chì đƣợc dùng để làm lớp vỏ bảo vệ cáp điện nhằm chống lại ẩm ƣớt.Vỏ chì cáp đƣợc chế tạo từ Đôi lớp vỏ sử dụng nhƣ dây dẫn thứ tƣ (ví dụ: trƣờng hợp cáp có dây dẫn) Chì cịn đƣợc dùng chế tạo ăcquy điện có chì PbAc1,c2 Một ứng dung quan chì tham gia vào hợp kim Nó sử dung nhƣ vật liệu bảo vệ tia X (rơnghen) Những chì bảo vệ thường theo tiêu chuẩn chiều dày (4 9)mm (1mm chiều dày 200 300kv) có tác dụng bảo vệ nhƣ thép dày 11,5mm hay lớp gạch có chiều dày 110mm 5.2.5 Sắt (thép) Thép hợp kim sắt với cacbon vói hàm lƣợng cacbon khơng q 2,14% Thép kim loại rẻ tiền dễ kiếm nhất, có độ bền cao nên đơi lúc dùng làm vật dẫn Nhưng sắt tinh khiết có điện trở suất lớn nhiều so với đồng nhôm (khoảng 0,1 -mm2/m) Trong kỹ thuật điện người ta thường dùng thép có hàm lƣợng cacbon thấp Dòng điện xoay chiều thép gây nên hiệu ứng bề mặt đáng kể, điện trở dây thép dòng điện xoay chiều cao điện trở cao điện trở dòng điện chiều Ngồi dịng điện xoay chiều thép gây tổn thất từ trể Để làm dây dẫn điện ngƣời ta thƣờng dùng thép mềm có từ (0,10 0,15)% cacbon, giới hạn bền kéo (70 75) kG/mm2, độ dãn dài tương đối đứt (5 8)%, điện dẫn suất nhỏ đồng sáu bảy lần Vì thép dung làm dây dẫn đường dây tải điện không với công Trang 40 suất tương đối nhỏ Trong trường hợp sử dụng thép có lợi trị số dịng điện nhỏ, tiết diện dây khơng xác định theo điện trở mà theo độ bền Thép dùng làm vật liệu dẫn điện dƣới dạng dẫn, đƣờng ray tàu điện, đƣờng sắt chạy điện, tàu điện ngầm vv Để làm lỏi dây nhơm, lỏi dây dùng dây thép có độ bền đặc biệt với giới hạn bền kéo từ (120 150)kG/mm2 độ giản dài tƣơng đối từ (4 5)% Nhƣợc điểm thép khả chống ăn mòn nhiệt độ bình thƣờng đặc biệt độ ẩm cao thép bị gỉ nhanh, nhiệt độ cao tốc độ ăn mịn mạnh Vì bề mặt dây thép cần bảo vệ lớp kim loại bền hợn Thông thƣơng dây thép đƣợc mạ kẽm để bảo vệ cho thép khỏi bị gỉ Dây dẫn thép có độ bền khí lớn gấp (2 2,5) lần so với đồng dây dẫn thép đƣợc dùng khoảng cột lớn, tuyến vƣợt sơng rộng vv sử dụng cho khoảng cột từ (1500 1900)m Dây dẫn thép đƣợc mắc với độ võng bé dây dẫn khác 5.2.6 Wonfram: (Còn gọi Tungstene) ký hiệu là:W Là vật liệu chủ yếu làm dây tóc bóng đèn có tim Điện trở suất: (0,0530 0,0612) mm2/m Nhiệt độ nóng chảy: 33800C (cao kim loại) Hệ số nhiệt độ: (0,0040 0,0052) Là kim loại rắn, nặng, có màu xám Vonfram đƣợc dùng làm tiếp điểm, làm điện trở phát nóng cho lị điện a Ưu điểm: - Ổn định làm việc - Độ mài mòn nhỏ vật liệu có độ cứng cao - Có khả chống tác dụng hồ quang, không làm dính tiếp điểm khó nóng chảy - Độ ăn mòn bề mặt nhỏ, nghĩa ăn mòn điện tạo thành vết rổ gờ bị làm nóng cục b Nhược điểm: - Khó gia cơng - Ở điều kiện khí tạo thành màng oxít - Cần có áp lực lớn để giảm điện trở tiếp xúc - Đối với tiếp điểm có cơng suất