Hướng dẫn về vật liệu kỹ thuật điện, lựa chọn vật liệu trong quá trình sữa chữa, chế tạo thiết bị điện. Bảo quản tốt thiết bị điện. 1. Vật liệu dẫn điện: kim loại, hợp kim 2. Vật liệu cách điện 3. Vật liệu từ
Giáo trình Vật liệu điện Giới thiệu môn học I Vị trí nhiệm vụ môn học: Môn học Vật liệu kỹ thuật điện môn hỗ trợ cho môn học chuyên ngành ngành điện, nhằm giúp cho sinh viên cán kỹ thuật ngành điện hiểu biết vật liệu kỹ thuật điện, sở lựa chọn sử dụng thích hợp vật liệu trình chế tạo sửa chữa thiết bị điện đồng thời đề đợc biện pháp sử dụng bảo quản tốt thiết bị điện II Yêu cầu môn học: Nắm đợc tợng, chất tợng xảy vật liệu điện sử dụng chúng vào mục đích khác Biết đợc tính chất vật liệu điện để sử dụng chúng cách thích hợp, đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật phù hợp với điều kiện vận hành Biết cách bảo quản vật liệu điện, bảo quản thiết bị điện nhằm tăng tuổi thọ chúng III Tính chất môn học: Môn học Vật liệu kỹ thuật điện giúp cho sinh viên giải thích đợc lý sử dụng loại vật liệu kỹ thuật điện thiết bị điện đánh giá đợc u nhợc điểm vật liệu tác dụng IV Quan hệ với môn học khác: Môn học Vật liệu kỹ thuật điện có liên quan trực tiếp với môn học có nội dung thiết kế, chế tạo chi tiết, phận kết cấu thiết bị điện V Các sách tham khảo: - Vật liệu Kỹ thuật điện NXB KHKT - 1975 - Dịch từ nguyên tiếng Nga N.P Bôgôrôdixki, V.V Paxncôv, B.M Tarêep - Giáo trình Kỹ thuật điện cao áp Khoa ĐHTC -1972 - Vật liệu Kỹ thuật điện NXB KHKT - 2001 Nguyễn Xuân Phú Hồ Xuân Thanh - Vật liệu Kỹ thuật điện NXB KHKT - 2004 Nguyễn Đình Thắng - Giỏo trỡnh Vt liu in Nguyn ỡnh Thng NXB Giỏo Dc VI Ni dung mụn hc: Gồm chơng: - Chơng 1: Vật liệu dẫn điện - Chơng 2: Vật liệu cách điện - Chơng 3: Vật liệu từ Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam Giáo trình Vật liệu điện Chơng 1: VT LIU DN IN 1.1 Khái niệm chung vật liệu dẫn điện: Tất vật thể tuỳ theo tính chất điện nằm nhóm điện môi, dẫn điện bán dẫn Sự khác chúng đồ thị lợng theo lý thuyết phân vùng lợng vật rắn Sơ đồ phân bố mức lợng riêng biệt vật rắn phi kim loại nh sau: Vùng mức lượng tự Vùng cấm Vùng đầy điện tử W Nguyên tử Điện môi 1-Mức lượng bình thường kim loại 2-Vùng đầy điện tử 3-Mức lượng kích thích 4-Vùng tự 5-Vùng cấm Vật thể Bán dẫn Vật dẫn Do phân vùng lợng mà tạo nên tính chất điện vật chất + Chất dẫn điện (Vật dẫn): Là chất có vùng đầy điện tử vùng mức lợng tự nằm kề chồng lên phần Vì cần tác động nhỏ điện tử dễ dàng chuyển trạng thái Nguồn kích thích lợng chuyển động nhiệt, lợng ánh sáng (quang năng), lợng học (cơ năng), lợng tia sóng ngắn hay tia Rơnghen điện Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam Giáo trình Vật liệu điện Số lợng điện tử tự lỗ hổng chất tăng lên làm tăng độ dẫn điện, tăng cờng độ dòng điện, xuất cờng độ điện trờng Vật liệu dẫn điện vật rắn, lỏng điều kiện định thể khí - Kim loại vật liệu dẫn điện thể rắn gồm: +Vật liệu cú điện dẫn cao: Dùng làm dây dẫn, cáp, dây quấn máy biến áp +Vật liệu cú điện trở cao: Dùng dụng cụ đốt nóng điện: Biến trở, đèn sợi đốt, điện trở mẫu - Vật liệu dẫn điện thể lỏng: Các kim loại nóng chảy dung dịch điện phân - Vật liệu dẫn điện thể khí: Tất khí hơi, cờng độ điện trờng vợt trị số tới hạn đủ để ion hoá va chạm trở thành vật dẫn Phân loi theo tính chất: - Vật dẫn loại 1: Có điện dẫn điện tử (kim loại rắn lỏng) - Vật dẫn loại 2: Có điện dẫn ion (dung dịch điện phân) - Vật dẫn loại 3: Có điện dẫn điện tử ion (khí kim loại c ờng độ điện trờng vợt trị số tới hạn) 1.2 Cấu tạo kim loại hợp kim: Các nguyên tố kim loại nguyên tố d f số nguyên tố s p Chiếm 84 nguyên tố 107 nguyên tố bảng hệ thống tuần hoàn Đa số nguyên tố kim loại có số electron hoá trị 1,2,3,4 nên nguyên tử dễ nhờng electron để trở thành cation Kim loại đợc xem nh hệ thống cấu tạo từ ion (+) nằm môi trờng điện tử tự chung Lực hút ion (+) điện tử tạo nên tính nguyên khối kim loại Sự tồn điện tử tự làm cho kim loại có tính óng ánh tính dẫn điện dẫn nhiệt cao Tính dẻo kim loại đợc giải thích dịch chuyển trợt lên lớp ion nên kim loại dễ cán kéo thành lớp mỏng Đa số kim loại hoá trị đơn đợc kết tinh thành mạng lục giác lập phơng b a a F- Lục giác a a a Hình hộp Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam Giáo trình Vật liệu điện 1.3 Các tính chất chung kim loại hợp kim: 1.3.1Tính dẻo: Khi tác động lực đủ lớn lên miếng kim loại hợp kim, bị biến dạng Sự biến dạng cation kim loại trợt lên nhau, nhng không rời chúng có lực liên kết tĩnh điện electron tự cation mạng kim loại hợp kim 1.3.2 Tính dẫn điện: Nối đoạn dây kim loại hợp kim với nguồn điện, electron chuyển động hn loạn trở nên chuyển động thành dòng dây dẫn Đó dẫn điện kim loại hợp kim Khi nhiệt độ kim loại hay hợp kim cao tính dẫn điện Những kim loại, hợp kim khác tính dẫn điện khác chủ yếu mật độ electron tự chúng không giống VD: Tính theo độ dẫn điện Hg Ag 49; Cu 46; Au 35,5; Al 26; Trong điều kiện kim loại nguyên chất dẫn điện tốt hợp kim chúng 1.3.3 Tính dẫn nhiệt: Khi đốt nóng đầu dây kim loại , electron tự vùng nóng có động lớn chuyển động đến vùng có nhiệt độ thấp lợng cho ion dơng làm cho vật nóng lên gọi dẫn nhiệt kim loại hợp kim 1.3.4 nh kim: Hầu hết kim loại có ánh kim, kim loại có ánh kim vi kim loại có electron tự phản xạ tốt tia sáng có bớc sóng mà mắt ta nhìn thấy Các tính chất chung kim loại hợp kim chủ yếu electron tự gây 1.4 Các yếu tố ảnh hởng đến điện dẫn kim loi: 1.4.1 Điện dẫn suất: - Cờng độ dòng điện vật dẫn: I = n0.S.vtb.e (1) Trong đó: n0: nồng độ điện tử vtb: vận tốc trung bình chuyển động có hớng điện tử dới tác dụng điện trờng E vtb = u.E (u: Độ linh động điện tử) Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam Giáo trình Vật liệu điện S: tiết diện vật dẫn I = n0.S.u.E.e => J = n0.u.E.e = .E = n0.u.e điện dẫn suất vật dẫn - Trị số nghịch đảo điện dẫn suất điện trở suất vật dẫn điện - Một số kim loại chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng có điện trở suất tăng lên, nhng có vài kim loại lại giảm điện trở nóng chảy (Bitmút, Gali ăng ti moan) Điện trở suất kim loại nóng chảy tăng lên thể tích chúng trạng thái nóng chảy lớn thể rắn ngợc lại Biến dạng dẻo thờng làm tăng điện trở suất kim loại làm xô lệch mạng tinh thể Biến dạng nén làm giảm điện trở suất Với hợp kim: tạp chất phá hoại cấu trúc kim loại làm tăng điện trở suất Nếu vật dẫn có tiết diện không đổi S độ dài l thì: = R.S/l (.mm2/m) Với [S] = mm2 [l] = m Trong hệ SI: [] = .m 1.m = 106 .mm2/m = 106 à.m 1.4.2 Tính siêu dẫn: nhiệt độ thấp, điện trở suất kim loại trở nên nhỏ Theo lý thuyết điện trở suất kim loại khiết coi nhiệt độ không tuyệt đối (O 0K = 2730C), chúng đạt tới trạng thái siêu dẫn Nhng số kim loại hợp kim đến gần nhiệt độ không tuyệt đối điện trở chúng giảm mạnh nhiệt độ cao độ không tuyệt đối chúng chuyển sang trạng thái siêu dẫn Nhiệt độ chuyển sang trạng thái siêu dẫn Các nguyên tố T0K Các nguyên tố Chì 7,2 Nhôm Tantan 4,48 Môlipđen Thuỷ ngân 4,15 Kẽm Thiếc (trắng) 3,7 Titan T0 K 1,2 0,88 0,4 1.4.3 Nhiệt dẫn suất (): Nhiệt dẫn suất có liên quan đến điện dẫn suất vật dẫn Vật liệu dẫn điện tốt dẫn nhiệt tốt Liên quan chúng: = aT Với a: hệ số thực nghiệm (2,1.10-8 ữ 2,8.10-8); : điện dẫn suất Cơ chế dẫn điện nhiệt phụ thuộc mật độ chuyển động điện tử Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam Giáo trình Vật liệu điện 1.4.4 Tính chất học vật dẫn: Là khả chống lại tác dụng lực bên lên kim loại Đặc trng độ đàn hồi, độ bền, độ dẻo, độ cứng, độ dai va chạm, 1.5 Nhận dạng Vật liệu cú điện dẫn cao: 1.5.1 Đồng hợp kim đồng: a Đồng: - Có độ dẫn điện dẫn nhiệt cao Điện trở suất nhỏ (chỉ có bạc có điện trở suất nhỏ đồng ít) - Độ bền tơng đối cao, độ dẻo cao, có tính chống ăn mòn khí tốt (nó bị ôxy hoá nhiệt độ cao), nhiệt độ nóng chảy 10830C - Dễ gia công: Có thể cán thành tấm, thanh, kéo thành sợi nhỏ Khả hàn gắn dễ dàng Đồng đỏ (đồng nguyên chất) dẻo, gia công cắt gọt độ dẻo cao đồng làm khó gẫy phôi Để cải thiện tính gia công cắt gọt ngời ta sử dụng nguyên tố hợp kim thích hợp Độ dẫn điện giảm nhanh hàm lợng tạp chất đồng tăng Có tạp chất làm giảm tính làm xấu khả gia công, nguyên nhân gây vỡ phôi cán nóng, nứt giòn biến dạng nguội Có tạp chất tơng tác với đồng làm thành hợp chất hoá học (Ôxy) làm xấu khả gia công biến dạng nguội đồng nhiệt độ cao làm đồng trở nên giòn (4000C) Trong trờng hợp có liên quan đến hàn không cho phép dùng đồng có lẫn O2 - Khi kéo nguội đợc đồng cứng (MT): Thờng dùng nơi cần độ bền đặc biệt cao, cứng chống mài mòn, làm phiến góp máy điện, chỗ tiếp xúc làm dẫn thiết bị phân phối Đồng cứng có giới hạn bền cao, độ giãn dài nhỏ kéo, có độ cứng độ đàn hồi uốn - Đồng mềm (Đồng ủ - MM): Nung nóng đến vài trăm độ sau làm nguội Đồng mềm tiết diện tròn hình chữ nhật chủ yếu làm lõi cáp cuộn dây nơi không cần giới hạn bền kéo lớn Đồng mềm tơng đối dẻo, độ cứng nhỏ, độ bền không lớn nhng độ giãn dài lớn điện dẫn suất cao Nhợc điểm đồng: Điện dẫn suất nhạy với tạp chất đồng, với gia công khí xử lý nhiệt Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam Giáo trình Vật liệu điện VD: 0,5% tạp chất Zn, Cd, Ag điện dẫn suất giảm 5% nhng tạp chất Ni,Sn, Al giảm 25 ữ 40% Sự dát mỏng hay kéo nguội làm giảm điện dẫn đồng Khi dây dẫn có đờng kính nhỏ 1mm, điện dẫn giảm đồng thời với giảm đờng kính Thông thờng đồng có loại ôxit tạo thành lớp xếp chồng lên nhau: CuO có màu đen bên lớp ngăn cách điện; Cu2O có màu đỏ son mặt đồng chất bán dẫn điện ôxy xâm thực vào đồng nhiệt độ 700C song lớp đồng làm chậm xâm thực Sự ôxy hoá đồng xảy nhiệt độ cao b Hợp kim đồng: * Theo tính chất công dụng, hợp kim đồng đợc phân thành nhóm: - Hợp kim đúc hợp kim biến dạng Đồng đúc đợc sử dụng có bọt khí xuất đúc lỗ chỗ - Nhóm hoá bền nhiệt luyện nhóm đặc điểm * Theo thành phần hoá học: có nhóm chính: - Đồng thau (Latông): Là hợp kim đồng kẽm kẽm 46% Nó có độ giãn dài tơng đối cao, độ bền kéo điện trở suất cao đồng tinh khiết Đợc dùng để sản xuất chi tiết dẫn điện Có thể phân thành: đồng thau dùng để đúc, dùng để cán mỏng, dùng để hàn gắn Một số nguyên tố hợp kim thông dụng: Pb, Zn, Al, Mn + Pb (chì với hàm lợng nhỏ 0,4 ữ3%): Cải thiện tính cắt gọt nhờ dễ làm gãy phôi giảm ma sát + Al: Nếu Al có tỷ lệ 2% làm tăng sức bền khí độ cứng đồng thời sức bền hoá học, tạo vật liệu đồng + Mn: làm tăng tính tăng khả chống ăn mòn + Thiếc: làm tăng sức bền tạo vững bền ăn mòn nớc biển - Đồng (Brông): Là hợp kim đồng với lợng nhỏ thiếc, Si, P, Mg, Cr Nó có độ bền điện trở suất lớn đồng tinh khiết, đợc dùng để chế tạo lò xo dẫn điện, vòng cổ góp điện, dây dẫn Cho cađimi vào làm giảm điện dẫn suất nhng độ bền độ cứng tăng nhiều Sự có mặt ôxy làm tăng tính dễ gẫy: Đồng dùng làm dây dẫn cần chịu đợc sức bền ăn mòn Với kết cấu máy điện phải chịu tải điện sực bền lớn, ta dùng đồng với tỷ lệ 0,3 - 0,1% Cr 0,1% Ag Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam Giáo trình