Đang tải... (xem toàn văn)
Ph� l�c 3 1 UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC VẬT LIỆU ĐIỆN LẠNH NGÀNH, NGHỀ KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo[.]
UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: VẬT LIỆU ĐIỆN LẠNH NGÀNH, NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHƠNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định Số: 257/QĐ-TCĐNĐT ngày 13 tháng 07 năm 2017 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng 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 MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG LỜI GIƠI THIỆU MỤC LỤC CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC VẬT LIỆU ĐIỆN LẠNH CHƯƠNG VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN Vật liệu cách điện 1.1 Khái niệm đặc tính chất cách điện 1.2 Chất cách điện thể khí 1.3 Chất cách điện thể lỏng 1.4 Chất cách điện hữu 1.5 Sơn êmay cách điện 1.6 Vật liệu cách điện dạng xơ 10 1.7 Vật liệu cách điện dạng dẻo 11 1.8 Vật liệu cách điện từ Mica 11 1.9 Sứ cách điện 12 Vật liệu dẫn điện 13 2.1 Vật liệu dẫn điện 13 2.2 Đồng 14 2.3 Nhôm 15 2.4 Một số kim loại dẫn điện khác 17 2.5 Các hợp kim có điện trở suất cao 18 2.6 Dây dẫn làm dây quấn máy điện (dây điện từ) 19 2.7 Vật liệu bán dẫn 20 CHƯƠNG VẬT LIỆU KỸ THUẬT LẠNH 22 Vật liệu kỹ thuật lạnh .22 1.1.Vật liệu kim loại 22 1.2 Vật liệu phi kim 25 1.3 Vật liệu cách nhiệt 28 1.4 Dầu bôi trơn 29 Vật liệu cách ẩm hút ẩm 32 2.1 Vật liệu cách ẩm 32 2.2 Vật liệu hút ẩm 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………… ….……………39 TÊN MÔN HỌC: VẬT LIỆU ĐIỆN LẠNH Mã môn học: MH 10 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Được bố trí sau học xong môn học chung sở kỹ thuật điện - Là môn học bắt buộc Mục tiêu mơn học: - Trình bày kiến thức vật liệu kỹ thuật điện vật liệu kỹ thuật nhiệt 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 Nội dung môn học: CHƯƠNG 1: 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 chính: VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN: * Mục tiêu: - Trình bày khái niệm cấu tạo 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; 1.1 Khái niệm đặc tính chất cách điện: 1.1.1 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 1.1.2 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 1.1.3 Tính chất chung vật liệu cách điện: a Tính hút ẩm: - Hút ẩm: Là khả hút ẩm từ môi trường xung quanh + Tác hại:tăng dịng điện rị, tổn hao điện mơi giảm điện áp phóng điện + Biện pháp khắc phục: thực sơn phủ bề mặt điện môi - 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 môi trường có độ ẩm cao + Tác hại: tăng dịng điện rị giảm đáng kể điện áp phóng điện + Biện pháp khắc phục: thực sơn phủ bề mặt điện mơi b 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 - Ngồi chất lỏng nửa lỏng như: dầu, sơn, hỗn hợp chất tráng, tẩm độ nhớt đặc tính quan trọng c Tính chất hố học khả chịu phóng xạ điện mơi: - Khi làm việc lâu dài, không bị phân huỷ để giải 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 môi khác d Hiện tượng đánh thủng điện môi độ bền cách điện: - Khi cường độ điện trường cao giới hạn độ bền cách điện chất điện