TRUONG CAO DANG NGHE CONG NGHIEP THANH HOA KHOA ĐIỆN Soo nent ene Se GIAO TRINH VAT LIEU ĐIỆN
(Ding cho hé Cao ding va Ti rung cấp nghé)
Năm 2015
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, nhu cầu giáo trình dé phục vụ cho việc giảng dạy và học tập tại các
: trường Cao đẳng và trung cấp nghé trén phạm vi toàn quốc ngày một tăng, đặc biệt là
ị những giáo trình đảm bảo tính khoa học, hệ thống, én định và phù hợp với điều kiện
ị thực tế công tác giảng đạy nghề ở nước ta Trước nhu cầu đó, tập thể cần bộ giáo viên
| Khoa Điện tổ chức xây dựng biên soạn, tập hợp và chọn lọc các giáo trình tiên tiến | đang được giảng dạy tại một số trường có bề day truyền thống để xuất bản
i pé nâng cao hơn nữa những hiểu biết về vật liệu kỹ thuật điện, trên cơ sở đó, có | được những biện pháp sử dụng hợp lý và bảo quản tốt các loại vật liệu kỹ thuật điện
Giáo trình biên soạn ngắn gọn, để hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới phù hợp với chương trình khung dao tạo của tổng cục day nghề
Ị Nội dung của giáo trình được biên soạn với 28 tiết lý thuyết và 7 gid thực hành bao gầm các chương:
Chương 1: Khái niệm về vật liệu điện Chương 2: Vật liệu cách điện
Chương 3: Vật liện dẫn điện Chương 4: Vật liệu dẫn từ
Cuốn giáo trình được biên soạn với rất nhiều cố gắng, tuy vậy vẫn không tránh
khỏi những thiết xót nhất định Chúng tôi rắt mong được sự đóng góp ý kiến xây dung
Trang 5i Giáo Trình Vật Liệu Điện
ị MA MON HOC TEN MON HOC THỜI GIAN ( GIỎ) ị MHĐCN 01 04 00 VẬT LIỆU ĐIỆN LT TH TONG SO
25 10 35 MUC TIEU MON HOC
¬
Sau khi hồn tắt mơn học này, học viên có nng lc: ôâ Nhn dng các loại vật liệu điện thông dụng, * - Phân loại các loại vật liệu điện thông dụng, s - Trình bảy đặc tính của các loại vật liệu điện © - Sử dụng thành thạo các loại vật liệu điện
® - Xác định các dang và nguyên nhân gây hư hông ở vật liệu điện
Tính chọn/thay thể vật liệu điện
ĐIỀU KIỆN ĐÉ HỌC MÔN HỌC
s - Có kiến thức về điện của chương trình PTTH
%
® - Môn học này học sau môn học: Lý thuyết mạch, An toàn điện và học song song với
các môn học Vẽ điện, Khí cụ điện MỤC TIÊU THỰC HIỆN
Học xong môn học nay, hoc viên 06 năng lực:
® - Nhận dạng các loại vật liệu điện thông dụng theo tiêu chuẩn đã nêu trong nội dung
bài đã học
*® _ Phân loại các loại vật liệu điện thông dụng theo nội dung bài đã học © Trinh bay diac tính của các loại vật liệu điện theo nội dung bài đã học, © - Sử dụng thành thạo các loại vật liệu điện đúng tiêu chuẩn kỹ thuật
* - Xác định các dạng nguyên nhân Bây hư hỏng ở vật liệu điện trên cơ sở các đặc tính
kỹ thuật
2 Tinh chon/thay thé vật liệu điện đúng yêu cầu kỹ thuật,
Trang 6Tiudug CDNCN Thanh Héa Khoa Dign
pit CUONG NOI DUNG MÔN HỌC
Để thực hiện mục tiêu bài học này, nội dung bao gom
ˆ ~_ Khái niệm về vật liệu điện ~ Vật liệu cách điện
- Vit ligu din điện
- Vật liệu dẫn từ ~ Vat ligu ban din
pANH GIA KET QUA HỌC TẬP MÔN HỌC
Lý thuyết:
ø Bài kiểm tra Ì: Thời lượng 45 phút Đánh giá mức độ tiếp thu của học viên về các
kiến thức: ,
-_ Các khái niệm về vật liệu điện
~_ Công dụng, đặc tính kỹ thuật của vật liệu cách điện - Cach sir dụng, tính chọn và thay thế vật liệu cách điện
ø Bài kiểm tra 2: Thời lượng 45 phút Đánh giá mức độ tiếp thu của học viên về các
kiến thức:
-_ Công dụng, đặc tính kỹ thuật của vật liệu dẫn điện
~_ Công dụng, đặc tính kỹ thuật của vật liệu dẫn từ ~_ Cách sử dụng, tính chọn và thay thế vật liệu nói trên
„ Bài kiểm tra 4: Kiểm tra kết thủc môn học: Thời lượng (45 - 60) phút: Gồm 2 phần:
~ Lý thuyết: Đánh giá kết quả tiếp thu của cả môn học bao gdm tit ca cdc ý trọng
tâm
~_ Thực hãnh: Nhằm đánh giá các kỹ năng của học viên về phát hiện sai lỗi, nguyên nhân gây lỗi và sửa chữa thay thế các vật liệu điện trong các trường hợp xác định,
CAC NGUON LUC CAN THIET DE DAY VA HOC MÔN HỌC VẬT LIỆU:
- Day dẫn điện, đây điện từ các loại Linh kiện bán dẫn
- Giấy, gen, sử, thuỷ tỉnh cách điện các loại
~_ Mạch từ của các loại máy biến áp gia dụng,
~_ Chỉ hàn, nhựa thông, giấy nhám các loại
- Hóa chất dùng để tâm sấy cuộn dây máy điện (chất keo đóng rấn, veo-ni cách
điện )
Trang 7
Gide Trình Vật Liệu Điện
DỤNG CỤ VÀ TRANG THIẾT BỊ:
-_ Bộ đỗ nghề điện, cơ khí câm tay
~_ Tô sấy diều khiển được nhiệt độ
~_ Các mô hình dan trải thiết bị, hoạt động được:
« Thiết bị cấp nhiệt: Nồi cơm điện, bản là, máy nước nóng, lò nướng .Quạt điện,
máy bơm nước
© May bién dp gia dung: Survolteur, dn áp tự động
-_ VOM, Mêgômmet.Thiết bị thử độ bền cách điện
-_ Biến áp tự ngẫu: điều chỉnh tỉnh, điện áp vào 220V, điện áp ra (0 + 400) V (điều
chỉnh được)
HỌC LIỆU:
- Nướng dẫn môn học Pậi liệu điện
-_ Giáo trình lý thuyết
- May điện 1, 2 - Trần Khánh Hà, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1997
-_ Quần đây, sử dụng và sửa chữa động cơ điện xoay chiều và một chiều thông dụng -
Trang 8Trường CHNCN Thanh Húa Khou Điện
MA CHUGNG : CHUGNG I: THO! LUGNG (GIỎ)
MIIĐCN01 0491| KHÁI NIỆM VẺ VẬT LIỆU ĐIỆN it th 04 01 MỤC TIỂU THỤC HIỆN:
Học xong bài học này, học viên có năng lực:
ø Nhận dạng các loại vật liệu điện, đạt chính xác trong mọi trường hợp
ø Phân loại các loại vật liệu điện có trong xưởng trường, đạt chính xác theo cách
phân loại do giáo viên đưa ra i
NOI DUNG:
1, Khái niệm về vật liệu điện
2 Phân loại vật liệu điện
1, Khái niệm về vật liệu điện
1.1 Khái niệm : i
Trong kỹ thuật điện đã chỉ rõ bản chất của dòng điện là sự chuyển rời có hướng của các điện tích trong điện trường Do vậy nghiên cứu vật liệu điện cần phải nghiên
cứu cầu tạo của nó, khảo sát sự tồn tại hay không tổn tại các điện tích trong vật liệu ị
“Trên cơ sở đó ta có thể phân loại được vật liệu điện, biết được tính chất của vật liệu là cách điện, dẫn điện, dẫn từ hay bán dẫn và đồng thời ta biết được ứng dụng của từng loại vật liệu đó trong lĩnh vực điện nói chung, Điện khí hoá - Cùng cấp điện và Điện tử nỏi riêng, i
1.2 Cầu tạo nguyên tứ ị - Nguyên từ là phần tử cơ bản của vật chất Nguyên tứ được cấu tạo bởi hạt nhân
mang điện tích đương và các điện tứ có điện tích âm chuyển động trên các quỹ đạo bao
quanh hạt nhân
+ Nguyên tử gồm hạt nhân tích điện dương ở tâm (t2) và có Z electron chuyén déng xung quanh hạt nhân
+ Hạt nhân bao gồm:
Trang 9
Giáa Trình Vật Liệu Điện
Như vậy, điện tích Z của hạt nhân bằng tông số lượng điện tích của proton - Khối lượng của hạt nhân coi như bằng khối lượng của nguyên từ
Z2+N=A
A: gọi là số khối
Bình thường nguyên tử ở trạng thái trung hoa về điện, số điện tích đương của hạt
nhân bằng số điện tích âm của các điện tử trong nguyên tử Nguyên từ bị mất đi một vài điện từ thì nó sẽ tạo thành ion đương, ngược lại nguyên từ nhận thêm điện tử nó sẽ
tạo thành ion âm
Nguyên tử có thể mất đi hay nhận thêm điện từ là khi nguyên từ bị ion hoá hoặc
bị kích thích, Điều đó có nghĩa là nguyên tử có thể nhận thêm hoặc phát năng lượng,
Đề có khái niệm về năng lượng của điện tử, xét trường hợp đơn giản
của nguyên tử Hydrô, theo bảng tuần hoàn memđêlêép, nguyên tử này được cấu
tạo từ Ï proton và 1 điện từ
Nguyên Nguyên
tr C tử Sĩ
Hình 1.1 : Các lớp điện tử của nguyên từ
Xét trong trường hợp đặc biệt điện tử chuyển động trên quỹ đạo tròn có bán kính
r bao quanh hạt nhân thì nó chịu lực hút của hat nhân
Như vậy : Mỗi điện từ của nguyên từ đều tương ứng với một mức năng lượng
nhất định và dé di chuyển nó tới quỹ đạo xa hơn phải cấp năng lượng cho điện từ Mức năng lượng cung cấp cho điện từ đạt được giá trị nào đó đã điện từ có thé
Trang 10Trưởng CDNCN Thanh Húa Khoa Điện
Năng lượng lon hoá tương ứng với các điện tứ ở các quỹ đạo khác nhau trong củng 1 nguyên từ cũng khác nhau,