cắt lớn dùng kim loại gốm Ngƣời ta ép phôi từ bột wonfram đƣợc ép với áp lực lớn thiêu kết khí hydrơ nhiệt độ cao để có độ bền cao nhƣng lại xốp, sau thấm bạc đồng nóng chảy để tăng điện dẫn 2.5.7 Kim loại dùng làm tiếp điểm cổ góp Vật liệu đƣợc dùng làm tiếp điểm điện cần phải thoả mãn điều kiện sau: - Có sức bền khí độ rắn tốt - Có điện trở suất nhỏ dẫn nhiệt tốt khơng bị nung nóng nhiệt độ cho phép tiếp điểm có dịng điện định mức lâu dài qua - Có sức bền ăn mòn tác nhân bên ngồi - Có nhệt độ nóng chảy hố cao Trang 41 Có dạng tiếp điểm: tiếp điểm cố định, tiếp điểm di động, tiếp điểm trƣợt a Vật liệu dùng tiếp điểm cố định: Đối với vật liệu dùng làm tiếp điểm cố định ngƣời ta sử dụng đồng, nhơm, thép kẽm Đồng: có độ dẫn điện dẫn nhiệt cao, với phẩm chất tƣơng đối cứng, cho phép tác động đóng cắt thƣờng xuyên Đƣợc dùng điện áp nhỏ, điều kiện làm việc bình thƣờng Để tăng sức bền ăn mòn tiếp điểm ngƣời ta mạ niken tẩm thiếc nóng hay bọc bạc Nhơm: có độ dẫn điện dẫn nhiệt tƣơng đối lớn có sức bền thấp có điện trở suất lớn đồng, khơng dùng nơi có dịng ngắn mạch lớn Thép: có tổn thất lớn dịng điện xoay chiều nên đƣợc sử dụng nơi có cơng suất bé điện áp lớn Nó bị ăn mịn mạnh khơng khí ẩm ƣớt b Vật liệu dùng làm tiếp điểm cắt: Những kim loại hợp kim dùng làm tiếp điểm cắt gồm: Rođi, platin, palađi, vàng, bạc, vonfram, molipden, đồng, niken Platin: có tính ổn định cao ăn mịn khơng khí, khơng tạo màng ôxyt nên đảm bảo đƣợc ổn định điện tiếp điểm, nhiên platin độ cứng thấp nên mài mịn nhanh chóng sử dung platin tinh khiết Hợp kim platin với iriđi có độ cứng cao nhiệt độ nóng chảy cao,sức bền tốt tác động hồ quang, đƣợc dùng chế tạo tiếp điểm quan trọng có độ xác cao dịng điện nhỏ Palađi: có tính chất tƣơng tự nhƣ platin song có sức bền tốt ơxyt hố khơng khí Rođi: thơng dụng đễ làm tiếp điểm có u cầu xác, có độ cứng cao, nhiệt độ nóng chảy điện dẫn suất cao, có sức bền ăn mịn Vàng: có đặc điểm sức bền kém, dùng vàng nguyên chất để làm tiếp điểm Bạc: đƣợc dùng làm tiếp điểm có độ dẫn điện dẫn nhiệt, lớp oxy hóa bề mặt từ bạc có điện trở suất giống nhƣ bạc tinh khiết nhƣng độ bền khí nhanh chóng bị phá hủy tiếp điểm bị phát nóng Tiếp điểm bạc bền vững, yêu cầu lực ép tiếp điểm nhỏ Một đặc điểm bạc có điện trở tiếp xúc Rtx nhỏ Bạc bị ăn mịn nhiều có xuất hồ quang điện Độ cứng thấp bạc hạn chế ứng dụng vào tiếp điểm đóng, cắt dịng điện lớn có tần số thao tác cao Người ta dùng hợp kim bạc với đồng có độ cứng cao, hợp kim có độ cứng sức bền mài mịn khí, khơng bị dính thời gian làm việc có tuổi thọ cao đƣợc dùng tiếp điểm có áp suất cần thiết Molipđen: bị ăn mòn lớn wonfam bị ăn mòn mạnh nhiệt độ 6000C Oxyt molipđen tạo nên xốp không dẫn điện nên không dùng molipđen nguyên chất mà sử