Untitled ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LÊ THỊ THU HẰNG (Chủ biên) TRẦN QUANG ĐẠT – NGUYỄN ĐỨC NAM GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN LẠNH Nghề Kỹ thuật[.]
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LÊ THỊ THU HẰNG (Chủ biên) TRẦN QUANG ĐẠT – NGUYỄN ĐỨC NAM GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐIỆN LẠNH Nghề: Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2021 LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình Vật liệu điện lạnh biên soạn thông qua Hội đồng sư phạm Nhà trường Nội dung biện soạn ngắn gọn, dễ hiểu, súc tích Các kiến thức tồn giáo trình có mối liên hệ logic, chặt chẽ Khi biên soạn giáo trình chúng tơi cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến mơn học phù hợp với đối tượng sử dụng gắn nội dung lý thuyết với vấn đề công việc thực tế Nội dung giáo trình biên soạn gồm: Chương 1: Vật liệu kỹ thuật điện Chương 2: Vật liệu kỹ thuật lạnh Cuốn giáo trình biên soạn dựa theo nội dung tài liệu tham khảo Mặc dù có nhiều cố gắng giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp để giáo trình chỉnh sửa ngày hồn thiện Mọi góp ý xin gửi Khoa điện Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội Xin trân trọng cám ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Chủ biên: Lê Thị Thu Hằng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC Mở đầu Chương Vật liệu kỹ thuật điện 1.1 Vật liệu cách điện (chất điện môi) 1.2 Vật liệu dẫn điện 16 Chương Vật liệu kỹ thuật lạnh 28 2.1 Vật liệu kỹ thuật lạnh 28 2.2 Vật liệu cách ẩm, hút ẩm 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học: Vật liệu điện lạnh Mã môn học: MH 08 Thời gian môn học: 30 giờ; (Lý thuyết: 23 giờ; Thực hành: 7giờ) I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí sau học xong mơn học chung sở kỹ thuật điện - Tính chất : Là môn học bắt buộc II Mục tiêu mơn học: - Trình bày kiến thức vật liệu kỹ thuật điện vật liệu kỹ thuật nhiệt lạnh - Xác định ứng dụng vật liệu sử dụng kỹ thuật điện kỹ thuật lạnh - Lựa chọn vật liệu để lắp đặt sửa chữa hệ thống điện lạnh - Nghiêm túc tìm hiểu đặc tính vật liệu để sử dụng mục đích III Nội dung mơn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian Số TT Thực hành, thí Tổng Lý nghiệm, số thuyết thảo luận, tập Tên chương, mục Mở đầu 1 Chương 1: Vật liệu kỹ thuật điện 14 11 Vật liệu cách điện (chất điện môi) Vật liệu dẫn điện Kiểm tra Chương 2: Vật liệu kỹ thuật lạnh 15 Thi/ Kiểm tra 1 11 1 Vật liệu kỹ thuật lạnh Vật liệu cách ẩm, hút ẩm Kiểm tra Tổng Cộng 30 23 Mở đầu Kỹ thuật điện lạnh ngành khoa học nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ứng dụng hệ thống điện, hệ thống lạnh điều hịa khơng khí Tuổi thọ, độ tin cậy, giá vận hành, hiệu kinh tế thiết bị phụ thuộc nhiều vào vật liệu chế tạo vật liệu phụ Bởi việc sử dụng loại vật liệu chế tạo, vật liệu thay thế, vật liệu phụ quan trọng Giáo trình vật liệu điện lạnh nhằm trang bị cho học sinh - sinh viên kiến thức loại vật liệu dùng ngành Đối tượng để tìm hiểu mơn Vật liệu điện lạnh vật liệu chế tạo vật liệu phụ hệ thống lạnh Nhiệm vụ môn Vật liệu điện lạnh cung cấp cho học sinh hiểu biết lý hóa tính năng, tác dụng vật liệu cách điện, dẫn điện, vật liệu cách nhiệt, hút ẩm, đồng thời rèn luyện cho họ tác phong làm việc khoa học, có ý thức tổ chức kỷ luật, tính cẩn thận…của người thợ hay người làm công tác kỹ thuật Môn Vật liệu điện lạnh môn sở mang nhiều tính chất giới thiệu Trong q trình học tập học sinh phải liên hệ với đời sống