Vật liệu điện gồm hai phần chính Bài tập và đề thi do sinh viên Phạm Thái Điền soạn thảo. Tài liệu giúp cho sinh thuận lợi cho việc học tập trên lớp cũng như ôn thi các bài kiểm tra. Do soạn thảo khá gấp nên không tránh khỏi sự sai sót rất mong nhận được phản hồi từ các bạn đọc. Chúc các bạn học tốt.
SV PHẠM THÁI ĐIỀN VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN (BÀI TẬP &ĐỀ THI) SINH VIÊN LỚP KỸ THUẬT ĐIỆN A2 K44 KHOA CÔNG NGHỆ - ĐẠI HỌC CẦN THƠ MỤC LỤC PHẦN I BÀI TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN KC116 – VẬT LIỆU ĐIỆN Bài tập PHẠM THÁI ĐIỀN B1806794 BÀI TẬP Câu 1: 1.1 Trình bày ngắn gọn loại phân cực xảy điện môi? a Phân cực điện tử - Xuất moment lưỡng cực điện tạm thời cảm ứng - Thời gian phân cực nhỏ, phân cực biến tức thời E = - Không sinh tổn hao b Phân cực ion - Xảy điện môi có liên kết ion (muối ăn) - Xuất tổng moment điện tạm thời cảm ứng - Thời gian phân cực nhỏ, phân cực biến tức thời E = - Không sinh tổn hao c Phân cực lưỡng cực - Xảy điện mơi cực tính (nước, rượu cồn, acetone, dung dịch điện phân, cực tính…) - Điện mơi cực tính tồn lưỡng cực điện cố định - Thời gain phân cực lớn, phân cực biến từ từ E = - Phụ thuộc vào nhiệt độ, sinh tổn hao d Phân cực kết cấu - Xảy điện mơi có cấu tạo không đồng cấu trúc lớp cách điện - Bản chất phân cực kết cấu tập trung điện tích tạ bề mặt tiếp xúc hai vật liệu hai vùng vật liệu - Thời gian phân cực lớn, sinh tổn hao 1.2 Loại phân cực gây tổn hao điện môi ? Tần số điện áp ảnh hưởng đến tổn hao điện môi ? - Phân cực gây tổn hao : Phân cực lưỡng cực phân cực kết cấu - Tổn hao diện môi tăng theo tần số dòng điện Tần số điện áp cao tổn hao điện môi lớn ngược lại 1.3 Khi khảo sát chất điện môi điện mơi đặc biệt, người ta xác định có loại phân cực chậm Hằng số điện môi tương đối hàm log f hình Sự thay đổi ɛ r fg phân cực kết cấu fd phân cực lưỡng cực Điện trở suất vật liệu ρ ~ 10 16 Ωm BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN Hình Hằng số điện môi tương đối Một tụ điện chế tạo từ chất điện mơi có tính chất nêu phía trên, có độ dày cách điện d = 0,5 mm diện tích cực m2 hình Hình Mạch khảo sát phân cực điện môi Sự phân cực điện môi điện áp bước áp lên tụ điện diễn tả sau: t − τd P = Pm + Pd (t ) + Pg (t ) = Pm + Pd 1 − e t − τg ÷+ Pg 1 − e ÷ ÷ ÷ Với Pm = E.ε ( ε rh − 1) Pd = E.ε ( ε rm − ε rh ) Pg = E.