Vật liệu điện 1.5.2 Nhôm hợp kim nhôm: a Nhôm: Là kim loại nhẹ đồng 3,5 lần, có màu bạc trắng Hệ số nhiệt độ giãn nở dài nhôm lớn đồng Nhng nhôm đồng độ bền nh đặc tính điện Khó khăn việc thực tiếp xúc điện Các tạp chất làm giảm điện dẫn nhôm - Nếu so sánh nhôm đồng tiết diện, chiều dài điện trở dây nhôm lớn dây đồng 1,68 lần Nếu chiều dài điện trở tiết diện dây nhôm lớn đồng 1,68 lần Nếu có đặc tính điện giống nhau, truyền dòng điện có cờng độ nh dây nhôm nhẹ 1/2 dây đồng bị nung nóng - Nhôm bị ôxy hoá mạnh tạo nên màng ôxy hoá mỏng có điện trở lớn Lớp màng bảo vệ nhôm khỏi bị ăn mòn nhng tạo nên điện trở lớn chỗ tiếp xúc dây nhôm hàn nhôm phơng pháp thông thờng Tuy nhiên lớp ôxit tự nhiên mỏng nên khả chống ăn mòn Ngời ta tạo lớp màng ôxit dày hàng chục micrômet(m) có khả bảo vệ cao nhờ kỹ thuật Anôt hoá - chỗ tiếp xúc nhôm đồng xảy ăn mòn điện hoá Kết dây nhôm bị phá huỷ bị ăn mòn nhanh Nhôm bị tác dụng mạnh Cl không khí tạo nên lỗ nhỏ xung quanh lớp bọc làm hỏng bề mặt dây dẫn điện Nớc biển có ảnh hởng xấu đến nhôm nh dung dịch xút giặt quần áo b Hợp kim nhôm: Theo tính công nghệ hợp kim nhôm phân thành: hợp kim biến dạng (chế tạo bán thành phẩm gia công áp lực) hợp kim đúc (đúc chi tiết) Hợp kim nhôm biến dạng dùng để chế tạo bán thành phẩm chi tiết gia công áp lực nóng nguội Hợp kim nhôm đúc dùng để đúc chi tiết có hình dạng công dụng khác Xử lý nhiệt nhiệt độ có ảnh hởng đến tính chất nhôm Mức độ ảnh hởng phụ thuộc vào độ tinh khiết kim loại, thời gian nhiệt độ nung nóng đờng dây dẫn điện không khí khoảng cách cột lớn ngời ta dùng hợp kim nhôm có độ bền cao nhôm tinh khiết Phổ biến dây nhôm lõi thép Trong ruột lõi thép xoắn lại, bên nhôm Loại dây có độ bền lõi thép định, tính dẫn điện nhôm Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam Giáo trình Vật liệu điện Hợp kim dùng phổ biến để chế tạo dây dẫn hợp kim nhôm với Mg (0,3 0,5%); silic (0,4 - 0,7%) sắt (0,2 - 0,3%) Dây dẫn loại có độ bền gấp lần dây nhôm thông thờng Nhôm đúc dùng rôto lồng sóc đòi hỏi hợp kim với mangan chúng có điện trở tăng ổn định đến nhiệt độ 200 0C tức đảm bảo độ ổn định điện trở rôto trình làm việc (điện trở suất khoảng 0,03 mm2/m) Nối cáp nhôm dùng phơng pháp đúc: đầu cáp đợc đa vào khuôn tháo lắp đợc Sau rót nhôm nóng chảy với nhiệt độ 850 - 9000C nguội tháo khuôn 1.5.3 Sắt: - Thép (sắt công nghệp) kim loại rẻ tiền, dễ kiếm Nó có độ bền cao nhng điện trở suất lớn Dòng xoay chiều thép gây nên hiệu ứng bề mặt đáng kể Vì điện trở dây thép dòng xoay chiều cao dòng chiều Ngoài dòng xoay chiều gây tổn thất từ trễ Để làm dây dẫn thờng dùng thép mềm có 0,1 - 0,15% cácbon có điện dẫn suất nhỏ đồng - lần Chỉ dùng làm đờng dây không, tải công suất nhỏ - Thép làm vật liệu dẫn điện dới dạng dẫn, đờng ray tàu điện, dây chống sét trang thiết bị nối đất Khi dùng làm dây dẫn hay góp dòng chiều cần phải có thật tạp chất tạp chất làm giảm điện dẫn Đối với dòng xoay chiều tỷ lệ cácbon phải tăng (0,1 - 0,15%) để giảm tổn thất Chỉ dùng dây dẫn sắt trờng hợp lợng điện có giá thành hạ (năng lợng cấp từ nhà máy thuỷ điện) hay lới điện có công suất bé (lới điện nông thôn không quan trọng) tổn thất lợng nhiều Cũng dùng để chế tạo điện trở phát nóng với nhiệt độ đến 300 - 500 0C hay làm biến trở khởi động điều chỉnh Sắt tinh khiết (chế tạo điện phân) đợc sử dụng để chế tạo điện cực anôt (điện cực dơng) chỉnh lu với bể thuỷ ngân Khả chống ăn mòn thép yếu: nhiệt độ bình thờng độ ẩm cao bị gỉ nhanh Khi nhiệt độ cao tốc độ ăn mòn nhanh bề mặt dây thép thờng đợc mạ lớp bảo vệ (Zn) 1.5.4 Các hợp kim cú điện trở cao: a Manganin: Là hợp kim gốc đồng (với 12%Mn, 2%Ni) dùng phổ biến dụng cụ đo điện điện trở mẫu (nhiệt độ làm việc 600C với điện trở khoảng 3000C với biến trở) Nó hợp kim có sắc vàng, đợc kéo thành sợi mảnh đờng kính 0,02 mm sản xuất thành mỏng 0,01 ữ 1mm rộng 10 ữ 300 mm Manganin cần chế độ nhiệt luyện đặc biệt (ủ nhiệt độ 350 - 5500C chân không, sau làm nguội) Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam Giáo trình Vật liệu điện b Conxtantan: Là hợp kim 60% đồng - 40% niken, dùng để sản xuất dây biến trở dụng cụ đốt nóng điện có nhiệt độ làm việc không 4000C Có thể kéo thành sợi cán thành nh Manganin Khi đốt nóng đến nhiệt độ tơng đối cao bề mặt tạo màng ôxít có tính cách điện c Hợp kim Crôm - Niken: Dùng dụng cụ đốt nóng điện: thiết bị nung, lò điện, mỏ hàn Chịu đợc nhiệt độ cao, khả chống ôxy hoá tốt d Hợp kim Crôm - nhôm: Là hợp kim rẻ tiền dùng thiết bị nóng điện công suất lớn lò điện công nghiệp Hợp kim cứng giòn, khó kéo thành sợi thành băng dài 1.5.5 Than kỹ thuật điện: Dùng làm chổi than máy điện, điện cực đèn chiếu, điện cực lò điện bể điện phân Từ than làm điện trở có trị số cao, phóng điện cho mạng thông tin dùng than kỹ thuật chân không Đặc tính điện cực than Loại điện Khối lợng Hàm lợng Giới hạn cực riêng g/cm3 tro,% bền nén, kg/cm2 Than 1,5 5-12 230 - 410 Graphit hoá 0,03- 0,3 20 - 50 Giới hạn bền kéo, kg/cm2 70 - 110 60 - 70 Điện trở suất, mm2/m 50 15 Nguyên liệu sản xuất than kỹ thuật điện dùng bồ hóng, than chì hay than gầy tự nhiên Các điện cực đợc chế tạo cách nghiền nguyên liệu với chất dính kết - nhựa than đá thuỷ tinh lỏng - ép qua miệng phun Có thể chế tạo hình dạng phức tạp khuôn ép Phôi than qua trình nung chế độ nung định dạng cácbon sản phẩm nhiệt độ cao cacbon chuyển sang dạng Graphit, trình gọi graphit hoá Chổi than máy điện đợc nung 8000C Chổi điện Graphit