dụng hợp kim wonfam với molipđen máy cắt điện chân không, khí trơ Đồng: sử dụng làm tiếp điểm làm việc có ứng lực khí lớn, dịng điện lớn c Vật liệu dùng làm tiếp điểm trượt: Đối với tiếp điểm trƣợt ngƣời ta dùng: Trang 42 Đồng hợp kim: đƣợc dùng làm cổ góp máy điện tiếp điểm máy cắt, dao cách ly Để có sức bền khí cao ngƣời ta tạo hợp kim với cadmi Các hợp kim đồng (đồng - antimon, đồng với berili, đồng với cadmi), đồng thau dùng làm vịng tiếp xúc hay cổ góp Chúng có sức bền khí cao mài mịn ăn mịn Gang cầu (thép có 8% Mn) đơi đƣợc dùng làm cổ góp Nhơm: đƣợc dùng làm chi tiết tiếp xúc cần lấy điện phương tiện vận tải điện Cacbon điện graphít: Đƣợc dùng làm khí cụ điện khơng mài mịn, dây dẫn điện điện cực có tuổi thọ cao 2.5.8 Các vật liệu kim loại gốm: Các đặc điểm xem xét vật liệu nguyên chất cho thấy không vật liệu số đáp ứng đƣợc đầy đủ yêu cầu vật liệu tiếp điểm Các tính chất vật liệu tiếp điểm nhƣ tính dẫn điện cao tính chịu hồ quang cao, khơng thể nhận đƣợc hợp kim vật liệu có tính chất trội đặc tính nhƣ vậy, ví dụ nhƣ bạc Wolfram, đồng Wolfram, các vật liệu tạo nên đƣợc hợp kim Các vật liệu, có tính chất mong muốn trội đƣợc kết hợp với qua phương pháp luyện kim bột (kim loại gốm) Các tính chất vật lý vật liệu thành phần bên vật liệu kim loại gốm đƣợc đáp ứng Ví dụ nhƣ tính chịu đựng hồ quang vật liệu kim loại gốm thành phần wolfram Molipđen chứa Để nhận điện trở tiếp xúc nhỏ, thành phần thứ hai tiếp điểm bạc đồng Thành phần wolfram lớn tính chịu hồ quang, độ bền cơ, tính chống hàn dính cao nhƣng đồng thời lại làm tăng điện trở tiếp xúc giảm tính dẫn điện tiếp điểm Thơng thường kim loại gốm có chứa 50% lớn hơn, wolfram đƣợc ứng dụng thiết bị đóng cắt phụ tải nặng nề cắt dòng điện ngắn mạch 2.5.9 Hợp kim có điện trở cao chịu nhiệt Các hợp kim điện trở cao hợp kim có điện trở suất tƣơng đối lớn nên có tính chất cản trở dòng điện cao gây toả nhiệt dây điện trở * Đặc tính: - Điện trở suất tƣơng đối lớn nên hạn chế đƣợc chiều dài dây dẫn - Chịu nhiệt độ cao (yếu tố cần thiết điện trở toả nhiệt) - Có độ bền cao - Hệ số nhiệt độ thấp - Chống oxy hoá 2.5.10 Một số hợp kim thường sử dụng: a Mai so: (Mailiechort) (60% Cu+ 25% Zn + 15%Ni) Được sử dụng làm dây điện trở bếp điện đƣợc dùng làm điện trở khơng toả nhiệt nhƣ: Điện trở phịng thí nghiệm, biến trở khởi động, biến trở điều tốc Trang 43 CÂU HỎI ƠN TẬP 3.1 Trình bày khái niệm vật liệu dẫn điện? Nêu tính chất vật liệu dẫn điện? 3.2 Trình bày điện trở điện trở suất? Cho biết nhiệt độ ảnh hƣởng đến điện trở vật liệu? 3.3 Các tác nhân môi trƣờng ảnh hƣởng nhƣ đến vật liệu dẫn điện? 3.4 Thế hiệu điện tiếp xúc sức nhiêt động? 3.5 Nêu tính chất chung kim loại hợp kim? 3.6 Nêu hƣ hỏng thƣờng gặp vật liệu dẫn điện, nguyên nhân biện