Điện tử ở lớp vỏ ngoài cùng ứng với mức năng lượng ion hoá thấp nhất, các điện
tử này được gọi là điện tử hoá trị vì chúng thực hiện liên kết hoá học với nguyên tử
nguyên tổ khác,
Khi điện tử nhận được năng lượng bé hơn mức năng lượng ion hoá, khi đó điện tử sẽ di chuyên tới quỹ đạo xa hạt nhân hơn Ta nói nguyên tứ ở trạng thái bị kích thích, mức năng lượng đó được gọi là mức năng lượng kích thích
Kết luận; Khảo sát cấu tạo nguyên tử clio biết sự tồn tại xuất hiện hay mắt đi của
các điện tử trong nguyên từ (kích thích, ion hoá) để hình thành các ion đương hoặc ion âm Đây là yếu tố cơ bản hình thành dòng điện trơng vật liệu
1.3 Cầu tạo phân từ l
Phân tử được tạo nên tử những nguyên từ thông qua các liên kết phân tử, Trong
vật chất tổn tại các loại liên kết sau:
1.3.1 Liên kết đẳng hoá trị , %
Phân tử được tạo thành do các nguyên từ liên kết với nhau bởi điện tử gốp chung Điều đó có nghĩa là một số điện tử tạo thành chung cho các nguyên từ tham gia liên
kết hình thành phân tứ,
Ví dụ : Phân tử Clo được hình thành bởi mối liên kết giữa hai nguyên tử Clo, mỗi nguyên tử Clo cô 17 điện tử ( Số thử tự 17), xếp thành 3 lớp ( chủ kỳ HD, trong đó lớp
ngoài cùng có 7 điện tử (7 điện tử hoá tr) Hai nguyên tử này được liên kết bền vững với nhau bằng cách cing sir dung chung 2 điện từ, lớp vỏ ngoài cũng mỗi nguyên tử
được bễ xung thêm l1 điện tử của nguyên tt kia, oo oo oe oo, e sCla + øoC19) ———* gsClaŒs 9° @o oo OO 1.3.2 Liên kết len
Liên kết này được xác lập bởi lực hút giữa các ion dương và ion âm
Vật rắn có cấu tạo ion được đặc trưng bởi tính chất khá bền vững về cơ học và nhiệt độ
nóng chảy tương đôi cao
§
Trang 11Gito Trinh Vat Liéu Điện
Vi du : Méi liên kết ion là các loại mudi halgen của kim loại kiểm 1.3.3 Liên kết kim logi
Đạng liên kết tạo nên tỉnh thé rin Kim loại được xem như là một hệ thống cầu
tạo từ các ion đương nằm trong môi trường các điện tử tự do, sức hút giữa các ion
đương và các điện tử tạo nên tính nguyên khối của kim loại Đó là các kiểu liên kết
dưới dang mạng tỉnh thể ( lập phương, thể tâm, điện tâm luc giác)
Sự tồn tại các điện tích tự do làm cho kim loại có tính óng ánh và tính dẫn điện,
dẫn nhiệt cao Tính đẻo của kìm loại được giải thích bởi sự địch chuyển và trượt lên
nhau giữa các lớp ion,
1.4 Khuyết tật trong cấu tạo vật rắn
Các tỉnh thể vật rẫn có thể có kết cầu đồng nhất Sự phá huỷ các kết cấu đồng
nhất và tạo nên các khuyết tật trong vật rắn thường gặp nhiều trong thực tế Những khuyết tật có thể được tạo nên bằng sự ngẫu nhiên hay cố ý trong quá trình công nghệ
chế tạo vật liệu Khuyết tật của vật rẫn là bất ky hiện tượng nào phá vỡ tính chất chu
Trang 121ruòng CDNCN Thanh Hỏa Thoa Điện a 8080606 9 ®® p6 8® 8060990 2 98o60@se ®eeeene ® @8cđ@Go ao
Hình 1.3: Khuyết tật mang tinh thé: a, Nùt trống và ion riêng giữa các nút b, Nguyên tử lạ trong nút của mạng ©, Cấu tạo dạng khối của tỉnh thể đoạn tầng
1.5 Lý thuyết phân vùng năng lượng trong vật rắn
Lý thuyết về phân vùng năng lượng trong vật rắn giúp cho chúng ta giải thích, phân loại các nhóm vật liệu cách điện, dẫn điện và bán dẫn
Nghiên cứu cấu tạo nguyên tử cho thấy: điện tử của nguyên tử có mức năng lượng xác định Mặt khác khí nghiên cứu quang phổ vạch phát xạ của các chất khác nhau ở trạng thái khí chỉ rõ rằng nguyên tứ của mỗi chất được đặc trưng bởi những vạch quang phổ hoàn toàn xác định Điều đó cũng chứng tỏ rằng nguyên tử có những
mức năng lượng xác định
Nguyên tử ở trạng thái bình thường sẽ có mức năng lượng tương ứng với niức
năng lượng của lớp điện từ hoá trị
Khi các điện từ hoá trị được cung cấp năng lượng, đủ dé di chuyén tới quỹ đạo xa hạt nhân hơn thì nguyên từ sẽ ở trạng thái bị kích thích, và có mức năng lượng cao hơn
(mức kích thích)
Khi năng lượng cũng cấp cho điện tử lớn hơn nữa, nguyên (ử sẽ bị ion hoá và có mức năng lượng cao nhất (mức ion hoa)
Như vậy nguyên tử có 3 mức năng lượng khác nhau Sơ đồ minh hoạ sự phân bố các mức năng lượng của nguyên tử như sau;
Trang 13
esr peyrg semester
Gito Trinh Vir Lign Bién Mức lon hoá Giải (vùng) Mức kích thích —————— “===——— ving heron Mức bình thường so = 2ao9ơœ TT Các điện từ —-*
Hình 14: Các mức năng lượng cũa nguyên tữ
Khi chất khí hoá lỏng và sau đó tạo nên
: : w
mang tinh thê của vật rắn Lúc này các nguyên | Vũng dẫn tử kề bên nhau, do tác dụng lẫn nhau giữa các
nguyên tử các mức năng lượng bị xê dịch và ,
cae pe Aw Vũng câm hình thành giải (vùng) năng lượng
N pene ae At đế: nổi A ; L_ Ÿ mm
Ở nhiệt độ tuyệt đối 0°K, do không có San 5955226 } Vũng hoá tị
năng lượng của chuyển động nhiệt nên vùng Ôn 66g] ——————— -~ >
năng lượng bình thường của nguyên tứ được gọi là vùng hoá trị Khi nguyên tứ bị ion hoá, điện từ hoá trị trở thành điện tử tự do, nguyễn từ có mức năng lượng cao nhất, vùng năng lượng này được gọi là vùng rỗng (vùng tự do) Vùng năng lượng ở giữa vùng đầy và vùng rỗng được gọi là vùng cấm Và ta có sơ đỗ phân bố vùng năng lượng vật rẫn như hình bên
Tuy theo chiều rộng của vùng cẩm Aw, vật liệu được phân loại theo tính chất dẫn điện
2, Phan loại vật liệu cách điện
2.1 Phân loại theo khả năng dẫn điện
2.1.1 Chất điện môi
Là chất có vùng cấm rộng tới mức ở điều kiện nhiệt độ bình thường các điện từ hoá trị, tuy được cung cấp thêm năng lượng của chuyển động nhiệt vẫn không thể di
chuyến tới vùng rỗng để trở thành điện tử tự do
2.1.2 Vật đẫn : Là chất có vùng đầy nằm sắt với vùng rỗng, các điện từ hoá trị trong
ving day có thé chuyển động một cách dễ dàng tới vùng rỗng để trở thành điện từ tự do Như vậy vật dẫn có tính dẫn điện cao
2.1.3 Bản dẫn điện: Là chất có chiều rộng đãi cắm ( Aw) bé Aw = (02 +1,5 ev) nén
ngay ở nhiệt độ bình thường một số điện từ hoá trị trong vũng đầy dưới tác động của
Trang 14
Trường CðNCN Thanh Hóa Khoa Điện
chuyển động nhiệt đã có thể di chuyển tới vùng rỗng để trở thành các điện từ tự do và hình thành tính dẫn điện của vật liệu
Như vậy, tính dẫn điện của bán dẫn điện là phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ cảng
cao thì số lượng điện từ tự do cảng nhiều và điện dẫn của bán dẫn điện cảng lớn
Với khái niệm trên ta mình hoạ vật liệu bằng sơ đỗ phân bố năng lượng Vũng dẫn Vùng cắm Vung day a) og, ¬
Chất điện môi Chất dẫn điện Chất bán dẫn
Hình 1.5: Biểu đồ phân bố năng lượng
, `
Trong chất bán dẫn điện khi 1 điện tử nào đó thoát khỏi vùng đầy thì tại đó hình
thành 1 lỗ trống Lễ trống này lập tức được lấp đầy bởi các điện tử của nguyên tử lân cận và điện tử này sẽ để lại 1 lỗ trống mới, lễ trống mới đó cũng sẽ bị lấp đầy bởi điện
từ cua nguyên tử lân cận khác cử như vậy, sẽ hình thành những cặp "điện tử -lễ trắng
" trong chất bán dẫn điện Khi đặt chất bán dẫn điện vào trong điện trường, dưới tác
dụng của điện trường các lỗ sẽ di chuyển theo chiều của điện trường giống như các
điện tích dương còn các điện tir sé di chuyển theo chiều ngược lại, cả 2 chuyển động
này đều góp phần hình thành tính đẫn điện của chất bán dẫn điện
2.2 Phân loại vật liệu điện theo từ tính
Theo từ tính người ta phân vật liệu thành nghịch từ, thuận từ và dần từ
- Nghịch từ là những chất có độ từ thấm H < 1 và không phụ thuộc vào cường độ từ trường bên ngoài Loại này gồm có hydrô, các khí hiếm, đa số các hợp chất hữu
cơ, muối mỏ và các kim loại như: đồng, kẽm, bạc, vàng, thuỷ ngân, gali
Trang 15z > Giáo Trình Vật Liệu Điện
Nghịch từ và thuận từ có độ tứ thâm xdp xi bing 1
- Chất dẫn từ là những chất có độ từ thẳm H >> Ï và phụ thuộc vào cường độ từ trường bên ngoài Loại này gồm có sắt, niken, coban, và các hợp kim của chúng; hợp