hoá nung đến 22000C Các điện cực than làm việc nhiệt độ cao đợc nung nhiệt độ cao, đến 30000C 1.5.6 Một số kim loại khác: a Vonfram: Là kim loại rắn nặng, màu xám Nó có nhiệt độ nóng chảy cao kim loại, bị ôxy hoá nhiệt độ 700 0C Sợi Vonfram mảnh có tính dẻo, giảm chiều Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 10 Giáo trình Vật liệu điện H OH H OH Bản thân rợu vinyl không đợc làm chất cách điện tính lỡng cực thể mạnh, hoà tan nớc Nó đợc dùng làm sản phẩm xuất phát để tổng hợp nhựa Polyvinylaxêtat dùng để sản xuất sơn Emay Cách điện dây emay loại sơn có độ bền cao đem sử dụng trực tiếp làm dây quấn cho máy điện dụng cụ điện có lợi kích thớc, trọng lợng giá thành sản phẩm Còn dây emay cách điện dùng sơn dầu đợc dùng làm dây quấn đợc bọc thêm sợi loại sợi để tránh cho lớp emay khỏi hỏng * Nhựa Polimetylmetacrilat (thuỷ tinh hữu cơ): CH3 CH2 C CH3 CH2 C COO COO CH3 CH3 Không màu, suốt Dới tác dụng hồ quang thải lợng khí lớn (CO, H2, H2O, CO2) nên có khả dập hồ quang Thuỷ tinh hữu dùng làm vật liệu kết cấu, cầu chì cao áp, buồng dập hồ quang * Nhựa tổng hợp nhiệt dẻo: Có độ bền độ dẻo cao Chỉ hoà tan số điện môi lỏng (phenol nóng chảy) Dùng để chế tạo màng dẻo, chất dẻo sợi tổng hợp VD: Nilon: - (CH2)6 - NH - CO - (CH2)4 - CO - NH Nhựa Enan: - (CH2)6 - CO - NH - (CH2)6 - CO - NH * Nhựa Phenolfomandehit: Có thể chế tạo nhựa phenolfomandehit nhiệt cứng hay nhiệt dẻo * Nhựa Epoxi: Đặc trng có mặt nhóm epoxi phân tử nó: O Nó chất lỏng nhớt, hoà tan axeton dung môi khác Khi cho thêm H2C CHchất làm rắn vào epoxi cứng lại nhanh, tạo khối cách điện có độ không thấm n- Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 26 Giáo trình Vật liệu điện ớc cao, chịu nóng tốt có lực bám dính vào vật liệu khác cao Dùng nhựa epoxi để sản suất keo dán, sơn, hợp chất dùng làm đầy (hộp nối cáp) e Nhựa thiên nhiên: Là chất số động vật (cánh kiến) loại có nhựa (nhựa thông) tiết Ngời ta khai thác chúng dạng sẵn có tự nhiên cần tẩy sạch, nấu chảy * Cánh kiến: Do số côn trùng tiết cành xứ nóng Ngời ta thu nhặt theo kiểu thủ công, lọc bẩn nấu chảy Là lớp dạng vảy cá mỏng giòn, mầu vàng nhạt hung đỏ Dễ hoà tan rợu cồn 50 ữ 600C cánh kiến trở nên dễ uốn nhiệt độ cao trở thành dẻo nóng chảy Khi đun nóng kéo dài đợc nung kết trở nên không nóng chảy không hoà tan Trong kỹ thuật điện cánh kiến đợc dùng dạng sơn dán * Nhựa thông (Colofan): Sản xuất cách chng cất nhựa thông Colofan ôxy hoá từ từ không khí, nhiệt độ hoá dẻo tăng nhng độ hoà tan lại giảm Là loại nhựa giòn mầu vàng nâu, dùng nhựa thông hoà tan dầu mỏ vào việc sản xuất hợp chất để tẩm ngâm cáp * Nhựa Côpan: Là loại nhựa khó nóng chảy Nó bóng, cứng, khó hoà tan Nhựa phần khai thác khoáng sản loại có nhựa sinh trởng trớc tách phần thu đợc từ nhựa loại mọc Nhựa dùng làm chất phụ gia cho sơn dầu nhằm tăng độ cứng màng sơn Hổ phách dùng làm đầu vào thiết bị cần có điện trở cách điện cao 2.5.2 Sơn: Sơn: Sơn hợp chất cách điện đợc xếp vào loại cách điện rắn Là dung dịch keo nhựa, dầu khô, bi tum chất gọi sơn hoà tan dung môi dễ bay Khi sơn đợc sấy khô dung môi bay lại sơn chuyển sang trạng thái rắn tạo thành màng sơn Hợp chất khác với sơn chỗ thành phần dung môi Nó gồm loại nhựa, bi tum, sáp dầu trạng thái đầu chất rắn trớc lúc đem dùng ngời ta đun nóng lên để thu đợc chất có độ nhớt thấp * Theo cách sử dụng sơn cách điện chia làm nhóm chính: Sơn tẩm, sơn phủ, sơn dán - Sơn tẩm: Dùng để tẩm chất cách điện xốp đặc biệt cách điện dạng xơ (giấy, vải, sợi, cách điện dây quấn máy điện thiết bị điện) Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 27 Giáo trình Vật liệu điện Khi đợc tẩm chất cách điện có điện áp đánh thủng cao hơn, độ dẫn nhiệt lớn hơn, tính thấm ẩm giảm đi, tính học tốt Sau tẩm chất cách điện hữu bị ảnh hởng ôxy hoá không khí tính chịu nóng tăng lên - Sơn phủ: Dùng để tạo bề mặt vật đợc quét sơn lớp màng nhẵn bóng, chịu ẩm bền học Quét sơn lên cách điện rắn xốp để cải thiện đặc tính chất cách điện (tăng điện áp phóng điện bề mặt điện trở bề mặt, chống ẩm ) Có số loại sơn phủ (Emay) dùng quét trực tiếp lên kim loại nhằm tạo bề mặt lớp cách điện (cách điện dây emay, tôn silic ) - Sơn dán: Dùng để dán vật liệu cách điện rắn lại với gắn vật liệu cách điện vào kim loại Ngoài đặc tính cần thiết cho sơn cách điện phải có lực bám dính cao * Theo chế độ sấy sơn đợc chia thành loại: - Sơn sấy nóng: (dùng dung môi sôi nhiệt độ cao) loại sơn lâu khô nhiệt độ thấp, phải sấy khô nhiệt độ > 1000C - Sơn sấy nguội: (dùng dung môi dễ bay hơi) khô nhanh tốt không khí nhiệt độ phòng * Một số loại sơn cách điện quan trọng: - Sơn nhựa: Là dung dịch nhựa tổng hợp, nhựa nhân tạo nhựa thiên nhiên + Sơn Bakêlit: Là dung dịch bakêlit hoà tan rợu Đợc dùng để chế tạo chất cách điện thiết bị điện cao áp, sản xuất chất dẻo nhiều lớp Là loại sơn tẩm, sơn dán, màng sơn bền học nhng dẻo hóa già nhiệt cách rõ rệt + Sơn Polyclovinyl: Rất bền với tác dụng xăng dầu chất có hoạt tính hoá học Dùng làm sơn phủ để bảo vệ cách điện làm việc khí có axit + Sơn Polistirol: màng có đặc tính cách điện cao, hút ẩm Dùng để sản xuất thiết bị cao tần + Sơn cánh kiến: Dùng làm sơn dán việc lắp ráp sửa chữa khác Muốn có màng sơn chất lợng cao phải đem nung kết - Sơn xenlulo: Là dung dịch etexenlulo, màng có tính nhiệt dẻo, phần lớn sơn sấy nguội VD: sơn Nitrocó màng bền tính Dùng tẩm vỏ bọc dây dẫn sợi dùng ôtô máy bay đễ giữ cho cách điện cao su khỏi bị ảnh hởng