pháp khắc phục? 3.7 Nêu tính chất, đặc điểm công dụng đồng hợp kim đơng, nhơm hợp kim nhơm, chì hợp kim chi? 3.8 Trình bày yếu tố ảnh hƣởng đến điện trở tiếp xúc độ bền tiếp điểm ? Cho biết vật liệu đƣợc dùng làm tiếp điểm? 3.9 Nêu hợp kim có điện trở cao chịu nhiệt? Nêu số hợp kim điển hình? 3.10 Thế lƣỡng kim, nhiệt lƣỡng kim trình bày cho vài ví dụ minh họa Trang 44 CHƯƠNG 4: VẬT LIỆU DẪN TỪ Giới thiệu: Một tác dụng dòng điện tác dụng từ Đó sở để chế tạo loại máy điện Để truyền tải đƣợc lƣợng từ trƣờng cần phải có vật liệu có từ tính, nhóm vật liệu dẫn từ (còn gọi vật liệu sắt từ) Để sử dụng có hiệu vật liệu dẫn từ phải am hiểu khái niệm, tính chất, đặc tính vật liệu dẫn từ cơng dụng loại vật liệu dẫn từ Nội dung học nhằm trang bị cho ngƣời học kiến thức vật liệu dẫn từ để sử sụng chúng cách có hiệu tốt Mục tiêu bài: - Phân loại đƣợc loại vật liệu dẫn từ có xƣởng trƣờng, đạt xác 90% - Trình bày đặc tính loại vật liệu dẫn từ có xưởng trường theo nội dung học - Sử dụng thành thạo loại vật liệu dẫn từ có xưởng trường yêu cầu kỹ thuật - Xác định dạng hƣ hỏng loại vật liệu dẫn từ có xưởng, xác 90% theo trƣờng hợp giáo viên đưa - Xác định nguyên nhân gây hƣ hỏng loại vật liệu dẫn từ có xƣởng, xác 90% theo trƣờng hợp giáo viên đưa - Tính chọn/thay vật liệu dẫn từ thiết bị có xƣởng trường, đạt thông số kỹ thuật giáo viên đƣa Nội dung chính: 4.1 Khái niệm tính chất vật liệu dẫn từ 4.1.1 Khái niệm Một tác dụng dòng điện tác dụng từ Đó sở để chế tạo loại máy điện Để truyền tải đƣợc lượng từ trường cần phải có vật liệu có từ tính, nhóm vật liệu dẫn từ (cịn gọi vật liệu sắt từ) Kim loại chủ yếu có từ tính sắt, niken hợp kim chúng, bên cạnh cịn có ban đƣợc gọi chất sắt từ qua trình tinh luyện 4.1.2 Tính chất vật liệu dẫn từ 4.1.3 Các đặc tính vật liệu dẫn từ Các nguyên tố có tính chất sắt từ là: sắt cacbon, niken hợp kim chúng, bên cạnh cịn có côban đƣợc gọi chất sắt từ Nguyên nhân chủ yếu gây nên từ tính vật liệu điện tích ln chuyển động nằm theo quỹ đạo kín, tạo nên dịng điện vịng quay điện tử xung quanh trục quay theo quỷ đạo điện tử nguyên tử Hiện tượng sắt từ số vật liệu nhiệt độ thấp nhiệt độ định phân thành vùng mà vùng điện tử định hướng song song với Các vùng đƣợc gọi đômen tử Trang 45 Như tính chất đặc trƣng cho trạng thái sắt từ chất có độ nhiễm từ tự phát khơng có từ trƣờng ngồi Mặc dù chất sắt từ có vùng từ hóa tự phát nhƣng mơmen từ đơmen lại có hƣớng khác Các chất sắt từ đơn tinh thể có khả từ hóa dị hƣớng nghĩa theo trục khác mức từ hóa khó hay dễ khác Trong trƣờng hợp chất sắt từ đa tinh thể có tính dị hƣớng thể rõ ngƣời ta gọi chất có cấu tạo thớ từ tính Tạo đƣợc thớ từ theo ý muốn có ý nghĩa lớn, đƣợc sử dụng kỹ thuật để nâng cao đặc tính từ vật liệu theo hƣớng