kim crém va mangan, gadonolit, pherft có các thành phẫn khác nhau
2.3 Phân loại theo trạng thái vật thể
a Vat ligu thé rin:
b Vat ligu thé long:
e Vật liệu thể khí ( hoặc hơi )
Trang 16
Trudug CDNCN Thank Hoa Khoa Dién
MÃ CHƯƠNG CHƯƠNG 2: THỜI LƯỢNG (GIỜ) MHDCNUI 04 02 VẶT LIỆU CÁCH ĐIỆN It th
10 92
MỤC TIỂU THỰC HIỆN:
Học xong bài học này, học viên có năng lực:
sø Nhận dạng các loại vật liệu cách điện, đạt chính xác trong mọi trường hợp,
© Phin loại các loại vật liệu cách điện có trong xưởng trường, đạt chính xác theo cách
phân loại do giáo viên đưa ra
s Trinh bảy các đặc tính của các loại vật liệu cách điện có trong xưởng trường theo
nội dung bài đã học `
¢ Sit dung thành thạo các loại vật liệu cách điện có trong xưởng trường đúng yêu cầu kỹ thuật
ø Xác định các dạng hư hỏng ở các loại vật liệu cách điện có trong xưởng, chính xác 90% theo các trường hợp đo giáo viên đưa ra
e Xác định các nguyên nhân gây ra hư hỏng ở các loại vật liệu cách điện có trong xưởng, chỉnh xác theo các trường hợp do giáo viên đưa ra
e Tinh chon/thay thé vật liệu cách điện ở các thiết bị có trong xưởng trường đúng yêu
cầu kỹ thuật NOI DUNG:
I, Khái niệm và phân loại vật liệu cách điện 2 Tỉnh chất chung của vật liệu cách điện
4 Tính chọn vật liệu cách điện 5 Hư hỏng thường gấp
6 Mộtsố vật liệu cách điện thông dung
1 Khái niệm và phân loại vật liệu cách điện
1.1 KHiái niệm
Vật liệu cách điện ( điện môi) là các chất mà trong điều kiện bình thường không
Trang 17ch eo hu we Giáa Trình Vật Liệu Điện
Điện môi là vật liệu cách điện( phi kim loại) có cấu trúc lưỡng cực điện tự nhiên
hoặc nhân tạo ở mức độ phân tử hoặc nguyên tử 1.2 Phân loại vật liện cách điện
1.3.1 Phân loại theo trạng thải vật lý ta có:
+Vật liệu cách điện thể khí +Vật liệu cách điện thể lỏng +Vật liệu cách điện thể rắn
Vật liệu cách điện thể khí và thể lông luôn phải sử dụng với vật liệu cách điện ở thé rin thi mới hình thành được cách điện vì các phần từ kim loại không thé giữ chặt
được trong không khí
Vật liệu cách điện rắn còn được phân thành các nhóm: cứng, đản hồi, có sợi,
băng, màng mỏng
Giữa thể lòng và thé rin can có một thể trưng gian Bọi là thể mềm nhão nh:
các vật liệu có tính bôi trơn, các loại sơn tắm 1.22 Phân loi theo thành phan hod hoe:
Theo thanh phần hoá học, người ta phân ra: vật liệu cách điện hữu cơ và vật liệu cách điện vơ cơ, `
đ) tật liệu cách điện hữu cơ? chia thành hai nhóm: nhóm có nguồn gốc trong thiên
nhiên và nhóm nhân tạo
+ Nhóm có nguồn pốc trong thiên nhiên sử dụng các hợp chất cơ bản có trong
thiên nhiên, hoặc giữ nguyên thành phần hoá học như : cao su, lụa, phip, xentuld + Nhóm nhân tạo thường được gọi là nhựa nhân tạo gồm có: nhựa phênon,
nhựa amino, nhựa polyeste, nhựa epoxy, xilicon, polyetylen, vynyl, polyamit
b) Vật liệu cách điện vô cơ: gồm các chất khi, các chất lông không cháy, các loại vật
liệu rắn như gém, sử, thuỷ tỉnh, mica, amiăng
1.2.3 Phân loại theo tĩnh chịu nhiệt
Phân loại theo tính chịu nhiệt là cách phân lôặic bản, phô biến vật liệu cách điện ding trong kỹ thuật điện Khi lựa chọn vật liệu cách điện, đầu tiên cần biết vật liệu có tính chịu nhiệt theo cấp nảo người ta đã phân vật liệu theo tính chịu nhiệt theo
Trang 18Trudng CUNCN Thanh Hoa Nhoa Điện Băng 2-1: Phân loại vật liệu theo tính chịu nhiệt Cap Nhiệt độ Các vật liệu cách điện chủ yêu cách cho phép diện ÓC
Y 90 Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su, gỗ và các vật liệu tương tự không
tâm nhựa, các loại nhựa polyetylen, PVC, polystinol, anilin,
abomit
A 105 Giấy, vải, sợi, lụa trong dâu, nhựa polyeste, cao su nhân tạo, các Ị loại sơn cách điện có dau làm khô
B 120 Nhựa tráng polyviny!phocman, polyamit, epoxi, giấy ép hoặc vải ép có nhựa phendfocmadehit (gọi chung là bakelit giấy) Nhựa | melaminfecmandehit có chất động xenlulo Via có tham polyamit,
nhựa polyamit, nhựa phênol- phurphurol có độn xenlulo,
B 130 Nhựa polyeste, amiăäng, mica, thuỷ tinh có chất độn Sơn cách điện có dầu làm khô dùng ở các bộ phận tiếp xúc với không khí
Sơn cách điện alkit, sơn cách điện từ nhựa phênol Nhựa
phênolphurol có chất độn khoáng, nhựa epoxi, sợi thuỷ tỉnh, nhựa
melaminfocmandehit
F 155 Sợi amiäng, sợi thuỷ tinhcó chất kết dính H 180 Xilicon, sợi thuỷ tỉnh, mica có chất kết dính,
Cc >180 Mica không có chất kết dính, thuỷ tỉnh, sử, polytetraflotylel, polyménclortrifloctylen
2 Tinh chất chưng của vật Hiệu cách điện ự
Khi lựa chọn, sử dụng vật liệu cách điện cần phải chủ ý đến không những các
phẩm chất cách điện của nó mà còn phải xem xét tính én định của những phẩm chất này dưới tác dụng cơ học, hoá, lý học, tác đụng của môi trường xung quanh gọi
chung là các điêu kiên vân hành tác đông đến vật liêu cách,điện,.Dưới tác đông của
Trang 19tông các : vải ựa amit, Gia Trình Vật kiện Điện
điều kiện vận hành, tính chất của vật liệu cách điện bị giảm sút liên tục, người ta gọi
đó là sự lão hoá vật liệu cách điện Do vậy, tuổi thọ của vật liệu cách điện sẽ rất khác
nhau trong những điều kiện khác nhau 2.1.Tinh hút âm cũa vật liệu cách điện
* Tinh hút Âm là khả năng cho hoi 4m xuyên thấu qua vật liệu cách điện Khí
vật liệu bị thắm ấm thì tính năng cách điện của nó giảm Nếu vật liệu không thấm
nước sẽ hấp thụ trên bề mặt một lượng nước hoặc hơi nước
Căn cử vào góc biên dính nước 6 của giọt nước trên bề mặt phẳng của vật liệu, người ta chia vật liệu cách điện hấp phụ tốt và hấp phụ yếu
Vật liệu hấp phụ tốt sẽ dễ bị phóng điện, đồng đò lớn do sự hấp phụ của vật liện
cách điện phụ thuộc vào loại vật liệu, kết cấu của vật liệu, áp suất, nhiệt độ, độ Âm
của môi trường
Qua phân tích, ta thấy rằng tính hút ẫm của vật liệu cách điện không những nhụ thuộc vào kết cấu và loại vật liệu mà nó còn phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suit va độ
ẩm của môi trường làm việc Nó sẽ làm biển đổi tính chất ban đầu của vật liệu dẫn
đến lão hoá và làm giảm phẩm chất cách điện của vật liệu, tgõÏ, có thể dẫn đến phá hỏng cách điện đặc biệt là đối với các vật liệu cách điện ở thể rắn để hạn chế nguy hại
do hơi dm đối với vật liệu cách điện cần sử dụng các biện pháp sau đây:
* Sdy khé va sly trong chân khơng để hơi âm thốt ra bên ngoài
*_ Tấm các loại vật liệu xốp bằng sơn cách điện Sơn tắm lắp đầy các lễ xốpkhiến
cho hơi Âm một mặt thốt ra bên ngồi, mặt khác lim ting phẩm chất cách điện của vật liệu
* Quét lên bề mặt các vật liệu rắn lớp sơn phủ nhằm ngăn chặn hơi ẩm lotk vào bên trong
* Tăng bề mặt điện môi, thường xuyên vệ sinh bé mit vật liệu cách điện, tránh
bụi bắn bám vào làm tăng khả năng thấm âm có thể gây phóng điện trên bề mặt
2.2, Tinh chất cơ học cũa vật liệu cách điện
Trang 20
Trường CĐNCN Thanh Hóa Khoa Điện
Trong nhiều trường hợp, thực tế, vật liệu cách điện còn phải chịu tải cơ học Do đó khi nghiên cứu vật liệu cách điện cần xét đến tính chất cơ học của nó,
Khác với vật liệu dẫn điện kim loại có độ bền kéo, nén và uốn, hầu như gần bằng
nhau, Còn vật liệu cách điện, các tham số trên chênh lệch nhau khá xa Căn cứ các độ bền nây, người ta tính toán, chế tạo cách điện phù hợp với khả năng chịu lực tốt nhất
của nó, Ví dụ: thuỷ tỉnh có độ bên nền đụ= 2.10'kG/em trong khi độ ban kéo a=
5.10°kG/em? Vi thế thuỷ tỉnh thường được dùng lâm vật liệu cách điện đỡ,
Ngoài ra, khí chọn vật liệu cách điện cũng cần phải xét đến khả năng chịu va đập, độ rắn, độ giãn nở theo nhiệt của vật liệu đặc biệt chú ý khi gắn các loại vật liệu cách điện với nhau cần phải chọn vật liệu có hệ số giãn nở vì nhiệt gần bằng nhau
2.3, Tính chất hoá học của vật liệu cách điện