ôzôn, dầu, xăng - Sơn dầu: Nền loại dầu khô chứa chất làm khô dung môi dễ bay Loại sơn có độ nhớt cao dùng thuận lợi Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 28 Giáo trình Vật liệu điện - Sơn dầu nhựa: Là sơn dầu cho thêm nhựa thiên nhiên, nhựa tổng hợp vào Sử dụng rộng rãi trờng hợp sau: + Tẩm dây quấn MBA dầu nhằm nâng cao tính chịu dầu tăng độ bền học + Tẩm dây quấn phải chịu tác dụng axit clo + Tẩm vật cách điện có chứa nhựa Phenolfomandehit nhằm giảm khả hình thành vết 2.5.3 Hợp chất cách điện: Gồm nhóm là: hợp chất tẩm hợp chất làm đầy, dùng để tẩm làm đầy lỗ trống chi tiết khác thiết bị điện, mối nối nhằm bảo vệ chất cách điện chống ẩm chống tác dụng chất có hoạt tính hoá học, tăng cờng điện áp phóng điện, hoàn thiện điều kiện toả nhiệt làm tăng công suất thiết bị * Bi tum: Là hợp chất cách điện đợc sử dụng sớm đợc dùng rộng rãi Nó có nhiệt độ hoá dẻo định So với sơn tẩm bi tum tạo cho chất cách điện tính chịu ẩm tính không thấm ẩm tốt Dùng bitum để tẩm dây quấn Stato máy điện Khi bị nóng bitum hoá dẻo nên không thích hợp để tẩm dây quấn Rôto 2.5.4 Xơ nguồn gốc nó: * Xơ: vật liệu mà toàn chủ yếu đợc cấu tạo phần tử nhỏ dài Độ bền độ dẻo cao, sản xuất thuận tiện, rẻ tiền Độ bền điện độ dẫn điện không cao, độ hút ẩm cao Những tính chất vật liệu xơ đợc cải thiện cách phơng pháp tẩm Vì thờng dùng xơ tẩm làm cách điện * Nguồn gốc: Phần lớn vật liệu gốc hữu gồm có: + Vật liệu gốc thực vật (gỗ, bông, giấy chủ yếu xenlulô) + Vật liệu gốc động vật (tơ, len) + Xơ nhân tạo: Thu đợc cách chế biến hoá học nguyên liệu xơ thiên nhiên chủ yếu xenlulô + Xơ tổng hợp: Sản xuất từ polyme tổng hợp - Ngoài có xơ vô cơ: Trên sở mica, xơ thuỷ tinh 2.5.5 Gỗ, giấy tông: * Gỗ: Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 29 Giáo trình Vật liệu điện Là vật liệu sẵn có, dễ gia công, có đặc tính tơng đối tốt Đặc tính gỗ phụ thuộc vào yếu tố sau: Giống cây, nơi trồng, tuổi Tính cách điện giảm nhiều tính hút ẩm cao, dễ bị cong, nứt, độ bền nhiệt kém, dễ cháy Nếu dùng g làm cách điện phải tẩm cẩn thận Thờng dùng để chế tạo chi tiết giá đỡ, cán cầu dao, nêm rãnh máy điện * Giấy tông: Là vật liệu hình quấn lại thành cuộn chế tạo từ xơ ngắn Thành phần chủ yếu xenlulô Độ bền giấy phụ thuộc vào độ ẩm.Quá khô hay ẩm có độ bền thấp Một số loại giấy có công dụng kỹ thuật điện: - Giấy cáp: Phải có đặc tính cao Không để ngăn ngừa đứt khúc quấn quanh lõi cáp mà chất cách điện có đầy đủ độ bền điều kiện lắp ráp cáp - Giấy để quấn: Mỏng để sản xuất dây quấn Chiều dày định mức: 50-70 micron - Giấy tụ điện: Đợc tẩm dùng làm điện môi cho tụ điện giấy Chiều dày định mức: 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 15, 22 30 micron - Giấy băng Mika: dày 20 micron Chế tạo từ xơ dài, dùng làm việc sản xuất băng mika - Các tông cách điện: loại + Loại để không khí: Cứng đàn hồi (dùng lót rãnh máy điện, lõi cuộn dây, vòng đệm ) + Loại dùng dầu: Có cấu trúc xốp mềm dùng chủ yếu dầu MBA Có tính tẩm dầu tốt có độ bền điện cao Thờng tông cách điện sản xuất thành tấm, loại mỏng sản xuất thành cuộn * Phíp: Phíp đợc sản xuất thành lá, tấm, ống Có đặc tính tốt, đặc tính cách điện không cao lắm, dễ gia công nhng độ háo nớc cao Nó bị phân huỷ dới tác dụng hồ quang sinh lợng khí lớn làm tắt hồ quang Vì thờng dùng ống phíp để chế tạo chống sét ống 2.5.6 Vật liệu dệt: Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 30 Giáo trình Vật liệu điện Đợc chế tạo từ loại xơ dài để làm vải, băng cách điện Nó có độ bền cao giấy tẩm nhng đắt tiền có độ bền điện nhỏ Vải băng thờng dùng bảo vệ phần cách điện chủ yếu máy điện thiết bị điện chống tác dụng từ phía Nó dùng để sản xuất vải sơn cách điện , làm cách điện máy điện thiết bị điện, sản phẩm cáp Loại vải sơn cách điện làm sợi tơ gọi lụa sơn cách điện, làm sợi gọi vải sơn cách điện Lụa sơn cách điện mỏng có độ bền điện cao hơn, có vải sơn cách điện làm xơ tổng hợp Cấp cách điện chúng cấp A (1050C) Vải sơn màu đen tẩm sơn bitum, có tính cách điện tốt hơn, loại không dùng cho MBA dầu nhng dùng cho máy điện loại sản phẩm cáp đặc biệt 2.5.7 Màng dẻo: Trong suốt màng mỏng 0,02mm, làm polyme hữu cơ, đợc sản xuất thành cuộn Nó có độ bền điện cao dùng làm cách điện cho máy điện, dây cáp, dây quấn - Dùng nhiều loại màng dẻo khác vào việc sản xuất tụ điện Khi gần tới giới hạn bền kéo màng dễ bị rạn nứt khe nứt dễ lan rộng => dùng màng dán lên tông thu đợc vật liệu hỗn hợp có độ bền điện cao dùng làm cách điện cho máy điện 2.5.8 Chất dẻo: Chất dẻo: Dùng rộng rãi kỹ thuật Nó có đặc điểm dới tác dụng sức ép từ bên có hình dáng định khuôn ép, thớch hp sn xut hng lot, Dùng nhiều chất dẻo làm vật liệu cách điện nh làm vật liệu kết cấu Nhiều chất dẻo có độ bền cao, đặc tính cách điện tốt nhẹ Phần nhiều chất dẻo gồm thành phần chất kết dính chất độn Tuỳ theo chất kết dính mà chia thành chất dẻo ép nóng ép nguội Đa số chất dẻo có chất kết dính hữu đòi hỏi phải ép nóng, chất lại chia thành chất nhiệt cứng chất nhiệt dẻo Chất dẻo nhiều lớp: Đợc dùng rộng rãi làm vật liệu kết cấu vật liệu cách điện Trong có dùng loại xơ mỏng làm chất độn 2.5.9 Vật liệu cao su: Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 31 Giáo trình Vật liệu điện Cao su có đặc tính đàn hồi cao, tính thấm ẩm thấm khí +Cao su tự nhiên: Lấy từ nhựa (mủ) cao su Khi làm đông tụ mủ cao su thải hết tạp chất tách riêng đợc cao su Khi nóng lên tới 500C cao su dẻo dính nhiệt độ thấp giòn Không dùng cao su nguyên