xác định Quá trình từ hóa vật liệu sắt từ dƣới ảnh hƣởng từ trƣờng bên ngồi gồm có tƣợng sau: + Tăng thể tích đơmen có mơmen từ tạo với hướng từ trường góc nhỏ giảm kích thước đơmen khác (q trình chuyển dịch mặt phân cách đômen) + Quay véc tơ mơmen từ hóa theo hướng từ trường ngồi (q trình định hướng) Q trình từ hóa vật liệu sắt từ đặc trƣng đƣờng cong từ hóa B = f(H), có dạng tƣơng tự với tất vật liệu sắt từ Khi từ hóa chất sắt từ đơn tinh thể kích thƣớc chúng có thay đổi Q trình từ hố lại vật liệu sắt từ từ trƣờng biến đổi có tổn hao lƣợng dƣới dạng nhiệt tổn hao từ trễ tổn hao động học Tổn hao động học dịng điện xốy cảm ứng khối sắt từ phần hiệu ứng gọi hậu từ hoá hay độ nhớt từ Tổn hao dịng điện xốy phụ thuộc vào điện trở Điện trở suất chất sắt từ cao tổn hao dịng điện xốy nhỏ 4.1.4 Đường cong từ hóa Hình 4.1: Đường cong từ hóa đƣờng cong cƣờng độ trƣờng thấm từ số vật liệu từ Trang 46 a) Đƣờng cong từ hóa b) Đƣờng cong cƣờng độ trƣờng thấm từ 1) Sắt đặc biệt tinh khiết 2) Sắt tinh khiết (99,98%Fe) 3) Sắt kỹ thuật tinh khiết (99,92%Fe) 4) Pécmalôi (78%Ni) 5) Niken 6) Hợp kim sắt - Niken (26%Ni) Độ từ thẩm tỉ số đại lƣợng cảm ứng từ B cƣờng độ từ trƣờng H điểm xác đƣờng cong từ hóa Trong hệ SI số µ0 = 4п.10-7H/m 4.2 Mạch từ tính tốn mạch từ 4.2.1 Các công thức Mạch từ gồm lõi sắt từ có hay khơng có khe khơng khí từ thơng đóng kín qua chúng Việc sử dụng vật liệu sắt từ nhằm mục đích thu đƣợc từ trở cực tiểu, từ trở này, sức từ động cần thiết để đảm bảo cảm ứng từ hay từ thơng mong muốn có giá trị nhỏ Mạch từ đơn giản bao gồm lõi cuộn dây hình xuyến (hình 4.2) ngƣời ta dùng mạch từ nối tiếp hay rẽ nhánh mà đoạn thực vật liệu khác nhau, hay vật liệu chất (hình 4.4) Tính tốn mạch từ tức xác định sức từ động theo giá trị từ thơng cho, kích thƣớc mạch chất vật liệu sử dụng 4.2.2 Sơ đồ thay mạch từ Sự tương tự mạch từ mạch điện cho phép ta xây dựng sơ đồ thay mạch từ Trong sức từ động mạch từ tƣơng ứng với sức điện động mạch điện, từ thông tổng tƣơng tự với cƣờng độ dòng điện I, từ trở Rm t- ƣơng tự với điện trở R, tổng trở từ Zm tƣơng tự với tổng trở điện Z v.v Trang 47 4.2.3 Mạch từ xoay chiều 4.2.4 Những hư hỏng thường gặp Các loại vật liệu dẫn từ đƣợc sử dụng để chế tạo mạch từ thiết bị điện, máy điện khí cụ điện, nên sử dụng lâu ngày bị hƣ hỏng ta thường gặp dạng hƣ hỏng sau: + Hư hỏng bị ăn mòn kim loại: đa phần chúng chất sắt từ hợp chất sắt từ nên chúng bị tác dụng môi trƣờng xung quanh tác dụng diễn dƣới hai hình thức ăn mịn, ăn mịn hóa học ăn mịn điện hóa kim loại khác bề mặt chúng có sơn lớp sơn cách điện + Hư hỏng điện: trình làm việc xẩy tương điện áp, bị ngắn mạch nên cuộn dây đặt mạch từ bị cháy nên làm hỏng mạch từ + Hư hỏng bị già hóa kim loại: dƣới tác