Độ tín cậy của vật liệu phải được dam bảo khi làm việc lâu dài nghĩa là không bi phân huỷ để giải thoát ra các sin phẩm phụ và không ăn môn lim loại tiếp xúc với nó, không phản ứng với các chất khác (ví ‘du: khi, nước, axÍt, kiềm, dung dich
muối ) Độ bền đối với tác động của các chất này ở các vật liệu cách điện khác nhau
thì rất khác nhau
Khi sản xuất các chỉ tiết có thể gia công vật liệu bằng những phương pháp hố
cơng khác nhau — dính được, hoà tan trong dung dich tạo thành sơn
Độ hoà tan của vật liệu rẫn có thể đánh giá bằng khổi lượng vật liệu chuyển sang dung dịch trong một đơn vị thời gian từ một đơn vị điện tích tiếp xúc giữa vật
liệu với dung mơi Ngồi ra người ta còn đánh giá độ hoà tan theo khối lượng lớn nhất của chất có thể hoà tan trong dung dịch
Dễ hoà tan nhất là các chất có bản chất hoá học gin voi dung môi và chứa các nguyên tử giếng nhau trong phân từ Các chất lưỡng cực dễ hoà tan hơn trong chất lông lưỡng cực, các chaaks trung tính trong chất lòng trung tính Ví dụ, hyárô cácbon không cực hay cực tính yếu (paafin, cao su) đễ hoà tan trong hydré các bon long như:
xăng,
Khí tăng mức trùng hợp thì độ hoà tan giảm Khi tăng nhiệt độ thì độ hoà tan
tăng lên
Trang 21Do ing độ hat le ip, ch mB ới ch fn 4 Eos { ị Giúa Trình Hật Liệu Điện
3 Hiện trợng đánh thũng điện môi và độ bần cách điện
3.1, Tổn hao điện môi
Khi sử dụng các linh kiện và thiết bị điện cần phải quan tấm đến vấn dé tén hao điện môi, đặc biệt khi chúng làm việc ở điện áp hoặc tần số cao Phần điện năng tiêu hao đễ các hạt điện tích thắng được lực liên kết khi chuyển động trong điện môi tưới
tác dụng của điện trường bên ngoài gọi là tốn hao điện môi
Phần năng lượng này chuyển thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, hoá năng, ánh sáng trong đó chủ yếu là nhiệt năng
Tén hao điện môi được đặc trưng bằng suất tôn hao điện môi, đó là công suất tốn
hao tinh trong 1 đơn vị thể tích của điện môi ở điện áp xoay chiều người fa thường
dùng góc tốn hao điện môi ö và ứng với nó là tpồ
Góc tốn hao điện môi là góc phụ của góc lệch pha @ giữa vector dong dién I va điện áp trong điện môi Và như vậy với điện môi lý trởng thì @=90,dođó 8=0
Công suất tiêu tán năng lượng trong điện môi để biển thành nhiệt sẽ càng nhiều khi góc lệch pha œ cảng nhỏ, lúc đó góc tổn thất điện môi 8 và tg6 sé lớn
Néu tén hao điện môi của vật liệu lớn quá mức cho phép thì sẽ làm cho vật liệu
đỏ trở lên nóng quá và có thể bị phá huỷ do nhiệt độ 3.2 Các đạng tốn hao điện môi
Tuỷ thuộc vào đặc điểm cấu tạo và bản chất vật lý của từng loại mỗi chất ta có
thể chia làm 4 dạng tốn hao chính
4) Tôn hao điện môi do phân cực : Thường xây ra đối với các chất có cầu tạo lưỡng
cực và các chất điện môi có cầu tạo ion đàng buộc không chặt chẽ (thường là điện môi
lỏng)
)) Tôn hao điện môi dø điện dẫn dò : Thường xây ra đối với các chất điện môi có
điện dẫn khối và điện dẫn mặt lớn đáng kể
Trang 221iưởng CDNCN Thanh Hỏa Khoa Dién
d) Tén hao điện môi do kết cầu điện môi không đồng nhất: Được gây lên bởi các tạp
chất ngẫu nhiên hoặc do các thành phần riêng biệt được chủ động đưa vào chất điện
môi để lâm biến đổi thuộc tính của nó theo yêu cầu định trước ( điện mỗi rắn)
3.3 Sự phóng điện trong chất điện môi( độ bền cách điện)
Khi cường độ điện trường trong điện môi đù lớn lực điện trường tác dụng lên các điện tử, có thé hút các điện tử ra khỏi mắt liên kết với hạt nhân trở thành điện tử tự do độ dẫn điện của điện môi tăng lên, lâm cho điện môi trở thành dẫn điện đó là hiện
tượng đánh thủng chất điện môi điện môi bị mất hoàn toàn khả năng cách điện mà trở
thành môi trường dẫn điện
Trị số điện áp di để đánh thủng điện môi được gọi là điện áp đánh thủng
Kỹ hiểu : Ủa
Trị số tương ứng với cường độ điện trường tại đó xây ra hiện tượng đánh thủng chất điện môi được gọi cường độ đánh thủng hay còn gọi là độ bền cách điện của chất điện môi, Ỳ
U
Kỹ hiệu: Eu=Us (+X) an d mm
Trong đó: d là độ dày vật liêu tại chỗ vật liệu bị đánh thủng, d = mm, Ủy = kv
Cường độ đánh thủng chất điện môi còn phụ thuộc vào trạng thái của vật liệu cách điện như độ ẩm, nhiệt độ, ánh sảng v.v
Để đảm bảo cho điện môi lâm việc tốt, cường độ điện trường đặt vào điện môi không
vượi quá giới hạn cho phép gọi là cường độ cho phép ( Ecp) Thông thường trị số Ecp nhỏ hơn E„, hai đến ba lần
Eq ke Eep (2.2)
(Ky: 14 b6 56 an todn, thudng [dy = (2 +3 lần)
Căn cứ vào độ dày(đ) của điện môi có thể xác định trị số điện áp đánh thing Uy va
Trang 23H iE tap liện rtự lên trở ing Tất “a G0 TT Tnhh E0 0 0001700010 2402 Giáo Trình Lật Liệu Diện Tố Usp Bop 6 (24) Băng 2-2: Các thông số đặc trưng của một số vật liện cách điện thường gặp Eg(kV/em E P(Ocm) Vật liệu Giấy tâm dâu 100+250 3,6 Không khí 30 1 Vai son 100 +400 3+4 107 +10" Đá hoa 30 +50 7+8 108 +1011 Pharaphin 200 +250 2+2,2 10 S10 Polyetylen 500 2425 10+ 105 Cao su 150+ 200 3+6 107+ 10" Thuỷ tỉnh 100 +150 6+10 10” Thuỷ tỉnh hữu cơ 400 +500 3 10 xi0 Vải thuỷ tính 300 + 400 3+4 5.10" Mica 500 +1000 5,4 5.10% +10" Dau s6vén 150 5,3 5.10 + 510" Dau bién ap 50+180 2+2/5 10% = 19" Str 150 +200 5,5 10710" Ebonit 600 = 800 3435 10° 10" Các tông cách điện 80+120 335 10+ 10"
Ví dụ: xác định điện áp cho phép và điện áp đánh thủng của một tắm các tông cách
điện có bề day d= 0,15cm dp sat vao hai điện cực, cho biết hệ số an toàn bằng 3
21
Trang 24Trường CDNCN Thanh Hóa Khoa Điện Giải Cường độ đánh thủng của các tông cách điện lấy trung bình: Ea= 100kV/em ta có điện áp đánh thủng theo (2.2): Use End = 100% 0,15 =15kV dién dp cho phép:
Uep® Usy! Kar 15/3= 5kV *Nguyên nhân của sự đánh thủng:
- Đải với điện môi khí : Khi cường độ điện trường tăng cao hiện tượng ion hod do va chạm hoặc ion hoá quang tăng nhanh
- Đi với điện môi chất lỏng: chủ yêu do sự tồn tại của tạp chất chứa trong chất lỏng,
- Đắi với điện môi rắn: do quả trình điện bay nhiệt xuất hiện dưới sự ảnh hướng của điện trường mà chất rắn dễ bị phóng điện chọc thủng
3.4 Độ bền nhiệt của vật liệu cách điện
Tính chịu nhiệt của vật liệu cách điện là khả năng chịu tác dụng của nhiệt độ cao và sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ Mỗi loại vật liệu cách điện chỉ chịu được một nhiệt độ nhất định ( tức có độ bền chịu nhiệt độ nhất định) Độ bền chịu nhiệt được xác
định theo nhiệt độ lâm thay đổi tính năng của vật liệu cách điện
Đi với vật liệu cách điện vô cơ, độ bên chịu nhiệt được biểu thị bằng nhiệt độ mà nó có sự biến đổi rõ rệt các phẩm chất cách điện như tốn hao tg6T, điện trở cách
điện giảm sút
Đồi với vật liệu cách điện hữu cơ, độ bền chịu nhiệt là nhiệt độ gây nên các biến
đạng cơ học, những biến dạng nảy đương nhiên sẽ dẫn đến sự suy giảm các phẩm chất
cách điện của nó,
Về mặt hoá học, nhiệt độ tăng sẽ dẫn đến tốc độ phản ứng hoá học tăng xảy ra
trong vật liệu cách điện tăng ( thực nghiệm cho thấy tốc độ phản ứng hoá học tăng
dạng hàm mũ theo nhiệt độ) Vi vậy, sự giảm sút phẩm chất cách điện của vật liệu gia
tăng rất mạnh khí nhiệt độ tăng quá mức cho phép
22
Trang 25me : ee 2P mr h Giáa Trình Lật Liện Điện #
= Bởi thể, uỳ ban kỹ thuật điện quốc tế TEC( International Electrical Comnission)
đã phân loại vật liệu cách điện theo nhiệt độ làm việc lớn nhất cho phép ä có : 4 Tính chọn vật liệu cách điện
ị ~ Chọn theo độ bền nhiệt ị ~ Chọn theo độ bền cơ
ị ~ Chọn theo khả năng cách điện ( điện trở cách điện )
ị ~ Chon theo cường độ đánh thủng cho phép Điện ấp đánh thùng cho phép ị 5 Hư hồng thường gặp
~ Quá điện áp, cường độ điện trường tăng cao
ova : - Bị lão hóa ( cách điện bằng nhựa PVC, dầu máy BA, sơn tắm cách điện ) ị ~ Bị ăn mòn, bị cháy ( gidy, bìa các tông, sợi vải .)