chất vào việc sản xuất chất cách điện không chịu đợc nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp nh tác dụng dung môi Để khắc phục nhợc điểm ngời ta tiến hành lu hoá cao su tức nung nóng lên sau cho thêm lu huỳnh vào +Cao su lu hoá: Sự lu hoá cao su làm tăng tính chịu nhiệt, chịu lạnh, làm tăng độ bền độ bền với dung môi Tuỳ thuộc vào lợng S cho thêm vào mà ta đợc cao su dẻo, có khả chịu kéo tính đàn hồi cao Còn cao su rắn hay Êbônit chịu đợc tải trọng va đập lớn Cao su dùng làm chất cách điện cho dây dẫn, cáp mềm, găng tay cách điện, ủng cách điện, thảm cách điện Nhợc điểm: Độ bền nhiệt thấp, chịu đợc tác dụng dầu mỏ Kém bền với tác dụng ánh sáng Không cho phép đặt trực tiếp cách điện cao su bình thờng lên lõi đồng linh kiện cáp (do lợng S sót lại cao su gây tác hại cho đồng nhiệt độ cao) +Cao su tổng hợp: Chế tạo từ dầu mỏ, rợu cồn khí thiên nhiên +Cao su Butađien: Sản xuất cao su dẻo êbônit - Escapon: Có tính cách điện cao dùng làm môi cao tần - Cao su Cloropren: Dùng làm vỏ cáp, đệm chịu dầu * Trong kỹ thuật điện ngời ta sử dụng Pôlyme làm chất dẻo giống cao su Nó chất nhiệt dẻo không lu hoá đợc Có thể dùng làm cách điện cáp cao tần, 2.6 iện môi lỏng: 2.6.1- Dầu mỏ cách điện: a Dầu biến áp: Đợc dùng nhiều kỹ thuật điện Nó có công dụng chính: + Lấp đầy lỗ xốp vật liệu cách điện gốc sợi khoảng trống dây dẫn cuộn dây cuộn dây với vỏ máy biến áp, làm tăng độ bền điện lớp cách điện lên nhiều Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 32 Giáo trình Vật liệu điện + Tăng cờng thoát nhiệt tổn hao công suất dây quấn lõi thép MBA sinh + Ngoài dùng máy cắt dầu cao áp Dầu biến áp đợc chế tạo từ dầu mỏ phơng pháp chng cất Nó phải có nhiệt độ chớp cháy cao độ nhớt thấp Độ bền điện dầu giảm nhiều có lẫn nớc tạp chất Khi sấy khô mức độ bền điện đợc phục hồi b Dầu tụ điện: Để tẩm tụ điện giấy, đặc biệt tụ động lực dùng để bù thiết bị điện Khi đợc tẩm dầu điện trở cách điện nh độ bền điện tăng lên, làm giảm kích thớc, trọng lợng giá thành tụ điện Các đặc tính dầu tụ điện giống dầu biến áp c Dầu cáp: Dùng để tẩm lớp giấy cách điện cáp làm tăng độ bền điện dùng cho cáp điện lực Có nhiều loại dầu cáp khác nhau, tựy theo cp in ỏp 2.6.2 Điện môi lỏng tổng hợp: a Xôvôn: Là chất lỏng không mầu suốt, nặng dầu mỏ Độ nhớt cao đầu biến áp nhiều b Chất lỏng Silic hữu cơ: Có độ hút ẩm nhỏ, độ bền nhiệt cao Có thể dùng tẩm tụ điện nhng đắt tiền độ bền thấp 2.6.3 Dầu thực vật: Là chất lỏng nhớt thu đợc từ hạt loại thực vật khác Cần đặc biệt ý tới dầu khô Nó thờng dùng chế tạo sơn dầu cách điện, vải sơn, tẩm gỗ Khi tiếp xúc với ôxy không khí, dới tác dụng nhiệt độ, ánh sáng yếu tố khác dầu khô có khả hoá rắn Có loại dầu khô phổ biến dầu gai dầu trẩu (Thu đợc từ hạt gai hạt trẩu) Dầu trẩu chóng khô dầu gai Ngoài có loại dầu chậm khô chí không khô đợc Dầu không khô dùng làm điện môi lỏng Dầu thầu dầu dùng làm tẩm tụ điện giấy 2.6.4 Nhựa đờng: Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 33 Giáo trình Vật liệu điện Là chất không định hình, hn hợp phức tạp hyđrôcácbon (cả S O2) Có mầu đen nâu sẫm, nhiệt độ thấp giòn sinh vết nứt có dạng vân đặc biệt Không hoà tan rợu nớc, không bền dầu, có tính nhiệt dẻo Theo nguồn gốc chia làm loại: Nhựa đờng nhân tạo (gốc dầu mỏ) nhựa đờng thiên nhiên (khoáng sản) Nhựa đờng chịu nhiệt cao có tính cách điện tốt, nhiệt độ tăng lên tính cách điện giảm dần Dùng nhựa đờng để sản xuất sơn hợp chất cách điện 2.6.5 Điện môi sáp: Là chất rắn mầu trắng vàng tơi dễ nóng chảy, có cấu tạo tinh thể, độ bền thấp hút ẩm Chúng đợc dùng vào việc ngâm tẩm Không dùng để tẩm chất cách điện phải làm dới điện áp cao để tránh độ co ngót làm giảm độ bền điện chất đợc tẩm Parafin: Là chất sáp rẻ tiền thu đợc từ dầu mỏ nhiệt độ bình thờng có tính ổn định hoá học cao nhng nhiệt độ cao lại dễ bị ôxy hoá không khí Parafin không tan rợu nớc nhng lại tan dầu mỏ, etxăng Ngời ta dùng parafin để tẩm tụ điện giấy điện áp thấp, ngâm cuộn dây làm việc nhiệt độ thấp Vazơlin: Là chất gần giống chất sáp nhiệt độ bình thờng chất nửa lỏng (tựa nh dầu) dùng để tẩm tụ giấy Nó thu đợc từ dầu mỏ Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 34 Giáo trình Vật liệu điện 2.7 Nhận dạng vật liệu cách điện Điện môi rắn a Nhựa nhân tạo: b Nhựa tổng hợp: c Nhựa trung hoà: d Nhựa cực tính: e Nhựa thiên nhiên: f Sơn: - Sơn nhựa: + Sơn Bakêlit: + Sơn Polyclovinyl: + Sơn Polistirol: + Sơn cánh kiến: - Sơn xenlulo: - Sơn dầu: - Sơn dầu nhựa: g Hợp chất cách điện: - Bi tum: h Xơ nguồn gốc nó: k Gỗ, giấy tông: - Gỗ: - Giấy tông: Giấy cáp: Giấy để quấn: Giấy tụ điện: Giấy để tẩm: Giấy băng Mika: Các tông cách điện: - Phíp: iện môi lỏng: + Dầu mỏ cách điện: a Dầu biến áp: b Dầu tụ điện: c Dầu cáp: + Điện môi lỏng tổng hợp: a Xôvôn: b Chất lỏng Silic hữu cơ: c Chất lỏng Flo hữu cơ: + Dầu thực vật: + Nhựa đờng: + Điện môi sáp: -Parafin: - Vazơlin: +Hợp chất cách điện cáp: + Tẩm sấy cách điện: Vật liệu dệt: + Màng dẻo: + Chất dẻo: - Chất dẻo: - Chất dẻo nhiều lớp: + Vật liệu cao su: - Cao su tự nhiên: - Cao su lu hoá: - Cao su tổng hợp: - Cao su Butađien: Sản xuất cao su dẻo êbônit Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 35 Giáo trình Vật liệu điện Chơng 3: VT LIU T 3.1 Khái niệm chung vật liệu dẫn từ Vt liu t tớnh nh cỏc cht st t v hp cht húa hc ferit l loi cú giỏ tr ln k thut in Nguyên nhân chủ yếu gây nên từ tính vật liệu điện tích luôn chuyển động ngầm theo quỹ đạo kín tạo