mơi, 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 môi chỗ đánh thủng, mm e 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 f 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 1.2 Chất cách điện thể khí: 1.2.1 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 1.2.2 Nitơ: Đôi 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 1.2.3 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 800 0C, sử dụng tụ điện, cáp, máy cắt,…một cách có kết 1.2.4 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 môi trường hyđrơ Do làm nguội hyđrơ 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 1.2.5 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: C 7E14; 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 không bóng đèn 1.3 Chất cách điện thể lỏng: 1.3.1 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 - Nhược điểm: Dầu nhạy cảm cao với tạp chất độ ẩm Ở nhiệt độ cao dầu tạo bọt khí sinh độ nhớt, làm cho tính cách điện làm mát giảm sút Dễ cháy cháy phát sinh khói đen, dầu bốc lên hịa lẫn khơng tạo thành hỗn hợp nổ 1.3.2 Dầu tụ điện: - Là loại dầu dùng để tẩm tụ điện giấy, đặc biệt tụ điện động lực để bù trạm phân phối điện - Khi cách điện giấy tụ điện tẩm dầu điện trở cách điện độ bền điện tăng lên Do giảm kích thước, trọng lượng giá thành tụ điện - Các đặc tính dầu tụ điện giống với dầu biến áp Độ bền điện tụ làm khô phải lớn 20 kV/mm 1.3.3 Dầu cáp điện: Được dùng việc tẩm cáp điện lực có cơng dụng làm mát tăng độ bền điện Có nhiều lồi dầu khác nhau: - Loại cáp chứa dầu làm việc điện cao áp 110kV, người ta dùng loại dầu có độ nhớt thấp 3,5 mm2/s Ở nhiệt độ 1000C, nhiệt độ 500C 10 mm2/s, nhiệt độ 200C 40 mm2/s - Loại cáp chứa dầu làm việc điện áp 35kV có vỏ nhơm chì người ta dùng dầu có độ nhớt cao, khơng nhỏ 23 mm2/s nhiệt độ 1000C Để tăng độ nhớt người ta cịn thêm nhựa thơng vào dầu 1.3.4 Điện môi lỏng tổng hợp: Trong năm gần người ta điều chế nhiều loại vật liệu cách điện lỏng tổng hợp có vài tính chất tốt dầu mỏ cách điện: - Hyđrơ cacbon clo hóa - Silic hữu flo hữa 1.4 Chất cách điện hữu cơ: - Trong loại vật liệu cách điện, vật liệu cách điện hữu đóng vai trị quan trọng, tham gia vào hầu hết cách điện thiết bị điện - Người ta gọi hợp chất cacbon với nguyên tố khác chất hữu Cacbon có khả tạo số lớn hợp chất hóa học với nhiều loại cấu trúc phân tử khác Cụ thể cácbon tham gia vào thạo thành chất có “khung” phân tử hình chuỗi xích, hình nhánh mạch vịng Cấu trúc phân tử có ảnh hưởng lớn đến tính chất chất hữu - Một số vật liệu hữu dùng lĩnh vực cách điện chất thấp phân tử, số lượng nguyên tử tham gia vào phân tử chất không nhiều Tuy nhiên số lượng lớn vật liệu cách điện hữu thuộc hợp chất cao phân tử Đó chất có phân tử lớn - Trong tự nhiên ta gặp số vật liệu thuộc vật liệu hữu cao phân tử, chúng có tầm quan trọng lớn kỹ thuật như: tơ tằm, cao su,… - Dựa vào nguồn gốc vật liệu hữu cao phân tử người ta phân thành loại: Loại thứ vật liệu nhân tạo, sản xuất cách chế biến hóa học chất cao phân tử có sẵn thiên nhiên Loại thứ hai có tầm quan trọng lớn kỹ thuật cách điện nhiều ngành kỹ thuật khác Đó vật liệu cao phân tử tổng hợp, chúng sản xuất cách