| ~ Bị nứt, tách, rễ ( sânh, sử, thủy tỉnh )
„ 6 Một số vật liệu cách điện thông dụng
của 6.1 Vật liệu sợi
Người ta dũng những phương pháp gia công: Kéo sợi và đệt các nguyên vật
liệu có xơ dài đến sản xuất ra vải dét Vải khác giấy ở chỗ có kết cấu đã hoàn toàn
cao ị được xác định do sự đan sợi, trong gidy thì các xơ được sếp lại với nhau một cách lộn
nột xên không theo quy luật Trong cùng các điều kiện như nhau thì vật liệu đệt có độ bền
xác cơ cao hơn giấy va giấy tim, nhất là khí bị udn, bị mài mòn và khí bị Âm, độ bên không bị giảm quá nhiều, nhưng vật liệu dét chưa tâm hay đã được tâm lại dất tiền hơn
và độ bên điện nhỏ hơn ‘
độ Trong kỹ thuật cách điện người ta dùng sợi tết để làm cách điện cho đây dẫn và
ich đây cáp mềm bằng phương pháp quấn và tết Vải và băng được dùng để bảo vệ phần
cách điện chủ yến của máy điện và thiết bị điện chống lại các tác dụng có từ phía ién ngoài vào Vải còn được dùng vào việc sản xuất vải sợi cách điện và chit déo nhiều
hất lớp loại téctolít, ống lồng cách điện trong máy biến áp cao ấp
6.1.1 Vài và bông bằng sợi bông: Trong kỹ thuật điện người ta dùng loại vải được đệt
ra theo kiểu đơn giản nhất như vài phin uốn (sifon) dày 0,15 mm, vai min
Trang 26
Tiwéng CDNCN Thank Hoa Khoa Dién chiều rộng từ 10 đến 68 mm ửng lực kéo đứt của băng có chiều ngang 20 mm không
được nhỏ hơn các trị số sau đây: loại băng nhám — 26 KG, loại băng mỏng — 19 KG và loại băng mịn - 9,5 KG, độ đãn đài khi đứt của bãng nhám không nhỏ hơn 9%, của
băng mông — 5% và băng mịn -4%
q) Lụa tơ tầm tự nhiên: Người ta kéo tơ từ kén của những con tim được nuôi bằng
lá dâu Lựa cách điện có chiêu dày 0,07 — 0,08 mm, vì vậy có khả năng tạo ra lớp
mang mong Lua cach dién tơ tầm đẹp, bền hơn vải bông, song đất tiền hơn
b) Lụa nhận tạo: Loại tơ nhần tạo chính là tơ visco và tơ axetat thu được bằng cách
chế biến các estexeniulơ, Bề ngồi cả bai loại tơ nói trên đều giống tơ tự nhiên, nhưng
sợi của chùng lại to như sợi bông Tơ visco không có gì ưu việt hơn xơ bông về đặc tính cách điện, nhưng tơ axetat thì trội hơn sợi bông và cả tơ tự nhiên nữa
6.1.2 Vật liệu bằng xơ tổng hợp: Các vật liệu làm bằng xơ tổng hợp có các loại sau
day: polietilentraftalat (lapsan, terilen, terin, dacron v.v.), poliamit (capron, dideron, nilon,
amit ), polietilen, polistirol, polivinylclorit (clorin}và politetrafloetylen
Xơ tổng hợp có độ bền nhiệt, độ háo nước, các đặc tính cơ và các đặc tính cách
điện khác nhau là do bản chất hố học và cơng nghệ chế tạo ra xơ
Trang 27tông Gvà của dang lớp cách tưng đặc i sau ‘lon, 'sách ¡ dứt Gido Trinh Hật Liệu Điện
Hiện nay, trong các loại xơ tống hợp có sử dụng capron vào kỹ thuật cách điện nhiều nhất Sử dụng capron thay cho lựa tự nhiên và sợi bông đem lại hiệu quả kinh tế cao vì rẻ tiền và tính chất cách điện tốt Loại xơ nitron lả polime của acrinitryl có độ
bền cơ, độ đàn hồi và độ chịu nhiệt cao (nhiệt độ hóa đéo của nó trên 235%) 6.13 Giấp và cíctông
Giấy và các tông là những vật liệu hình tắm hoặc quấn lại thành cuộn có cầu
tạo bằng xơ ngắn, thành phần chủ yếu là xen lu lô Người ta thường đùng gỗ xen Iu 16
vẻ tiền để sản xuất giấy Trong khí sản xuất giấy cần tách các tạp chất ra khôi 26, bing
cách nghiền vụn gỗ ngân trong dung dịch hoá học, sau đó rữa sạch xen Iu 16 đã nấu để tách tạp chất ra và giữ lại xen In lô tỉnh khiết, Bột xen lụ lô chứa trong nước sau khi được gia công cơ khí, được rót trải ra thành một lớp trên mặt lưới chuyển động liên tục trên máy làm giấy Nước thoát ra qua các mắt lưới, còn lớp bột giấy được ép chặt
lại và sdy khô khi đi qua các trục cán, cuối cùng thu được giấy thành cuộn Chúng ta
sẽ xem xét một số loại giấy có công đụng lớn đối với kỹ thuật điện
a) Giấp cáp: Giấy cáp được dùng làm cách điện của cáp điện lực, có các ký hiệu sau:
K ~ 080; K ~ 120; K ~ 170; KM ~ 120; KB - 030; KB - 045; KB ~ 080; KB ~ 120; KB ~ 170; KB - 240; KBY ~ 150; KBY — 120; KBM — 080; KBM — 240 Trong ký hiệu K — thuộc về cáp; M— nhiều lớp; B - điện áp cao; Y - được ép chặt; còn các số
là định mức chiều cao
Giấy cáp không được ép có khối lượng riêng từ 0,76 đến 0,78 G/cmẺ, còn các
giấy ép thì đạt tới 1,09 ~ 1,10 G/emẺ Các giấy ép có hằng số điện môi cao hơn những
loại giấy không ép: z của các loại giấy khi được tắm bằng dầu mỏ có
trị số 4,3 (Đối với giấy ép) và 3,5 (Đối với giấy không ép) Trị số tgõ của giấy (ở tần số 50 Hz và nhiệt độ 100°C) không được lớn hơn các số liệu sau day:
Đối với giấy khô: KB và KBY là: 0,0025 — 0,0027, KBM ~0,0023—0.0024
Đối với giấy có tâm dầu: KB và KBY ~ 0,0037, KBM ~ 0,0030 ~ 0,0032
Vì chất cách điện của cáp có tắm chất nhớt bị hoá gia nén loai cáp này chí làm việc lâu đài trong điện trường có cường độ thấp: 3 ~ 4 kv/m Các loại nay chi đừng với điện áp,không vượt quá,35.kv, Với điện án cao hơn người ta sử dụng cán dẫn và cáp 25
Trang 28Trường CDNCN Thanh Hóa Khoa Điện
nén khí, cường độ điện trường lâm việc trong các loại cáp này có thể lầy bằng 8 — 10 kw/mm
b) Giấy cáp điện thoại: Loại giấy này được chế tạo với chiều dày 0,05 mm và có các
mâu khác nhau, dùng để làm chất cách điện cấp điện thoại và chất đệm trong việc sản
xuất mí ca,
© Giấy tự điện: Loại giấy này khi đã được tâm làm điện môi cho tụ điện giấy, có hai loại giấy làm tụ điện: KOH - là loại giấy làm tụ điện thông thường và silicon là loại giấy làm tụ động lực Khối lượng riêng của giấy tụ I là § ~ 10G/cmỶ, giấy tụ II là: 1,17
— 1,25 Glem* Chidu day định mức tính bing micron, nhãn loại i: 7, 8,9, LL, 12, 13,
15, 22 và 30, của giấy nhãn loại II: 4,5 6, 7, 8, 10, 12, 15, 22 và 30 Giấy làm tụ điện được sản xuất thành từng cuộn có chiều rộng từ 12 đến 750 mm
Bang 2.4: Mét số đặc tính cũa giấy làm tụ điện Các đặc tính Loại và nhãn hiệu KOH-I KOH-I Silicon- | Sileon-l | Silicon-2 0,8 Điện áp đánh thủng của 430 450 420 460 490 giấy khô, V không nhỏ hon, Tgổ của giấy khô, không quá: 00016 | 0/0018 | 0/0009 | 00012 | 0/0015 A 0, 660 00028 | 0,0035 | 0,0010 | 0,0015 | 09,0020 6 100°C
86 lượng điểm có tap 100 130 19 15 30 chất dẫn điện trên Im?