thực tế cơng việc Nội dung giáo trình biên soạn với nội dung 30 giờ, gồm chương: Chương 1: Vật liệu kỹ thuật điện Chương 2: Vật liệu kỹ thuật lạnh Chương Vật liệu kỹ thuật điện Mục tiêu: - Trình bày khái niệm cấu tạo vật liệu dẫn điện, cách điện - Phân loại xác chức vật liệu cụ thể - Trình bày kiến thức cơ, lý, hố tính năng, tác dụng vật liệu cách điện; - Trình bày kiến thức cơ, lý, hố tính tác dụng vật liệu dẫn điện đồng thời giúp học sinh nắm phạm vi ứng dụng vật liệu dẫn điện - Nghiêm túc tìm hiểu đặc tính vật liệu để sử dụng mục đích Nội dung: 1.1 Vật liệu cách điện (chất điện môi) 1.1.1 Khái niệm đặc tính chất cách điện a Khái niệm - Vật liệu cách điện chất điện môi chất dùng để thực cách điện cho phần dẫn điện chi tiết thiết bị điện - So với vật liệu dẫn điện vật liệu cách điện có điện trở lớn nhiều - Đặc tính chất điện mơi khả tạo nên điện trường lớn tích luỹ lượng điện b Phân loại chất điện môi - Theo trạng thái vật thể chất điện môi gồm: chất khí, lỏng rắn - Theo chất hóa học,chất điện mơi chia ra: chất vơ hữu - Theo khả chịu nhiệt chất điện môi phân thành cấp: Y, A, E, B, F, H, C c Tính chất chung vật liệu cách điện - Tính hút ẩm:Là khả hút ẩm từ môi trường xung quanh điện + Tác hại:tăng dịng điện rị, tổn hao điện mơi giảm điện áp phóng + Biện pháp khắc phục: thực sơn phủ bề mặt điện mơi - Tính thẩm thấu: khả cho nước xuyên qua vật liệu + Lượng ẩm m thời gian qua mặt phẳng S (cm2) lớp vật liệu cách điện có chiều dày h (cm), tác dụng hiệu số áp suất nước P1 P2 (mmHg) hai phía bề mặt vật liệu tính theo cơng thức sau: m ( p1 p2 ).S h Trong đó: độ thấm ẩm vật liệu + Tác hại: tương tự tính hút ẩm - Tính dính ước: Khả hình thành màng ẩm bề mặt vật liệu bề mặt vật liệu đặt mơi trường có độ ẩm cao + Tác hại: tăng dòng điện rò giảm đáng kể điện áp phóng điện + Biện pháp khắc phục: thực sơn phủ bề mặt điện môi - Tính học: + Độ bền kéo, nén uốn điện môi khác nhiều: Độ bền phụ thuộc nhiều vào tiết diện mẫu vật liệu * Ví dụ: sợi thuỷ tinh đường kính giảm độ bền học tăng, đường kính giảm tới 0,01 mm đạt giới hạn bền dây đồng Độ bền học giảm nhiệt độ tăng + Tính giịn: Khả bề mặt vật liệu chống lại tải học động + Độ cứng: Biểu thị khả bề mặt vật liệu chống lại biến dạng gây nên lực nén truyền từ vật liệu có kích thước bé Ngoài chất lỏng nửa lỏng như: dầu, sơn, hỗn hợp chất tráng, tẩm độ nhớt đặc tính quan trọng - Tính chất hố học khả chịu phóng xạ điện môi: + Khi làm việc lâu dài, không bị phân huỷ để giải thoát sản phẩm phụ khơng bị ăn mịn kim loại tiếp xúc với nó, khơng phản ứng với chất khác nước axít + Khi sản xuất chi tiết dùng hố chất khác như: Chất kết dính, chất hồ tan, điện mơi khác - Hiện tượng đánh thủng điện môi độ bền cách điện: + Khi cường độ điện trường cao giới hạn độ bền cách điện chất điện môi, xảy đánh thủng điện mơi Đánh thủng q trình phá hoại chất điện mơi, điện mơi tính chất cách điện chỗ bị đánh thủng + Trị số điện áp lúc xảy đánh thủng điện môi gọi điện áp đánh thủng (Uđt) trị số cường độ điện trường tương ứng gọi độ bền cách điện chất điện môi (Eđm) Độ bền cách điện chất điện môi xác định theo công thức: Eđt = U dt / d [kV/mm] Trong đó: d: chiều dày chất điện mơi chỗ đánh thủng, mm - Độ bền điện: + Đặc trưng giá trị điện áp lớn đặt vào bề mặt vật liệu mà vật liệu đảm bảo tính cách điện + Các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền điện chủ yếu nhiệt điện Ngồi cịn phụ thuộc vào khoảng cách áp suất Nếu áp suất giảm độ bền điện lớn, áp suất tăng độ bền điện nhỏ - Tính chịu nhiệt: + Đánh giá khả chịu nóng vật liệu cách điện chi tiết chịu nhiệt không bị hư hại thời gian ngắn lâu dài tác dụng nhiệt độ cao thay đổi đột ngột nhiệt độ gọi độ bền chịu nóng + Đối với điện mơi vơ cơ: Độ bền chịu nóng xác định nhiệt độ mà điện mơi bắt đầu có thay đổi tính chất điện + Đối với điện mơi hữu cơ: Độ bền chịu nóng xác định nhiệt độ mà bắt đầu có biến đổi mặt học 1.1.2 Chất cách điện thể khí a Khơng khí Khơng khí phổ biến khắp nơi, thường tham gia vào thiết bị điện giữ vai trò vật liệu cách điện hổ trợ thêm cho vật liệu cách điện rắn, lỏng Tuy nhiên việc tồn bọt khí vật liệu cách điện rắn, khoang rỗng cuộn dây máy điện thiết bị điện tẩm không kỹ làm xấu chất lượng cách điện b Nitơ Đơi dung thay khơng khí để lấp đầy tụ điện khí, trường hợp khác, có đặc tính cách điện gần giống với khơng khí, lại khơng có chứa 02 chất gây tác dụng oxy hóa vật liệu tiếp xúc với c Elaga (SF6) Elaga nặng khơng khí lần, nhiệt độ sơi – 640C, nhiệt độ bình thường nén tới 20at khơng hóa lỏng Elaga khơng độc, chịu tác dụng hóa học, khơng bị phân hủy bị đốt nóng tới 8000C, sử dụng tụ điện, cáp, máy cắt,…một cách có kết d Hydrơ Đó chất khí nhẹ, có đặc tính thuận lợi để dùng làm mơi trường làm mát thay cho khơng khí Sự làm mát máy điện cải thiện nhiều ta sử dụng hyđrơ Dùng hyđrơ thay cho khơng khí giảm nhiều tổn thất công suất ma sát roto với chất khí quạt gió gây ra, tổn hao gần tỷ lệ với tỷ trọng chất khí Do khơng có tác dụng ơxy hóa ơxy khơng khí nên dùng hyđrơ làm chậm hóa già chất cách điện hữu dây quấn máy điện loại trừ khả hỏa hoạn trường hợp bị ngắn mạch bên máy điện Sau điều kiện làm việc chổi điện cải thiện mơi trường hyđrơ Do làm nguội hyđrô cho phép tăng công suất hiệu suất công tác máy điện, người ta thường chế tạo máy phát nhiệt điện, máy bù đồng công suất lớn làm máy hyđrơ e Các loại khí khác Một số khí – chủ yếu hợp chất halogen (Flo, Clo,…) có khối lượng phân tử tỷ trọng cao, lượng ion hóa lớn, có độ bền điện cao hẳn khơng khí Một số khí hyđrơ cácbon flo hóa (ví dụ: CF4, C2F6 – hexafloetan…), số chất lỏng hyđrô bon hóa (ví dụ: C7E14; C8F16…), có độ bền lớn khơng khí nhiều Chỉ cần lượng nhỏ khí lẫn vào khơng khí làm tăng độ bền điện hỗn hợp lên cách đáng kể Các loại khí trơ như: Neon, Acgon… thủy ngân có độ bền điện thấp dùng để lấp đầy dụng cụ điện chân khơng bóng đèn 1.1.3 Chất cách điện thể lỏng a Dầu mỏ cách điện (dầu máy biến áp) - Là vật liệu cách điện ứng dụng nhiều ngành kỹ thuật điện Dầu có cơng dụng làm mát cách điện cho máy biến áp, làm cách điện dập tắt hồ quang máy cắt dầu - Tính chất dầu: Tạp chất có dầu làm giảm sút lớn đến độ bền cách điện dầu Vì trước cho dầu vào máy phải làm khuấy chân không Điện trở suất dầu khoảng 10 – 106 (.cm), làm việc dài hạn nhiệt độ 90 – 95 0C - Ưu điểm: Có độ bền cách điện cao, trường hợp dầu chất lượng cao đạt tới 160 kV/cm, = 2,2 – 2,3 Vì chất lỏng nên dầu có tính phục hồi cách điện cao Có thể thâm nhập vào khe rãnh hẹp ... Chương 1: Vật liệu kỹ thuật điện 14 11 Vật liệu cách điện (chất điện môi) Vật liệu dẫn điện Kiểm tra Chương 2: Vật liệu kỹ thuật lạnh 15 Thi/ Kiểm tra 1 11 1 Vật liệu kỹ thuật lạnh Vật liệu cách... Chương Vật liệu kỹ thuật điện 1.1 Vật liệu cách điện (chất điện môi) 1.2 Vật liệu dẫn điện 16 Chương Vật liệu kỹ thuật lạnh 28 2.1 Vật liệu kỹ thuật lạnh ... Chương 1: Vật liệu kỹ thuật điện Chương 2: Vật liệu kỹ thuật lạnh Chương Vật liệu kỹ thuật điện Mục tiêu: - Trình bày khái niệm cấu tạo vật liệu dẫn điện, cách điện - Phân loại xác chức vật liệu cụ