Bài tập vật liệu điện

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CN 170 VẬT LIỆU ĐIỆN Bài tập 1 Ngày giao: 1 1 / 1 /1 4 Ngày n ộ p: 2 5 /1/1 4 Câu 1 Đối với một chất khí lý tưởng, Hệ số ion hóa Townsend thứ nhất,  được xác định bằng công thức sau: Với p = áp suất chất khí (760 mmHg) d= khoảng cách điện cực (cm) E=cường độ điện trường giữa hai bản cực (V/cm) A=14.6 (1/(mm Hg.cm)) B= 365 (V/(mm Hg.cm)) U= điện áp giữa hai bản cực 1.1 Sử dụng công thức xác định  và điều kiện để xảy ra phóng điện Townsend ((exp(d)-1=1), chứng minh rằng đường cong Paschen có hình dạng lý thuyết được cho bởi công thức sau. 1.2 Tìm giá trị điện áp phóng điện nhỏ nhất của không khí giữa hai bản cực kim loại? Nhờ va đập vào bản cực âm cathode, trung bình 100 ion dương sẽ giải phóng 1 điện tử từ cathode. Giá trị của tích số pd khi điện áp phóng điện cực tiểu? 1.3 Trong quá trình sản xuất lớp cách điện 2,0 mm với  r = 2,1, ngẫu nhiên xuất hiện một khe không khí 0,15 mm. Điện áp ion hóa được định nghĩa là điện áp của lớp cách điện tại thời điểm U gi : đi ệ n áp phóng đi ệ n 2 phóng điện xảy ra trong khe không khí. Tính điện áp ion hóa khi điện áp phóng điện trong khe không khí xác định từ đường cong Paschen là 960V? Kết cấu hệ thống được cho ở hình 1. Hình 1. Lớp cách điện với khe hở không khí. a=2,0mm và d=0,15 mm. Câu 2 Khí SF 6 có áp suất cao đóng vai trò quan trọng trong cách điện cao áp, đặc biệt trong các máy cắt. Độ bền điện của khí SF 6 lớn hơn hai lần so với độ bền điện của không khí. Một khoảng cách điện cực như hình 2 được điền đầy khí SF 6 tại áp suất 3 atm. Hình 2. Không gian giữa 02 điện cực được điền đầy khí SF 6 . Trong quá trình phóng điện Townsend trong khí điện âm, dòng điện được xác định theo công thức sau. i o =qN o là dòng liên tục được sinh ra từ cathode do tác động của bức xạ (photoemission)  và  là hàm số của cường độ điện trường và áp suất khí 3 Vì quá trình phóng điện Townsend phát triển rất nhanh khi so với nữa chu kỳ của điện áp 50 Hz, điện áp đặt vào hai bản cực xem như không đổi và bằng với giá trị biên độ. 2.1 Tính điện áp phóng điện trong khí SF 6 theo nguyên lý phóng điện Townsend. (gợi ý biểu thức tìm ra không thể giải được nhưng đáp án là  và  ) 2.2 Tìm giá trị điện áp phóng điện nếu khí SF 6 được thay bằng không khí? Sử dụng dữ liệu ở câu 1. 2.3 Tỉ số giữa điện áp phóng điện trong khí SF 6 và không khí? Câu 3 Hình 3. Lõi dẫn (thanh cái) và vỏ bảo vệ của máy cắt khí SF 6 . Hình 3 biểu diễn mặt cắt ngang của thanh cái và vỏ ngoài của một pha trong máy cắt khí SF 6 ba pha 245 kV. Đường kính ngoài của vỏ (nối đất) là 150 mm. Các dữ liệu khác cho ở phần cuối cùng. Cường độ điện trường trong chất khí trong hệ thống điện cực trụ đồng tâm có đường kính ngoài d y và đường kính trong d i với điện áp giữa hai cực U là: 3.1 Tính đường kính của thanh cái mà giá trị Emax đạt cực tiểu? Tính áp suất của khí SF6 để chịu đựng được điện áp xung 650 kV? 3.2 Thanh cái được bọc bằng epoxy để hệ thống cách điện có thể chịu đựng điện áp thử nghiệm 50 Hz (1 phút), thậm chí chất khí bị ion hóa hoàn toàn. Tính chiều dày của epoxy ở điện áp thử nghiệm 275 kV eff ?. Áp suất của khí là bao nhiêu để không gây ra phóng điện trong SF 6 ? 4 3.3 Tính và vẽ sự phân bố cường độ điện trường giữa hai điện cực tại điện áp vận hành? Tỉ lệ giữa điện áp của epoxy và chất khí? Dữ liệu 4. Độ bền điện của SF6 là hàm của áp suất