không quá
Giấy có khối lượng cao được dùng trong các tụ điện làm việc đưới điện áp một
chiều vì trong trường hợp này không những nó có trí số độ bền điện ngắn hạn và dải
26
Trang 29
ó các 3c sain có hai ä loại 24,17 2, 13, idién licon-2 490 ,0015 0020 30 một là đài, Giáa Trình tật Liệu Điện
hạn cao mà còn có lợi về cả điện dung C Loai giấy kêm có tgổ nhỏ và độ bền điện dài hạn cao hơn khi làm việc đưới điện áp xoay chiều, vì vậy nó được dùng trong các tụ điện làm việc đưới điện ấp xoay chiều,
Khi tính đến hiện tượng hoá già của giấy tâm dưới tác dụng lâu dài của điện
trường, cường độ điện trường làm việc trong tụ điện giấy có tắm bằng chất lỏng
thường lấy bằng 25 — 35 kV/mm với điện áp một chiều và lấy 12 ~ 15 KV/mm với điện áp xoay chiều tần số 50Hz
4) Giấp bằng múea: Loại giấy này được dũng lâm nền trong sản xuất băng mica cách điện, nó dược chế tạo bằng sơ đài sợi thành từng cuộn rộng 450 hoặc 900mm Chiều dây của giấy là 20 + 2m và trọng lượng một mét vuông giấy băng 17? gam, Khi đem nhủng vào sơn thì độ bền cơ của loại giấy này giảm xuống một ít, nó rất xốp nên không khí và hơi ẩm của dung môi có thể đi qua giấy một cách đễ dang Điều đó rất cần thiết cho việc đán và sấy khô liên tục băng mica
Hiện nay giấy làm bằng hỗn hợp của xenlulô với xơ polietilen có e, tgd va dé háo nước nhỏ hơn nhưng độ bên cơ lớn hơn so với giấy bằng xenlulô Loại giấy hỗn hợp này được dùng nhiều trong cách điện của cắp điện áp cao
9) Giấp bằng xenlnlô đã được *axetpl lúa, tức là chuyển một phần thành phần axetyl
xenlulô, cóc, tgð và độ háo nước nhỏ hơn và có tính chịu nhiệt cao Giấy làm bằng xenlulô dã được xianoectyl hóa có tính chịu nhiệt cao hơn Loại giấy này được dùng
làm cách điện của cáp, máy biến áp và dùng để sản xuất hêtinắc, v.v,
DJ) Các tông cách điện: Có bai loại các tông được sử dụng: Loại để ngồi khơng khí cứng và đàn hồi, dùng cho làm cách điện ở trong không khí (lót vào rãnh của máy
điện, các lõi cuộn đây, các vòng đệm v.v ) và loại đùng trong đầu có cầu trúc xốp và
mềm hơn, được dùng chủ yếu trong đầu máy biển ấp Các tông đùng trong dầu có tính
tâm dầu tốt và ở dạng được tắm có độ bền điện cao,
Còn có loại các tông cách điện mỏng được sản xuẤt.ra thành cuộn, đôi khi sản
xuất thành tắm Cuộn giấy các tông có chiều đày đến 3 mm
6.1.4 Phip
Người ta cho giấy mỏng đi qua dung dịch clorna kẽm (ZnCb) nóng rồi đem quần vào một tang quay bằng thép để có được chiều đày cần thiết; sau đó cất lớp giấy
ra khỏi tang quay, đem rửa cần thận bằng nước và ếp thu được sản phẩm gọi là nhip,
Trang 30
Trường CONCN Thánh Hỏa Khoa Diéu
Việc đem rừa phíp là cần thiết để thải hết clorua kẽm, nếu để lại lâm cho tính chất
cách điện của phíp xấu đi, Thực tế hàm lượng ZnCh; còn lại không quá 0,1 — 0,2% thi phíp có p > 102 Q em; Edc> IKV/mm Phíp được sản xuất ra thành lá hay tắm dày từ 0,1 đến 25 mm và có thể dạng Ống với các đường kính khác nhau
Màu cúa phíp có thể mâu đen, nâu, đỏ là do màu của giấy dùng, để sản xuất
ra phíp, Tính chất cơ của phíp khá tt: O keg = 550 — 750 kG/om? ; G„a = 1500 ~— 200
kG/em” ; Geo = 800 ~ 1000 kG/cm'; ững suất dai va đập vào khoảng 20 — 30 kG.cm/cnf Phíp dé gia công: cưa, cắt, bào, tiện ren vít được, với chiều đây tới 6 — 8 mm thì đập được Ngâm phíp vào nước nóng nó sẽ mềm đến mức có thể định hình được Tỷ trọng của phíp 1 ~ 15 G/cmỶ, tỷ trọng của phíp càng cao thi đặc tính cơ và tính cách điện của nó càng cao °
Nhược điểm của phíp là độ háo nước cao, phải tới 5Ö — 60% Khi độ ẩm môi trường xung quanh cao thì các chỉ tiết bằng phíp dễ bị biển dạng Khi phíp đã bị thấm
âm, lượng clorua kẽm côn lại trong phíp sẽ tạo ra điện dẫn điện phân lớn Trên các vật
cỏ mang điện thế đương trong điện áp một chiều khi tiếp xúc với các chỉ tiết bằng phíp sẽ có các ion clo tứ ZnCl; tách ra đẩn đến hiện tượng ăn mòn vật dẫn, Có thể thâm độ háo nước của phíp, có thể tâm phíp bằng dầu máy biến áp, parafin.V.V
Dưới tác dụng của hỗ quang điện phíp bị phân hủy và sinh ra lượng khí lớn có khả năng đập tất hồ quang Vì vậy nó được dùng để chế tạo các chống sét ống Hiện nay người ta thường dùng polimetyimetacrilát (thủy tính hữu cơ) thay cho phíp để làm vật liệu dập hồ quang trong các chống sét ống
6.1.5 Anmiiăng, xi măng quiằng
Amiäng là sản phẩm có cấu trúc sợi Loại amiäng thông dụng có tên gọi Crizotin có thành phần hoa hoc: 3MgO.2Si02.2H,0 mau trắng hoặc xanh lá cây Amiăng có
ưu điểm so với vật liệu sợi hữu cơ là tính chịu nhiệt cao(amian chi bj thay đổi cầu trúc
tình thể và mắt độ bền cơ học ở nhiệt độ 400 — 500C, nóng chảy ở nhiệt độ 1500°C
'Từ amiing người ta chế tạo ra các loại vải, giấy, các tông và các sản phẩm khác
có tính chịu nhiệt, độ bền cơ học và tính cách điện cao Ứng dụng trong các lĩnh vực
Trang 31—— achat 1% thì m day n xuất ~ 200 I~ 30 i6-8 h hình ¡ CƠ VÀ m môi thấm các vật ig phip ram độ lớn có z Hiện để làm Srizotin đãng có cầu trúc )0C lm khác lĩnh vực |
Giáo Trình ật Liệu Diện
Giấy amiting Quinterra là amian crizotin tâm nhựa silicon, chịu nhiệt dén 200°C
chịu được axit, bazơ, dầu và chịu Ấm tốt Với bề đây 0,1mm có thể chịu được điện áp
1550V Hing số điện môi e = 5 + 10 đùng làm cách điện cuộn đây biến thế khô
Giấy mica- amiăng bằng cách gián mica lên lấy amiăng Được sử dụng trong trường hợp không đồi hỏi độ bền cơ học cao mà chỉ đòi hỏi tỉnh chịu nhiệt và cách điện cao như cuộn đây điện trở, phần từ đốt nóng, đẹm ở nắp hộp khí cụ điện phân phối điện
Ximing ~ amiiing còn gọi là ximăng manhêzÌ cứng có đặc tính cơ, chịu nhiệt tốt, Được ép thành tắm hoặc ở hình dạng mong muốn dũng làm budng dap hé quang trong các máy cắt điện và làm cách điện ở những nơi có nhiệt độ cao, kế cả trong đầu nóng, 6.1.7 VÌ sơn và bằng cách điện
Các vật liệu đệt chưa tắm có độ bền điện không cao, khi tắm vải bằng sơn thì mang son bit kín các lỗ hồng và làm tăng độ bền điện lên rất nhiều, độ chịu Âm và độ
bền cơ của vải sơn cách điện tăng cao
Người ta dùng vải sơn rất rộng rai dé làm chất cách điện trong may điện và
thiết bị điện, trong sản phẩm cáp, trong các cuộn dây điện, dùng làm vật liệu để gói
bảo quản và để làm lớp đệm.v.v Loại vải thường dùng nhiều nhất để sản xuất vải sơn
cách điện là vải bằng sợi bông hoặc vải đệt mỏng bằng tơ, loại thử nhất gọi là vải sơn cách điện, loại thử hai gọi là lụa sơn cách điện
Tùy theo loại sơn tắm mà người ta có các vải sơn cách điện có màu khác nhau: Mẫu sáng hay màu vàng và màu den Lua cach điện đất tiền hơn vải sơn cách điện
nhưng lại mông hơn nên có thể tạo vật cách điện có kích thước nhỏ và có độ bên điện
cao hơn Gần đây vải sơn cách điện có nền vải làm bằng xơ tổng hợp cũng được dùng nhiều ví dự như capron
Độ bền diện của vải sơn màu sáng: loại vải bằng sợi bông có trị số khoảng 35 ~ 50 kV/mm, loai bing to: 55 — 90 kV/mm Khéi lượng riêng của vải màu vàng cũng như
màu đen gần bằng 1,1 G/em, lụa sơn cách điện 0,9 ~ 1,0 G/em’,
Với những đặc tính chung của sơn đầu bitum, vai sơn cách điện màu đen có đặc tính cách điện tốt hơn mâu vàng, ví dụ:Eu = 50 — 60 kV/mm Vải sơn cách điện màu
Trang 32Trường CBNCN Thanh Hóa Khou Điện
đen Ít háo nước nhưng khả năng chịu tác dụng của dung môi hữu cơ thấp hơn vải sơn
mâu vàng Thực tế vải sơn cách điện mâu đen không chịu được dẫu, vì vậy nó không
dùng làm cách điện ngâm trong dầu, trong xăng, nó chỉ lâm chất cách điện cho máy
điện, cho các loại sản phẩm cáp đặc biệt và trong các trường hợp nếu chất cách điện
không phải chịu tác dụng của dung môi hữu cơ Vải sơn cách điện thường được sản
xuất ở đạng cuộn rộng từ 700 đến 1000 mm, chiều dây của vái là 0,15 — 0,24 mm, của lụa cách điện từ 0,08 đến 0,15 mm,
Khi tâm giấy bằng sơn để thu được giấy sơn cách điện có thé ding thay cho vải sơn sẽ rẻ hơn nhưng độ bền cơ nhỏ và độ din dai khi đút nhỏ Gần đây có khuynh hướng thay thế vải sơn và giấy sơn cách điện bằng vật liệu cách điện dẻo đói là mảng
dẻo l
6.2 Chat déo 6.2.1, Chdt déo
Chất dẻo là loại vật liệu được dùng rộng rãi trong kỹ thuật cũng như trong đời sống Đặc điểm của chất dẻo là dưới tác dụng của sức ép từ bên ngoài vào nó sẽ nhận được hình đáng đã được định trước của khuôn ép dé chế tạo ra sản phẩm Trong kỹ thuật điện người ta dùng rộng rãi chất đèo để làm vật liệu cách điện cũng như để làm