tổng hợp từ chất thấp phân tử - Những hợp chất cao phân tử quan trọng chất hóa học chất trùng hợp hay polime Đó chất mà phân tử chúng coi tổng hợp lượng lớn nhóm nguyên tử có cấu trúc giống - Theo cấu trúc phân tử polime, người ta chia thành nhóm: polime đường thẳng polime không gian Phân tử polime đường thẳng có hình dáng chuỗi xích Trái lại phân tử polime khơng gian phát triển theo nhiều hướng khác - Theo biến đổi tính chất tác dụng nhiệt polime người ta chia thành nhóm: vật liệu nhiệt dẻo vật liệu nhiệt cứng - Các vật liệu nhiệt dẻo nhiệt độ thấp trạng thái rắn, đốt nóng chúng trở thành mềm dẻo dễ biến dạng Chúng hịa tan dung mơi thích hợp Tính chất đặc biệt vật liệu nhiệt dẻo đốt nóng tới nhiệt độ tương ứng với trạng thái dẻo chúng khơng gây biến đổi khơng phục hồi tính chất chúng Các vật liệu nhiệt cứng đốt nóng thay đổi tính chất khơng hồi phục được, chúng bị cứng lại, tính hịa tan tính nóng chảy - Tóm lại, chất cách điện vận hành địi hỏi chịu nhiệt độ cao mà khơng hóa dẻo, không biến dạng giữ độ bền học cao bền vững tiếp xúc với dung môi dùng vật liệu nhiệt cứng Cịn vật liệu nhiệt dẻo co dãn tốt giịn so với vật liệu cứng, bị hóa già nhiệt nhiều trường hợp công nghệ chế tạo vật liệu nhiệt dẻo nóng đơn giản 1.5 Sơn êmay cách điện: 1.5.1 Thành phần chung: Sơn vật liệu có vai trị quan trọng kỹ thuật điện Sơn tạo từ sơn (nhựa, Bitum, dầu khơ…) hịa tan dung mơi hữu cơ, dễ bay Khi sơn bị sấy khô, dung môi bay lại sơn chuyển sang trạng thái rắn tạo thành màng sơn có đặc tính cách điện rắn 1.5.2 Tính chất: Theo cơng dụng chia nhóm: - Sơn tẩm: Dùng để làm vào cách điện xốp (giấy, các-tông, bông, vải…) tẩm cuộn dây dây quấn máy điện thiết bị điện Sơn tẩm lấp đầy lỗ xốp vật liệu cách điện, khoảng rộng vòng dây lớp dây quấn Khi khô vật tẩm trở nên có độ bền điện độ dẫn điện cao trước nhiều Hơn nữa, sơn tẩm cịn làm hạn chế mức độ hút ẩm, thấm ẩm, nâng cao độ bền học cho sản phẩm - Sơn phủ: Dùng để phủ lên bề mặt vật liệu sản phẩm có lớp màng nhẵn bóng, chịu ẩm, độ bền học Sơn phủ làm nâng cao điện trở bề mặt, tăng điện áp phóng điện bề mặt cho sản phẩm, bảo vệ chất cách điện chống lại tác dụng ẩm chất có hoạt tính hóa học xâm thực, đồng thời cải thiện vẻ đẹp bề mặt sản phẩm Sơn phủ có loại phủ trực tiếp lên kim loại như: sơn ê-may, sơn tôn kỹ thuật điện Men màu thuộc loại sơn phủ, cho thêm chất sắc tố vào nhằm cải thiện vẻ đẹp, độ bám dính… - Sơn dán: + Dùng để dán vật liệu cách điện với với kim loại, ngồi khả cách điện cịn cần độ bám dính cao + Theo chế độ sấy người ta chia sơn thành loại sau: Sơn sấy nóng, sơn sấy nguội 1.5.3 Các loại sơn: ... chung sở kỹ thuật điện - Là môn học bắt buộc Mục tiêu mơn học: - Trình bày kiến thức vật liệu kỹ thuật điện vật liệu kỹ thuật nhiệt lạnh - Lựa chọn vật liệu để lắp đặt sửa chữa hệ thống điện lạnh. .. CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC VẬT LIỆU ĐIỆN LẠNH CHƯƠNG VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN Vật liệu cách điện 1.1 Khái niệm đặc tính chất cách điện 1.2 Chất cách điện thể khí ... tính vật liệu để sử dụng mục đích Nội dung mơn học: CHƯƠNG 1: 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