dụng tời gian môi trường làm cho tính chất vật liệu từ thay đổi + Hư hỏng lực tác động từ bên ngoài: dƣới tác dụng ngoại lực làm cho vật liệu từ bị biến dạng bị hỏng + Dưới tác dụng nhiệt độ: nhiệt độ tăng lên (khoảng 1250C) vật liệu có từ tính từ tính 3.4 Một số vật liệu dẫn từ thông dụng 3.4.1 Vật liệu sắt từ mềm: Vật liệu từ mềm có độ từ thẩm cao, lực kháng từ tổn hao từ trễ nhỏ Đƣợc dùng để chế tạo mạch từ thiết bị điện, đồ dùng điện Đặc điểm loại vật liệu độ dẫn từ lớn, tổn hao bé 3.4.1.1 Sắt (thép cácbon thấp) Nhìn chung sắt thỏi chứa lƣợng nhỏ tạp chất, nhƣ cácbon, sulfur, mangan, silíc, nguyên tố khác làm yếu tính chất từ tính Trang 48 Bởi điện trở suất tƣơng đối thấp, thép thỏi phần lớn dùng cho lõi từ Nó thƣờng đƣợc làm sắt đúc tinh chế lò luyện kim lò thổi với tổng lƣợng chứa (0,08 – 0,1)% tạp chất Vật liệu đƣợc biết đến dƣới tên thép armco đƣợc sản xuất theo nhiều cấp độ khác Thép điện cácbon thấp, điện, loại khác thép thỏi, độ dày từ 0,2 đến 4mm, không chứa 0,04% cácbon không 0,6% nguyên tố khác Độ thẩm từ cao loại thép khác không mức 3500 4500, lực kháng từ tƣơng ứng không cao (100 62)A/m Sắt đặc biệt tinh khiết đƣợc sản xuất cách điện phân dung dịch sulfát sắt hay clorua sắt Nó chứa 0,05 tạp chất Vì có điện trở tƣơng đối thấp nên sắt tinh khiết kỹ thuật đƣợc sử dụng tƣơng đối ít, chủ yếu làm mạch từ từ thơng khơng đổi 3.4.1.2 Thép kỹ thuật điện a Tính chất Từ thép cacbon thấp có thành phần C < 0,04% tạp chất khác < 0,6%) có trị số từ thẩm tƣơng đối từ 3500 4500, cƣờng độ từ trƣờng khử từ (64 96)A/m Ngƣời ta đƣa thêm silic vào thành phần thép Hàm lƣợng silic dùng để hạn chế tổn hao từ trễ tăng điện trở thép để giảm tổn hao dịng điện xốy Nếu thành phần silic nhiều (trên 5%) làm tăng độ dịn, giảm độ dẻo nên vật liệu khó gia cơng Tùy theo thành phần silic có thép nhiều hay mà tính chất từ thay đổi khác Thép có hàm lƣợng silic cao chủ yếu làm mạch từ cho máy biến áp Thép có hàm lƣợng silic nhỏ đƣợc dùng làm mạch từ trƣờng hợp từ thông khơng đổi b Phân loại Theo thành phần ta có: sắt kỹ thuật; thép silic Theo công nghệ chế tạo ta có loại: thép cán nóng thép cán nguội Trong thép cán nóng thép cán nguội ta có: + Thép đẳng hƣớng: có tính từ tính tốt thƣờng dùng làm lõi thép máy biến áp + Thép vô hƣớng: thƣờng dùng máy điện quay 3.4.1.3 Pécmaloi: (permallois) Pécmaloi hợp kim sắt - niken có độ từ thẩm ban đầu lớn từ trƣờng yếu, chúng khơng có tƣợng dị hƣớng từ giảo Pécmalôi đƣợc chia làm loại: + Loại nhiều niken: (72 80)%Ni đƣợc dùng làm lỏi cuộn cảm có kích thƣớc từ nhỏ, mạch từ máy biến áp âm tần nhỏ, mạch từ máy biến áp xung máy khuếch đại từ 3.4.2 Vật liệu sắt từ cứng: Các vật liệu sắt từ cứng thƣờng có tổn hao từ trễ lớn, cƣờng độ từ trƣờng khử từ cao, độ từ thẩm