vật liệu kết cầu thuần túy
Phin nhiều chất dẻo gồm có hai thành phần cơ bản: Chất kết dính và chất độn 4) Chất kết dinh: là một hợp chất hữu cơ, thường là hợp chất cao phân tử có khả năng biển đạng dưới dạng đẻo, dưới tác dụng của áp suất bên ngoài, Trong trường hợp đặc biệt người ta còn dùng cả chất kết dính vô cơ nữa (dùng thủy tỉnh trong micalee, xỉ măng trong xỉ măng amiäng)
by) Chất độn dính: kết chất chẽ với chất kết dính, nó có thể ở dạng bột, dạng sợi,
dang tắm Chất độn lâm giảm một cách đáng kế giá tiền của chất dẻo đồng thời có thể
lâm cho đặc tính cơ của nó tốt hơn Vì có thêm chất độn nên tính hút ẩm và tính cách điện thường bị giảm đi, vi vậy khi muén chat đẻo có tính cách điện cao thì không nên
dùng chất độn
Trang 33sumer Ss eT = St: %UEIE2Pntr-ToDES - ị Giáo Trình tật Liệu Điện tên :
— Ị Chất kết dính quyết định về cơ bản những đặc điểm của công nghệ chế tạo sản rải sơn ị phẩm bằng chất đẻo Tuỳ theo loại chất kết dính mà người ta chia thành: Chất đèo ép
không ị nóng và chất đẻo ép nguội Đa số các chất đẻo có chất kết đính hữu cơ đôi hồi phải ép
° my nóng, các chất đèo ấy lại chia thành chất nhiệt đo và chất nhiệt cừng
h diện Các chất dẻo trên cơ sở của nhựa polivinyl và nhựa poliamit, các estexenlulô
ge sin ị thuộc về loại nhiệt dẻo, còn các chất đèo nhiệt cứng là các chất dựa trên cơ sở nhựa m, của : ho vai huynh mang ng đời š nhận mg kỹ lẻ làm độn :ở khả ig hop icalec, ig sgi, có thể 1 cách ig nén ng độ t định
fenol fomaldehit, nhựa cacbamit và các loại nhựa cửng khác
Đặc tính của các sản phẩm ép phụ thuộc vào thành phần của chất dẻo và chế độ
ép VÍ dụ, khi đập nén bột ép K2I — 22 (Nhựa crozonfomaldehít có trên chất độn)
dưới áp suất trong khuôn ép 250 — 300 kG/cmẺ, nhiệt độ của khuôn ép 155 ~ 160°C
giữ trong hình thời gian 0,5 — 1 phút tính cho mỗi milimét chiều dày của sản phẩm, thì sản phẩm ép ra có đặc tính sau: khối lượng riêng 1,35 — 1,40 G/em?, o hyp) > 300
kG/em’ , 6 pin 21500 kG/em*: có độ bên nhiệt không thấp hơn 100°C; độ hút nước sau 24 giờ không quá 0,25%, p >5.1012Q cm; tgỗ < 0,09
Sản phẩm bằng nhựa polistirol có đặc tính cách điện cao và độ hút âm nhỏ, nhưng lại có nhiệt độ hoá đéo thấp
Chất déa bằng polivinylelorít Không có chất độn) gọi tên là vinoplast được sẵn
xuất ra thành từng tấm với chiều day tir 0,3 — 1,0 mm Ngoai ra con chế tạo ra các ống,
các thanh hay các sản phẩm định hình khác Các tắm vinoplast có giới hạn bên kéo không nhỏ hơn 500kG/cn”; độ giãn dài tương đối khi đứt từ 10 đến 50%; ứng suất đai
va đập không nhỏ hơn 120KG.cm/em’, Nó có độ hút Âm thấp va dé bén hoá hoc cao đối với dung môi và các chất có hoạt tính hoá học Đặc tính cach dién vinoplast 14 py = 10°Qom: p,=10"Q 56 =3,2-4,0; tg8 = 0,01- 0,05; Ey = 15 ~ 35
KV/mmm
€) Chit déo nhiều lớp:
+ Hêtinắc: Được sân xuất ra bằng cách ép nóng giấy đã được tim bakélit Người ta chọn loại giấy dùng để tắm có tính bền và chịu nhiệt để sản xuất ra hêtinăc Phương pháp tâm giấy phổ biến nhất là tắm bằng sơn, tức là đung địch bakeft trong
rượu, sau đó đem sấy khô Giấy đã tâm được cắt ra thành tờ theo khuôn khổ quy đỉnh
xếp lại thành chồng ứng với chiều dày cần thiết và được đặt vào giữa các tim bing
Trang 34Trường CĐNCN Thanh Húa Khou Digu
trong vật liệu nóng chảy sẽ lắp kín các lỗ rỗng giữa các xơ giấy và giữa từng to giấy riêng biệt, đồng thời bakelít được thiêu kết hoá cứng và lâm cho các lớp giấy thêm
vững chắc Áp lực khi ép tạo ra áp suất 100 — 200 KG/cm”, nhiệt độ khi ép 160 —
165°C duy trì trong thời gian từ 2 đến 5 phút, Hêunắc thu được có khối lượng riêng từ 1,25 dến 1,4G/crrẺ độ bền điện vào khoảng 20 ~ 25 KV/mm; e = 5-6
Hiêtinäc được sử dụng trong việc chế tạo các thiết bị và dụng cụ điện cao áp và
thấp áp, nó cũng được dùng trong kỹ thuật thông tin
+ Téctôlít: Cáo tắm này cũng tương tự như hêtinắc nhưng được chế tạo băng vải tâm chứ không phải bằng giấy tắm Téctôlít thuỷ tình là loại téctôlít đặc biệt dược
sản xuất ra trên cơ sở vải thuỷ tính Nó có độ bền nhiệt, sức chịu ẩm, độ bồn cơ và đặc
tính cách điện rẤt cao
Người ta còn chế tạo ra các ống, các thanh, các sản phẩm định hình có hình đáng phức tạp khác bằng téctlit, nhất là buồng dập hồ quang trong các máy cất
Téctôlt còn dùng làm vật liệu kết cầu, chế tạo bộ truyền động bánh răng, các ễ trục V
Trong thời gian ngắn gần đây, đã chế tảo ra được nhiều loại chất đẻo nhiều lớp
có đặc tính cách điện, độ bên cơ và độ chịu nhiệt cao Chất kết đính ding trong các chất déo ấy là nhựa polieste, épéci, nhya polimit, nhya silic hữu cơ và các loại nhựa khác, Thành phẩm tạo thành là tô hợp cách điện cơmpzÍt các đặc tỉnh cách điện và độ bên cơ rất cao, chịu được ẫm ứng dụng nhiều trong các thiết bị điện cao áp,
Bang 2-5: Các đặc tính của một số chất đềo nhiều lớp "Tectôlit Các đặc tính Hêtinắc Téctôlt | thủy tỉnh A B B - Giới hạn bên kéo theo dọc lá, KG/em’, không| 800 1000 650 900 nhỏ hơn
Giới hạn bên uốn theo chiều thăng góc với lớp | 1000 1300 1200 1100
cách điện KG/cmˆ không nhỏ hơn
ứng suất dai va đập theo chiêu thăng góc với 13 20 25 50 lớp cách điện, KG cm/ecm” không dưới
Độ bến nhiệt, "C, không thấp hơn 150 150 125 185
Điện trở suất khối øv(© em) khơng nhỏ hơn | TP [ 10” 10” 107
32
Trang 35lên — tờ giấy y thêm l60 — iéng tir ) ấp và o bing được và đặc ó hình ấy cất Tục V lều lớp ng các ¡ nhựa ¡ và độ Tectôlit thủy tỉnh 900 1100 Giúo Trình Vật Liệu Điện 6.3 Nhựa cách điện
Nhựa là nhóm vật liệu có nguồn góc và tính chất khác nhau rất nhiền Chúng là
một hỗn hợp hữu cơ phức tạp, chủ yếu ở đạng cao phân tử
Nhựa là Í nhóm vật liệu có gốc và tính chất khác nhau rất nhiều phụ thuộc vào
thành phần hoá học và vật lý của nó, Chúng là một hỗn hợp hữu cơ phức tạp chủ yếu là cao phân tữ với độ trùng hợp khác nhau
Ở nhiệt độ thấp nhựa là 1 khối có đạng thuỷ tỉnh vô định hình và hơi đòn Khi
nung nóng thì nó bị mềm dẻo và sau đó trở thành lỏng Nhựa không có nhiệt độ nóng chảy rõ ràng, nhựa dùng trong kỹ thuật là loại khơng hồ tan trong nước, ít hút ẩm, haà
tan trong các dụng môi tương ứng
6.3.1, Nhựa tự nhiên
Nhựa thiên nhiên là sản phẩm của một số loài động vật và thực vật,
+ Nhựa cánh kiến: là loại nhựa do một loại côn trùng sống ở vững nhiệt đới sinh ra
Về hình thức, nó là các vẫy mỏng giòn mâu nâu hoặc hơi đỏ, thành phần cơ bản của
cánh kiến là các axit hữu cơ có thành phần hoả học phức tạp Nó đễ bị hoa tan trong
rượu hoặc cồn nhưng không hòa tan trong cacbuahydro
6 nhiệt độ 50 = 60°C thì dễ nến, khi nhiệt độ cao hơn nó sẽ bị mềm và chảy, nhưng
nếu tiếp tục nung nóng thì nó đông lại
Nhựa cánh kiến được sử dụng trong kỹ thuật điện để chế tạo sơn đán, vécni và đặc biệt
la dé chế tạo micanit,
+ Nhựa thông: là loại nhựa được khi trưng cất dầu thông, có màu vàng hoặc nâu đen
Nhựa thông bị hoà tan trong đầu mỏ, đặc biệt khi nung nóng Vì vậy, trong kỹ thuật
điện nó được dùng để tạo nên các dung dich với dầu mỏ đễ ngâm tắm các vật liệu
6,3,2 Na nhân fgo: nhựa nhân tạo là sản phẩm của sự trùng hợp, chúng là một hỗn hợp hữu cơ phức tạp dạng cao phân từ
Sau đây sẽ giới thiện một số loại nhựa nhân tạo hay được dùng trong kỹ thuật điện
a) Nhựa phenolfomaldelyt (bakeli): đây là sản phẩm của sự ngưng tụ phenol (Cg H;OH) và focmaldehyt( H;CO) với chất xúc tác thường là amonliäc
nhựa bakelit được sử dụng rất rộng rãi và là loại quan trọng nhất trong kỹ thuật dién tir khi chế tạo được(1907) Bột bakelit ép thành cuộn đây, hộp, vỏ cách điện Những ông
Trang 36
Trường CDNCA Thanh Hảu Khoa Điện
cách điện có hình đáng, kích thước khác nhau được ép từ giấy bakelit có công dụng rất đa dạng
Nhựa bakclit dùng để tỉnh chế các chất dẻo, vải tâm nhựa, giấy tâm nhựa, sơn keo đặc
biệt nó có thể chịu được tác dụng của hồ quang diện nên hay được đùng trong các thiết
bj dong cất điện, các thiết bị chống sót
1) Nhựa polpesfe : là loại nhụa được chế tạo từ sự trùng hợp, ngưng tụ của các loại
rượu, cồn nhiều hoá trị(Etylenglycol), glyxerin ) và axit hữu cơ khác nhau ( hoặc các anhydric của chúng )
Trong số này có nhựa gliptan và nhựa lapxan hay được dùng trong kỹ thuật điện: Ă@) Nhựa gian: được chế tạo từ ptalicenhydrit ( CgH:O;) và glyxerin (C;HgO; )