nên dòng điện vòng Tính đặc trng cho trạng thái sắt từ chất có độ nhiễm từ tự phát từ trờng 3.2 Các tính chất vật liệu từ 3.2.1 Quá trình từ hoá vật liệu sắt từ dới ảnh hởng từ trờng ngoài: B - Quá trình từ hoá vật liệu sắt từ đặc trng đờng cong từ hoá B = f(H) có dạng tơng tự tất vật liệu sắt từ nh hình vẽ H - Độ từ thẩm tỷ số đại lợng cảm ứng từ B cờng độ từ trờng H điểm xác định đờng cong từ hoá Độ từ thẩm H = O gọi độ từ thẩm ban đầu Giá trị lớn gọi độ từ thẩm cực đại max từ trờng mạnh vùng bão hoà từ Hệ số từ thẩm động đại lợng đặc trng cho vật liệu sắt từ từ trờng xoay chiều Nó tỷ số biên độ cảm ứng từ với biên độ cờng độ từ trờng: B = max Khi tần số từ trờng xoay chiều tăng độ từ thẩm động giảm xuống H max B (Vì quán tính trình từ) Nếu tiến hành từ hoá vật liệu sắt từ từ trờng B sau bắt đầu điểm đờng cong từ -H m -HK hoá ta giảm cờng độ từ trờng cảm ứng từ H Hm H giảm nhng không theo đờng cũ mà giảm chậm K tợng từ trễ Khi tăng từ trờng theo hớng ngợc lại vật liệu bị khử từ sau đợc từ hoá lại đổi chiều từ trờng cảm ứng từ quay điểm ban đầu => Ta có đờng cong kín đặc trng cho tình trạng từ hoá vật liệu gọi vòng từ trễ chu trình từ hoá Giá trị B H = gọi từ d Để giảm từ d cần đặt từ trờng có chiều ngợc lại HK gọi lực kháng từ Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 36 Giáo trình Vật liệu điện 3.2.2 Vật liệu từ mềm: (Có HK nhỏ, lớn) Có độ từ thẩm cao, lực kháng từ tổn hao từ trễ nhỏ, đợc dùng làm lõi MBA, nam châm điện, dụng cụ đo diện trờng hợp cần có cảm ứng từ lớn với lợng tiêu phí lợng nhỏ Để giảm tổn hao dòng xoáy MBA dùng vật liệu sắt từ mềm có t trở lớn, thờng dùng tôn Silic cách điện với ghép lại * Sắt (thép bon thấp): Vì t trở suất tơng đối thấp nên phần lớn dùng cho lõi từ Thờng dùng làm mạch từ có từ thông không đổi * Thép: Thép kỹ thuật điện vật liệu từ mềm đợc dùng rộng rãi Do thành phần có Silic làm tăng t trở suất tổn hao dòng in xoáy giảm * Pecmalôi: Là hợp kim Fe - Ni, có độ từ thẩm ban đầu lớn vùng từ trờng yếu Để nâng cao t trở suất, ta thêm vào tạp chất Mn, Si * Alusipe: Hợp kim sắt với nhôm silic Có đặc tính cứng giòn nhng dễ đúc định hình Dùng để sản xuất từ, thân dụng cụ Do tính giòn nghiền bột để sản xuất lõi ép cao tần 3.2.3 Vật liệu từ cứng: (có HK lớn, nhỏ) Theo thành phần, trạng thái, phơng pháp chế tạo vật liệu từ cứng đợc chia thành loại sau: * Thép hợp kim hoá: Chế tạo nam châm vĩnh cửu Chúng đợc hợp kim hoá với chất phụ nh: Vonfram, Crôm, Côban * Hợp kim từ cứng đúc: Là hợp kim nguyên tố Al - Ni - Fe (Aluni) Vì có độ giòn cứng gia công phơng pháp mài nên khó chế tạo chi tiết có kích thớc xác * Các nam châm bột: Chế tạo nam châm vĩnh cửu phơng pháp luyện kim bột từ hợp kim Fe - Ni Al Nó đợc ép từ bột nghiền sau thiêu kết nhiệt độ cao * Ferit từ cứng: Loại đợc biết đến nhiều Ferit bari: BaO 6Fe 2O3 Thờng dùng để sản xuất nam châm bari Chúng có tính ổn định cao với tác dụng từ trờng ngoài, chịu đợc lắc, va đập, từ trở suất lớn Có thể dùng tần số cao Nhng độ bền thấp, độ giòn lớn, tính chất từ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ 3.2.4 Vật liệu từ có công dụng đặc biệt: Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 37 Giáo trình Vật liệu điện * Ferit: Là gm t, vật liệu ôxit phức tạp, khác với chất sắt từ trị số từ cảm nhỏ hơn, có từ trở suất cao cao Nó kim loại Năng lợng tổn hao vùng tần số cao tơng đối nhỏ nờn Ferit đợc dùng rộng rãi tần số cao Ferit vật liệu cứng giòn, không cho phép gia công cắt gọt, mài đánh bóng - Ferit từ mềm: có trị số tổn hao lớn tăng nhanh tần số tăng Có số điện môi tơng đối lớn phụ thuộc vào tần số thành phần Ferit, tần số tăng giảm - Ferit từ cao tần: Ngoài Ferit từ mềm tần số cao dùng thép kỹ thuật điện Fecmalôi cán nguội điện môi từ (Điện môi từ chế tạo cách nén bột sắt từ có chất kết dính cách điện) - Ferit có vòng từ trễ hình chữ nhật: Đợc đặc biệt ý kỹ thuật máy tính để làm nhớ, thiết bị chuyển mạch * Gang thép kết cấu: Dùng ngành chế tạo máy điện, thiết bị điện dụng cụ cần có đặc tính tốt khả áp dụng rộng rãi phơng pháp công nghệ Phân thành vật liệu từ tính (gang xám, thép bon, thép hợp kim) vật liệu không từ tính (thép không từ tính, gang không từ tính) - Gang xám: Dùng đúc vỏ máy điện, chi tiết ghép chặt, đúc chi tiết có hình dáng đặc biệt lớn - Thép cacbon: thờng dùng thép có hàm lợng cacbon từ 0,08 - 0,2% Với máy chuyên dụng đặc biệt quan trọng dùng thép có độ bền tăng cờng cách hợp kim hoá với niken, crôm, môlipđen - Gang không từ `tính: Gang có pha thêm Ni, Mn c dựng cỏc trng hp kt cu khụng c cú t tớnh Dễ gia công cắt, từ trở gang không từ tính lớn nên giảm tổn hao dòng xoáy Dùng chế tạo nắp, vỏ, ống máy cắt dầu, vòng cách máy biến áp điện lực, thõn mỏy bin ỏp hn - Thép không từ tính: Thêm Ni, Mn vào thép Thép không từ tính có tính cao, dùng chế tạo nhiều chi tiết mà dùng hợp kim đồng, nhôm không đủ độ bền 3.3 Bảo quản vật liệu từ - Tránh va đập mạnh gây biến dạng - Tránh tiếp xúc với nhiệt độ cao - Tránh tiếp xúc với nguồn từ, vỡ làm cho vật liệu từ thay đổi tính chất dẫn từ 3.4 Nhận dạng vật liệu từ Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 38 Giáo trình Vật liệu điện 3.4.1 Vật liệu từ mềm: (Có HK nhỏ, lớn) * Sắt (thép bon thấp * Thép: thép kỹ thuật điện * Pecmalôi: Là hợp kim Fe - Ni, có tạp chất Mn, Si biến áp âm tần nhỏ, biến áp xung Pecmalôi niken (40 - 50% Ni) lõi thép máy biến áp điện lực, cuộn cảm dụng cụ cần có từ thông cao Các Pecmalôi