nhỏ so với vật liệu sắt từ mềm Trang 49 Tùy theo thành phần trạng thái phƣơng pháp chế tạo vật liệu sắt từ cứng đƣợc chia làm nhiều loại: - Thép hợp kim hóa, đƣợc tơi đến trạng thái máctenxít - Các hợp kim từ cứng alni, alnisi, alnico, macnico - Các nam châm dạng bột Là loại có độ dẫn từ thấp hơn, có từ dƣ lớn, nhƣng có khả luyện từ, chủ yếu dùng để chế tạo nam chậm vĩnh cửu máy điện, cấu đo Vật liệu chủ yếu thép cácbon, thép crom, thép vonfram, thép côban 3.4.2.1 Hợp kim làm nam châm vĩnh cữu a Thép hợp kim hóa tơi đến trạng thái mactenxít Là loại thép đƣợc hợp kim hố với chất nhƣ: vonfram, crôm, molipden, côban Loại thép vật liệu đơn giản dễ kiếm để làm nam châm vĩnh cửu Thành phần tính chất thép cho bảng Các tính chất cho bảng (bảng4.6.) đƣợc đảm bảo thép mactenxít sau nhiệt luyện đặc biệt loại sau đƣợc ổn định nƣớc sơi b Các hợp kim từ cứng Thường đƣợc gọi hợp kim aluni: (Al - Ni - Fe) Loại có lƣợng từ lớn Nếu cho thêm cơban silic tính chất từ hợp kim tăng lên Hợp kim aluni, cho thêm silic gọi alunisi, cho thêm côban gọi alunico c Các nam châm dạng bột Chế tạo nam châm vĩnh cửu phƣơng pháp luyện kim bột đƣợc đề hợp kim đúc sắt – niken – nhôm chế tạo sản phẩm nhỏ có kích thƣớc chinh xác đƣợc Chúng ta cần phân biệt hai loại nam châm bột kim loại gốm nam châm bột có hạt gắn chất kết dính (nam châm kim loại dẻo) Loại thứ đƣợc chế tạo cách ép bột nghiền từ hợp kim từ cứng, sau đố thiêu kết nhiệt độ cao Các chi tiết nhỏ chế tạo cơng nghệ có kích thƣớc tƣơng đối xác, khơng cần gia cơng thêm 4.3.3 Các vật liệu từ có cơng dụng đặc biệt 3.4.3.1 Các chất sắt từ mềm đặc biệt Các vật liệu từ mềm chia thành nhóm dựa vào tính chất từ đặc biệt chúng là: a Các hợp kim có đặc tính độ từ thẩm thay đổi cường độ từ trường khơng đổi: Loại hợp kim thuộc nhóm có tên gọi pecminva, hợp kim ba nguyên tố: Fe – Ni – Co với hàm lƣợng thành phần 25; 45 30% Hợp kim ủ nhiệt độ 10000C, sau giữ nhiệt độ (400 500)0C làm nguội chậm Pecminva có lực kháng từ nhỏ, độ từ thẩm ban đầu 300 giữ không đổi khoảng cƣờng độ trƣờng đến ơcstet với cảm ứng từ 1000 gauss Pecminva ổn định từ kém, nhạy cảm với nhiệt độ ứng suất b Các hợp kim có độ từ thẩm phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ: Trang 50 Là hợp kim nhiệt từ gồm: Ni – Cu; Fe – Ni; Fe – Ni – Cr Các hợp kim dùng để bù sai số nhiệt độ thiết bị, sai số gây biến đôi từ c Các hợp kim có độ từ giảo cao Là hợp kim Fe – Cr; Fe – Co Fe – Al Các hợp kim dùng làm lõi máy phát dao động âm tần số âm siêu âm Độ từ giảo hợp kim có dấu dƣơng Để chế tạo vật liệu dùng niken mỏng tinh khiết với độ từ giảo âm d Các hợp kim có độ từ giảo bảo hòa cao Là hợp kim Fe – Co có từ cảm bảo hịa từ cao đến 24000 gauss Điện trở hợp kim không lớn Hợp kim có tên gọi