Nhựa này có độ bám tốt, chịu được Âm, đầu và chịu được tác dụng của hề quang điện Người ta dùng nhựa giiptan để chế tạo sơn, keo dé đán micanit, để tâm cách điện của cuộn dây động cơ và các thiết bị điện khác
6,4, DẦu cách điện
Trong số vật liệu cách điện ở thể lông, dầu mỏ và các loại dầu khác có nguồn gốc từ dầu mỏ dược dùng nhiễu trong kỹ thuật điện,
Dâu mỏ được khai thác trong thiên nhiên sau khi qua các biện pháp lọc đơn giản để khử nước va bùn rồi qua các biện pháp tỉnh luyện tương đổi phức tạp sẽ được loại dâu tốt và được sử dụng nhiều trong công nghiệp
Dầu mỏ là hợp chất của cacbua hydro( hãm lượng C khoảng 85 + 87% còn H là
11+ 14%) Ngoài ra còn một số hợp chất khác của oxy, hợp chất của sunfua, hợp chất
của nHơ )
Ngoài ra do quá trình luyện trong dầu mô còn có thêm một số chất khác như: sunfit sodium( SOuNa), các hạt cao lanh rất nhỏ và chưa lọc được hết
Nhu vậy, trong dầu mỏ có nhiều thành phần và hàm lượng của mỗi thành phần khác nhau, vì thế ảnh hướng của chúng đến tính chất của dầu cũng khác nhau
Dưới đây ta xét một số loại dầu mỏ phổ biến thường dũng trong kỹ thuật điện:
6.4.1, Dầu máy biển áp
34
Trang 37EVIE ibn sao lung rat eo đặc ác thiết loại tặc các 4,03 ) ø điện lên của én gốc sian dé yal dau mH la rp chất sunfit n khác bả Gido Trinh Vật Liệu Điện
~ Dũng để lắp kín các lỗ xốp của vật liệu cách điện sợi, lấp kín khooảng trắng của
các cuộn dây, giữa cuộn đây với vỏ, tăng khả năng cách điện của vật liệu
- Cải thiện điều kiện tản nhiệt đo tốn hao công xuất trong cuộn đây và lõi máy
biến áp
4) Một số tiêu chuẩn của dầu mập biểu áp:
+ Độ nhót 1,8°E( độ engler) khi nhiệt độ tăng độ nhớt giảm
+ Độ nhớt tăng tác dụng tân nhiệt giảm, nhiệt độ chẳng cháy > +135° + Cường độ cách điện của dâu máy biển áp
+ Đối với điện áp: 6kv la 12kv/mm ; > 35kv la 16kv/mm
Trong quá trình vận hành đầu thường bị xấu đi, phẩm chất của dầu g giảm đó là sự già cỗi của dầu khi đó dầu có mẫu tối và đặc Trong dầu hình thành nhiều keo và nhựa, hắc ín Tốc độ lão hoá của đầu tăng nhanh khi có sự xâm nhập của không khí vào dầu, quá trình già cỗi có liên quan đến quá trình ơxy hố đầu, đặc biệt sur gid cdi cing nhanh khi dầu tiếp xúc với özôn, nhiệt độ cao, tiếp xúc với vài kim loại như đồng, sắt, chỉ và vải chất khác có tác dụng'như chất xúc tác tiếp xúc với ánh sáng
Quy định cường độ cách điện và tốn hao điện môi ở các cấp điện áp: z RA Ä Aa“£ Ta re x ®, 4 Bằng 2.6: Tiêu chuẩn về cường độ cách điện của đầu biến áp Cấp điện ap(kV) Cường độ cách điện của đầu Cường độ cách điện của dầu mới(kV/mm) trong vận hành(kV/mm) Điện áp 6KV 12 § 6kV đến 35kV 12 10 Trên 35kV 16 / 14
Nước, khí âm có ảnh hưởng nhiều đến cường độ cách điện của dầu, Vì Vậy nêu kết quả thí nghiệm thấp hơn cáo trị nêu ở bing 26 thì cần phải thay thế dầu hoặc lọc và tái sinh dầu
Quy định tg ö ở tần số f= 50Hz
Trang 38qinong CDNCN Thanh Hoa Khoa Điện
'Tgỗ không được vượt quá 0,025 khí ở nhiệt độ 272C j) Mật số điểm cầu lưu ý Ki sử dụng dầu máy biến úp:
Trong quá trình vận hành, dầu thường bị xấu đi, phẩm chất cách điện của nó giảm đó là sự lão hoá của đầu Khi dầu bị lão hoá thường có màu tối và đặc điều đó là do trong dầu hình thành nhiều keo, nhựa, hắc in gọi chung là bị nhiễm bản trong quá trình vận hành Téc dé lio hoá của dau ting nhanh khi:
+ Không khi xâm nhập vào dầu
Trong không khí chứa nhiều hơi nước mà dầu lại rất nhạy cảm với hơi âm Mặt khác, quá trình lão hoá của dầu côn liên quan đến sự ơxyt hố bởi oxy có trong không khí
+ Nhiét dé cao
Đầu có sự thay đổi về hoá, sự thay đổi này có hại và tạo bọt trong dầu, làm cho
độ nhớt giảm và làm nghẹt cáo khe hở trong cuộn dây và trong các bộ phận của máy biến áp
Tiếp xúc với ánh sáng, một số kim loại như Cu, Fe, Pb và một số hoá chất khác có tác dụng như chất xúc tác của sự lão hoá của dầu khi dầu tiếp xúc với ánh sáng œ) Biện pháp khắc phục lão hoá dau:
pé giảm sự lão hoá dầu máy biến ap, cần có cách làm han chế các yếu tố ảnh
hướng đã nêu ở trên trong quá trình sử dụng làm tăng tuổi thọ thiết bị
Khi dầu đã bị lão hoá, có thể thay thế dầu mới hoặc muốn sử đụng lại cần phải tái sinh lại nó ( tức là khử các sản phẩm do sự giả cỗi cách điện sinh ra và khôi phục tính
chất ban dau),
Trong việc tải sinh dẫu có thể đùng các biện pháp sau:
+ Lọc bằng xiphông nhiệt
+ Dũng các hỗn hợp hay các chất hấp thụ để tải sinh như: hỗn hợp
axitsunfuarie-kiểm- cao lanh Hỗn hợp axitsunfuaric- cao lanh; hén hợp silleagen-
kiểm; hỗn hợp siHicagen- cao lanh
Trang 39
của nó ju dé la ing qua m Mặt khơng im cho la may Ít khác 8 tổ ảnh hải tái tc tinh hop agen- Giáa Trình tật Liệu Điện 6.4.2 Dẫu tổng hợp
VÌ phạm vi làm việc của đầu mỏ bị hạn chế bởi nhiệt độ chỗng cháy, độ nhới và
có xu hướng bị già hoá nhanh khí nhiệt độ, điện trường tăng cao Người ta đã chỉ ra
các loại đầu tổng hợp có đặc tính tốt hơn đầu mỏ nhưng giá thành lại cao, thuộc loại này có đầu xôvôn( C¡zH;el;; xôtôn( C¿Hach; siliot hữu cơ lỏng
Đầu máy biến áp dã nêu ở trên có nhiều ưu điểm: có thể sản xuất với giá thành rẻ,
sau khi bị đánh thủng do lão hoá, khả năng cách điện có thể phục hồi trở lại khi được làm sạch tốt thì tgồ bé nên cường độ cách điện cao( có thể đạt tới 200 #+250kV/em)
Tuy nhiên, nó cũng có một số khuyết điểm đó là: dễ cháy, khí cháy phát sinh khói đen,
hơi bốc lên hoà lẫn với không khí làm thành hỗn hợp nỗ, ít ôn định hoá học khi nhiệt
độ cao và tiếp xúc với không khi, hằng số điện môi nhỏ (se = 3,2 + 2,5 tương đương
một nữa cách điện rin) Vi vậy, trong những năm gần đây, người ta đã nghiên cửu, chế
tạo được các loại dầu tổng hợp với một số đặc điểm tốt hơn so với đầu mô
a) Đầu xôvôn: là loại đầu do sự clo hoá cacbua, nghĩa là thay bớt một số nguyên ter H
bằng ngun từ clo
Dau xơưvơn là do su clo hod catbua hydro điphanyl (CyHjo thay 5 nguyên tứ CÍ được CụH;C]; )
Ở nhiệt độ bình thường và tần số thấp, hằng số điện môi của nó ø = 5 (nghĩa là
lớn hơn dầu mô khoảng 2 lần) và quan hệ với nhiệt độ én định hơn so với dầu mỏ khí
đặt trong điện trường,
Vì hằng số điện môi lớn hơn đầu máy biển áp nên đầu xôvôn thường được dùng thay cho dầu máy biến áp để làm điện môi trong các tụ điện Lủc đỏ, thể tích của tụ có thể giảm đi 2 lần ma công suất phản kháng không đổi,
Dầu xôvôn cũng có một số những nhược điểm: độ nhót lớn, khó thâm nhận vào
các khe, rãnh hẹp nên không đúng được trong các máy biến dp và đất hơn đầu mỏ
nhiều,
1) Dầu xôtôn: dầu xôtôn là đầu được pha loãng bằng triclobenzen CaHạCH; để có thể
Trang 40Trưởng CBNCN Thanh Hóa Khoa Điện
tốt nhưng không dùng trong các máy cắt điện đầu vì khi bị hồ quang đốt cháy sinh ra nhiều bd hong ăn môn kim loại mặt khác nó rất độc hại đối với con người
€) Đầu thực vật: ngoài dẫu mỏ và dầu tổng hợp, người tí còn dùng dầu thực vật lâm
vật liệu cách điện Dau thực vật được lấy từ một số loại cây trong thiên nhiên
+ Dâu tự khô( dầu gai)
Là loại dầu mà dưới tác dụng nhiệt, ánh sáng và tiếp xúc với không khí, nó sẽ chuyển sang trạng thái rấn có cường độ cách điện cao và có thể chịu được tác dụng của
dung môi Sự khô của nó không phải là do sự bốc hơi của dụng môi mà là một quả
trình phức tạp có liên quan đến sự hấp thụ một lượng ôxy, vì thế trọng lượng của nó
tăng lên khi khô
Có thể dùng loại dầu này để ngân: tâm các cuộn dây trong các máy điện và thiết bị điện
+ Đầu thâu dầu
Loại này không phải là dầu tự khô, nó khô rất chậm hoặc không khô nên không có tác dụng hoá học Thường được dùng để tâm sấy tụ điện
Đặc điểm : Dưới tác dụng của nhiệt độ, ánh sang, tiếp xúc với ôxy của không khí dầu này có khả năng chuyển sang trạng thái rắn, tạo thành mảng cửng và bóng, có độ bám dính tốt, cách điện tốt, khá bền đối với tác dụng của dung môi, Thuộc loại này có dầu gai, dầu thầu dầu, dầu trầu
6.5 Sơn và các hợp chất cách điện
Trong kỹ thuật cách điện, sơn và hợp chất cách điện có tầm quan trọng rất lớn,
người ta sử dụng chúng ở dạng lông trong quá trình chế tạo cách điện, khi sử dụng người ta để cho nó bay dụng môi vì nó ở trạng thái rin,
6.5.1 Sơn cách điệu - là dung địch keo nhựa, dầu, được hồ tan trong dung mơi dễ
bay hơi, khi sấy khô dung môi bay hơi nên sơn chuyển sang trang thai rin tao thank
mang son,
6.5.2 Hợp chất cách điện