với vòng từ trễ hình chữ nhật dùng làm khuyếch đại từ, cấu chuyển mạch, thiết bị chỉnh lu phần tử máy tính * Alusipe: Hợp kim sắt với nhôm silic Có đặc tính cứng giòn nhng dễ đúc định hình Dùng để sản xuất từ, thân dụng cụ Do tính giòn nghiền bột để sản xuất lõi ép cao tần 3.4.2 Vật liệu từ cứng: (có HK lớn, nhỏ) * Thép hợp kim hoá: nam châm vĩnh cửu Chúng đợc hợp kim hoá với chất phụ nh: Vonfram, Crôm, Côban * Hợp kim từ cứng đúc: Là hợp kim nguyên tố Al - Ni - Fe (Aluni) * Các nam châm bột: nam châm vĩnh cửu phơng pháp luyện kim bột từ hợp kim Fe - Ni - Al Nó đợc ép từ bột nghiền sau thiêu kết nhiệt độ cao * Ferit từ cứng: nam châm bari Chúng có tính ổn định cao với tác dụng từ trờng ngoài, chịu đợc lắc, va đập, điện trở suất lớn 4.3.4 * Ferit: * Gang thép kết cấu: Dùng ngành chế tạo máy điện, thiết bị điện dụng cụ Gang xám: Dùng đúc vỏ máy điện, chi tiết ghép chặt, đúc chi tiết có hình dáng đặc biệt lớn Thép cacbon: thờng dùng thép có hàm lợng cacbon từ 0,08 - 0,2% Với máy chuyên dụng đặc biệt quan trọng dùng thép có độ bền tăng cờng cách hợp kim hoá với niken, crôm, môlipđen Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 39 Giáo trình Vật liệu điện Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 40 [...]... niệm chung về vật liệu cách điện: 2.1.1 Tầm quan trọng của vật liệu cách điện Vật liệu cách điện có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với kỹ thuật điện Chúng đ ợc dùng để tạo ra cách điện bao quanh những bộ phận dẫn điện trong các thiết bị điện và tách rời các bộ phận có điện thế khác nhau Nó chỉ cho dòng điện đi theo những con đờng mà sơ đồ quy định Vật liệu cách điện còn đợc dùng làm điện môi công tác trong... trình hoá già của vật liệu cách điện Những tác dụng hoá học tác động đến vật liệu cách điện có thể phát sinh từ: + Những vật liệu cách điện gần bên (sơn tẩm, dầu ) hay vật liệu điện cực + Môi trờng bao quanh vật liệu cách điện (chất bẩn thể khí, sản phẩm sinh ra từ phóng điện vầng quang, khí ôzon, ẩm ) Tác dụng hoá học có thể làm giảm mà cũng có thể làm tăng tuổi thọ của vật liệu cách điện VD: 1 số hoá... định độ ẩm của vật liệu cách điện rất quan trọng để chọn những điều kiện thử nghiệm các tính chất điện của vật liệu Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 14 Giáo trình Vật liệu điện Đối với vật liệu hút ẩm mạnh thì việc xác định độ ẩm rất quan trọng để tính toán chính xác số lợng vật liệu Cấu tạo và bản chất hoá học có ảnh hởng quyết định đến tính hút ẩm của vật liệu: Các vật liệu xốp nhiều,... nâng cao điện áp phóng điện (mức cách điện) - Sử dụng màn chắn: Màn chắn làm bằng vật liệu cách điện mà độ bền điện của nó không quan trọng lắm, nó đặt trong khoảng giữa mũi nhọn và mặt phẳng tác dụng của màn chắn có hiệu quả nâng cao điện áp đánh thủng b Điện môi rắn: Khi điện áp tăng đến 1 trị số nào đó, thì xuất hiện tia lửa điện trên bề mặt tấm cách điện Điện áp càng tăng thì tia lửa điện càng... lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 17 Giáo trình Vật liệu điện 2.3 Các yếu tố ảnh hởng đến độ cách điện: 2.3.1 Khái niệm về sự đánh thủng điện môi: Mỗi điện môi nằm trong điện trờng sẽ mất thuộc tính cách điện nếu cờng độ điện trờng vợt quá trị số giới hạn cho phép gọi là hiện tợng đánh thủng điện môi hay còn gọi là hiện tợng phá huỷ độ bền điện của nó Trị số điện áp mà ở đó xảy ra đánh thủng điện môi... vật liệu cách điện 2.4 Chất điện môi 2.4.1 Điện môi khí: Trớc tiên ta cần phải nhắc đến không khí Nó thờng tham gia vào các thiết bị điện và giữ vai trò nh vật liệu cách điện hỗ trợ thêm cho các vật liệu cách điện rắn hoặc lỏng Hay là tạo nên 1 lớp cách điện duy nhất giữa các dây dẫn trần của đờng dây tải điện trên không Khi tiến hành tẩm chất cách điện nếu không cẩn thận thì trong cách điện ấy sẽ có... rẻ tiền Độ bền điện và độ dẫn điện không cao, độ hút ẩm cao Những tính chất của vật liệu xơ đợc cải thiện một cách cơ bản bằng phơng pháp tẩm Vì vậy thờng dùng xơ đã tẩm làm cách điện * Nguồn gốc: Phần lớn là vật liệu gốc hữu cơ gồm có: + Vật liệu gốc thực vật (gỗ, bông, giấy chủ yếu là xenlulô) + Vật liệu gốc động vật (tơ, len) + Xơ nhân tạo: Thu đợc bằng cách chế biến hoá học nguyên liệu xơ thiên... dòng điện xoay chiều nên thời gian tác dụng của điện áp (một chiều và xoay chiều) không ảnh hởng tới trị số điện áp phóng điện Đối với điện áp xung, trị số điện áp phóng điện phụ thuộc rất nhiều vào thời gian tác dụng của điện áp, thời gian này càng bé thì điện áp phóng điện càng tăng Nguyên nhân là quá trình phóng điện đòi hỏi phải có khoảng thời gian cần thiết gọi là thời gian phóng điện Đối với điện. .. Tính chất chung của vật liệu cách điện 2.2.1 Tính hút ẩm của vật liệu cách điện: Khi lựa chọn vật liệu cách điện với 1 mục đích cụ thể cần phải chú ý tới tính chất điện của nó trong những điều kiện bình thờng và cả độ ổn định của các tính chất ấy khi có tác động của độ ẩm, nhiệt độ và các tia phóng xạ Tuổi thọ của cách điện trong điều kiện nhiệt đới phụ thuộc vào khả năng của các vật liệu đợc bảo vệ về... Vật liệu tẩm sấy ảnh hởng rất lớn đến tuổi thọ của cách điện Tuổi thọ của cách điện bọc dây dẫn cũng chịu ảnh hởng của vật liệu dây dẫn: cách điện emay bọc dây nhôm có tuổi thọ cao gấp nhiều lần so với emay bọc dây đồng Khoa iện-in lnh Trờng C nghề QT Vabis HongLam 21 Giáo trình Vật liệu điện - Những tác dụng cơ học trong quá trình chế tạo, quá trình vận hành cũng ảnh h ởng đến sự hoá già của vật liệu