Pecmenđuyara với hàm lượng cơban từ 50 đên 70% Pecmenđuyara có giá thành cao nên dùng thiết bị đặc biệt, phận loa động, màng ống điện thoại, dao động ký v.v 3.4.3.2 Ferít Ferít gốm từ có điện dẫn điện tử khơng đáng kể, xếp vào loại bán dẫn điện tử Trị số điện trở suất lớn lƣợng tổn hao vùng tần săotng cao cao tƣơng đối nhỏ với tính chất từ tƣơng đối tốt làm cho ferít đƣợc dùng rộng rãi tần số cao Ngƣời ta chia ferít thành loại: a Ferít từ mềm Loại ferít từ mềm có từ cảm lớn (hơn 3000gauss) lực kháng từ nhỏ khoảng 0,2 ơcstet Ferít với trị số lớn có trị số tổn hao lớn tăng nhanh tần số tăng Ferít có số điện mơi tƣơng đối lớn, trị số phụ thuộc vào tần số thành phần ferít Khi tần số tăng số điện mơi giảm Tang góc tổn hao ferít từ 0,005 đến 0,1 Ferít có tƣợng từ giảo ferít khác hiệu ứng khác b Ferít từ cao tần Ngồi ferít từ mềm, tần số cao dùng thép kỹ thuật điện pecmalôi cán nguội điện môi từ Bề dày thép đạt tới (25-30) m Các tính chất từ vật liệu cán mỏng gần giống với chƣa cán nhƣng giá thành chúng cao công nghệ lắp ghép mạch từ vật liệu mỏng phức tạp Vật liệu điện môi từ chế tạo cách nén bột sắt từ có chất kết dính cách điện hữu hay vô Các chất sắt từ thƣờng dùng sắt cácbonyl, pécmalơi, alusife v.v Chất dính kêt cách điện nhƣa fenol – foócmanđêhyt, polistirol, thủy tinh v.v Các chất sắt từ cần phải có từ tính cao, cịn chất kết dính phải tạo thành lớp cách điện liên tục không gián đoạn hạt ferít Các lớp cần có bề dày đồng độ bền kết dính hạt với Trang 51 CÂU HỎI ƠN TẬP 4.1 Trình bày khái niệm vật liệu từ? Nêu đặc tính chủa vật liệu dẫn từ? 4.2 Thế đƣờng cong từ hóa? Trình bày đƣờng cong từ hóa số vật liệu từ điển hình? 4.3 Trình bày khái niệm mạch từ? Nêu cách tính tốn số mạch từ đơn giản? 4.4 Nêu định luật mạch từ? Thế toán thuận, toán nghịch? 4.5 Từ mạch từ vẽ sơ đồ thay nêu đại lƣợng có sơ đồ? 4.6 Cho biết hƣ hỏng thƣờng xẩy mạch từ? 4.7 Thế vật liệu từ mềm, từ cứng vật liệu từ có cơng dụng từ đặc biệt? 4.8 Nêu tính chất thép kỹ thuật điện? Cách phân loại giải thích ký hiệu thép kỹ thuật điện? 4.9 Nêu tính chất cơng dụng loại vật liệu từ học? Trang 52 ... loại vật liệu điện: + Theo cơng dụng: có vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, vật liệu dẫn từ vật liệu bán dẫn + Theo nguồn gốc: có vật liệu vô vật liệu hữu + Theo trạng thái vật thể: có vật liệu. .. vật liệu dùng để chế tạo máy điện, khí cụ điện, dây dẫn vật liệu dùng làm phụ kiện đường dây, gọi chung vật liệu điện Như vật liệu điện bao gồm: Vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, vật liệu. .. loại vật liệu điện ngành điện công nghiệp Mục tiêu mô đun: * Kiến thức - Nhận dạng loại vật liệu điện thông dụng - Phân loại loại vật liệu điện thơng dụng - Trình bày đặc tính loại vật liệu điện