ε ( ε rl − ε rm ) τ d = ( 2π f d ) −1 τ g = ( 2π f g ) −1 PHAM THAI DIEN CTU Xây dựng công thức xác định mật độ dòng điện J qua tụ điện tham số thời gian điện áp bước áp vào tụ điện, sử dụng công thức phân cực nêu trên? Dòng điện I chạy qua điện mơi tổng dịng phân cực dịng rị BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN dQi d (ε E + P ) + σ E A = + σ E A dt dt P = pm + pd + pg i (t ) = dpg d (ε E + pm ) dpd dpg dp ⇒ i (t ) = + + + σ E A = J δ (t ) + d + + σ E A dt dt dt dt dt pd ( ∞ ) − t /τ dpd = pd ( ∞ ) − pd ( t ) = pd ( ∞ ) − pd ( ∞ ) ( − e − t /τ ) = e ζ dt ζ ζ dpg p = pg ( ∞ ) − pg ( t ) = pg ( ∞ ) − pg ( ∞ ) ( − e − t /τ ) = g ( ∞ ) e − t /τ ζ dt ζ ζ pd ( ∞ ) − t /τ pg ( ∞ ) − t /τ ⇒ i (t ) = J δ (t ) + e + e + σ E A ζ ζ 1.4 Mạch tương đương điện môi biểu diễn hình p Hình Mạch tương đương điện mơi Trình bày ngắn gọn loại phân cực xảy điện môi? Xác định biểu thức tính mật độ dịng điện J mạch điện hình 3? Tính giá trị phần tử mạch cách so sánh với kết câu 1.3? U 1 1 I s = I1s + I s + I 3s + I s = + + + s R0 R + Rg + d sC sCd sC g m ÷ ÷ C Cd 1 g ÷ ÷+ = U Cm + + sR0 Rd Cd s + ÷ Rg Cg s + ÷ Rd Cd ÷ Rg Cg ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ 1 − − Cg Cd Rg C g Rd Cd ⇒ I (t ) = U Cm δ (t ) + e + e + e R0 Rd Cd Rg Cg 1 − − Cg Ed Cd Rg Cg Rd Cd ⇒J= e + e Cm δ (t ) + + A R0 Rd Cd Rg C g BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN Tính tốn giá trị phần tử: ε A ( ε rm − ε rh ) ε A ( ε rl − ε rm ) ε ε rh A ; Cd = ; Cg = d d d ζ ζ pd d 1 R0 = = ρ ; Rd = d = ; Rg = g = σ A A Cd 2π f d Cd C g 2π f g C g Cm = Từ hình số điện mơi tương đối nên ta có : log10 ( f g ) = −1 ⇒ f g = 10−1 Hz log10 ( f d ) = ⇒ f g = 104 Hz Câu Tại nhiệt độ T = 300K, khối điện môi xuất 02 loại phân cực chậm với số thời gian τ g = 10s τ d = 10−3 s Hằng số điện môi tương đối εr = 2,5 tần số cao Các thông số khác điện môi điện áp DC 4,0 AC 50Hz ρ = 1016 Ωm, d = 0, 4mm, A = 4m2 2.1 Vẽ mạch tương đương điện môi xác định giá trị phần tử mạch? 2.2 Trình bày mạch tương đương đơn giản điện môi a ω →0 b Tần số cao Giải: 2.1 Mạch tương đương : PHAM THAI DIEN CTU Tóm tắt đề : ε rl = 7; ε rm = 4; ε rh = 2,5; ρ = 1016 Ωm; d = 0, 4.10−3 m; A = 4m2 BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN Cm = ε ε rh A 8,85.10 −12.2,5.4 = = 2, 2.10−7 −3 d 0, 4.10 F Cd = ε A ( ε rm − ε rh ) 8,85.10−12.4 ( − 2,5 ) = = 1,33.10−7 F d 0, 4.10−3 Cg = ε A ( ε rl − ε rm ) 8,85.10 −12.4 ( − ) = = 2, 66.10−7 F −3 d 0, 4.10 R0 = pd d 0, 4.10−3 = ρ = 1016 = 1012 Ω σ A A Rd = ζd 10−3 = = 7518,8Ω Cd 1,33.10−7 Rg = ζg Cg = 10 = 37593984,96Ω 2,66.10−7 2.2 Trình bày mạch tương đương : a ω →0 Tất loại phân cực có đủ thời gianđể hồn thành, không sinh tổn hao đồng nghĩa với việc R g = Rd =0 ⇔ Cm R0 Cg Cd b Tần số cao Các phân cực chậm, đủ thời gian để hồn thành, gây tổn hao phân cực tức thời BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN Nếu R0 >> Xcm (cực lớn) Khi R0 khơng cịn tồn PHAM THAI DIEN CTU BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN KC116 – VẬT LIỆU ĐIỆN Bài tập PHẠM THÁI ĐIỀN B1806794 BÀI TẬP 1.1 Chứng minh cơng thức: Theo hệ số ion hóa Townsend thứ ta có: α B B = A.exp − pd ÷ ⇒ α = Ap.exp − pd ÷(1) p U U Điều kiện phóng điện Townsend : γ ( exp ( α d ) − 1) = ⇔ exp ( α d ) − = 1 1 ⇔ exp ( α d ) = + ⇔ α d = ln + 1÷(2) γ γ γ Thay (1) vào (2) ta : 1 1 B B Ap.exp − pd ÷d = ln + 1÷ ⇔ exp − pd ÷ = ln + 1÷ U U Apd γ γ B Bpd ⇔ − pd = ln ln + 1÷÷ ⇔ U = − U Apd γ ln ln + 1÷÷ Apd γ Bpd Bpd ⇔U = ⇔U = ( dpcm) ÷ ÷ Apd ÷ A ÷ ln ln ( pd ) + ln 1 ÷ 1 ÷ ln + 1÷÷ ln + 1÷÷ γ γ 1.2 Tìm giá trị điện áp phóng điện nhỏ khơng khí: Theo cơng thức tính giá trị điện áp phóng điện dễ thấy U (pd) nhỏ BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 1 1 1 α d = ln + 1÷ ⇔ d = ln + 1÷ ⇔ d = ln + 1÷ α γ γ B γ Ap.exp − pd ÷ U B exp pd ÷ e 1 U ln + 1 ⇔ pd ⇔ pd = ) = ln + 1÷ ÷ ( A A γ γ hệ số ion hóa thứ (xác suất để sinh điện tử tự ion dương va đậm vào cathode) Theo đề 200 ion dương giải phóng điện tử từ cathode nên ta suy ra: γ N t ( d ) = ⇒ γ 200 = ⇒ γ = 200 Như vậy: ( pd ) ÷ e 1 e = ln + 1÷ = ln + 1÷ = 0,987 A γ 14, ÷ 200 Hệ số pdmin: Điện áp phóng điện nhỏ là: U = 1.3 = 365.0,987 = 360, 4V 14, ln ( 0,987 ) + ln ÷ ln ( 200 + 1) Tính điện áp ion hóa điện áp phóng điện khe khơng khí xác định từ đường cong Paschen 960 V Lập tỷ số: ECR ε kk = = Ekk ε CR ECR = Suy ra: B ( pd ) ÷ A ÷ ln ( ( pd ) ) + ln 1 ÷ ln γ + 1÷ ÷ kk U BD 960.10−3 Ekk = = = 6, 4kV / mm d 0,15 mà ε kk Ekk 6, = = 3, 2kV / mm ⇒ U CR = ECR dCR = ECR ( a − d ) ε CR → U CR = 3, ( − 0,15 ) = 5,92 kV =5920V kk ⇒ U1' = U BD + U CR = 960 + 5920 = 6880V BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 10 2.1 Tính điện áp phóng điện khí SF6 theo nguyên lý phóng điện Townsend Điều kiện phóng điện : I phương trình mẫu 0: 1− γα ( α −η ) d γα ( α −η ) d α −η e − 1 = ⇔ e − 1 = ⇔ e( α −η ) d − 1 = α −η α −η γα ⇔ α − η = ⇔ α = η (*) Theo đề ta có : α = 24 E − 1, 76 p cm −1 −1 η = −4 E + 1,52 p cm (*) → 24 E − 1, 76 p = −4 E + 1,52 p ↔ 28 E = 3, 28 p 3, 28 p 3, 28.760 ⇔ E = EBD = = = 790kV / cm 28 28 Điện áp phóng điện khe hở 10 mm E = EBD x = 89 kV 2.2 Thay khí SF6 khơng khí UBD = ? kk U BD = Bpd ln pd + ln A 1 ln + 1÷ γ = 365.760.1 = 36,3kV 14, ln(750.1) + ln ln(1 + 200) 2.3 Tỷ số điện áp điện áp phóng điện SF6 khơng khí k= SF U BD 89 iθ = e ≈ 2,5 kk U BD 36,3 PHAM THAI DIEN CTU BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN KC116 – VẬT LIỆU ĐIỆN Bài tập PHẠM THÁI ĐIỀN B1806794 BÀI TẬP Câu Cho cáp cao áp pha (AC 50 Hz): cấu trúc mặt cắt ngang pha hình Lõi dẫn có đường kính 28mm lớp cách điện có chiều dày 30mm Điện trở lõi dẫn 0,043 Ω/km xem không phụ thuộc nhiệt độ Độ dẫn điện lớp cách điện 0,2 W/m o C, số điện môi tương đối 3,2 tan δ 1,5% (hằng số) Điện áp định mức dòng điện định mức cáp 300 kV 1000A Nhiệt độ môi trường Ty= 20 oC 1.1 Bỏ qua tổn hao điện môi, xác định phân bố nhiệt độ xuyên qua chiều dày cách điện dòng điện định mức 1.2 Bỏ qua tổn hao điện trở lõi dẫn, xác định phân bố nhiệt độ xuyên qua chiều dày cách điện điện áp định mức (lưu ý hệ thống pha) Nhiệt lượng phát sinh điện môi : Nhiệt lượng tỏa môi trường : Khi làm việc chế độ ổn định : P = Q nên ta có : BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 12 1.3 Xác định nhiệt độ bề mặt lõi dẫn điện áp định mức dòng điện định mức đặt lên cáp Câu Hai tụ cao áp cách điện chất điện môi có số điện mơi ɛ’ = khơng phụ thuộc nhiệt độ Tổn thất điện môi phụ thuộc vào nhiệt độ tính theo cơng thức sau: tgδ = 2.10 -6.t3 (t in oC) Mối quan hệ điện áp hiệu dụng lớn nhiệt độ cho phép lớn xác định theo công thức sau: Với Hằng số điện môi chân không F/m Độ dẫn điện K= 0,1 W/moC Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ cực đại cho phép (oC) Tmax (oC) Tụ điện thử nghiệm điện áp có tần số 50Hz phút trước nghiệm thu Điện áp thử nghiệm cho bảng 2.1 Trình bày ngắn gọn loại phóng điện xảy cách điện rắn - Phóng điện riêng ( phóng điện điện tử, phóng điện thác hay dịng điện tích) - Phóng điện điện - Phóng điện nhiệt - Phóng điện thối hóa hóa học - Phóng điện cục 2.2 Xác định điện áp định mức lớn tụ điện nhiệt độ mơi trường thí nghiệm điện áp chịu đựng tần số 50 Hz phút 20 oC nhiệt độ cực đại cho phép điện môi 80 oC Xem với thời gian phút nhiệt dộ điện môi đạt đến trạng thái ổn định BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 13 t0= 20 oC, tmax= 80 oC Điện áp chịu tụ điện thử nghiệm theo phóng điện nhiệt Trong : Từ bảng ta : Điện áp thử nghiệm phút 145 KV Điện áp định mức 72,5 BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN KC116 – VẬT LIỆU ĐIỆN Bài tập PHẠM THÁI ĐIỀN B1806794 BÀI TẬP Câu 1.1 a Xây dựng công thức xác định tuổi thọ vật liệu cách điện rắn: ln t L = A − n.ln E + Q trình lão hóa biểu diễn phương trình : Trong hóa học tốc độ lão hóa: Q R T AB = A + B dC AB dC dC AB = − kdt ⇒ ∫ AB = − k ∫ dt = −kC AB ⇔ C AB C AB dt ⇒ ln C AB + c = − kt (*) Tại thời điểm ban đầu: t=0 c = − ln C ABO ⇒ ln C AB − ln C ABO = − kt ⇔ ln (*) Theo Arrhenius: Q k = α exp − ÷(***) RT Khi tuổi thọ kết thúc t = tL : Từ (*) PHAM THAI DIEN CTU C AB = −kt (**) C ABO C AB = C ABL ⇔ ln C AB = ln C ABL → ln C AB = −kt + ln C ABO (****) thay vào (****) ta : −kt + ln C ABO = ln C ABL ⇒ ln C ABL − ln C ABO = −kt ⇒ ln C ABL = − kt C ABO (*****) BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 15 ln Lấy (***) thay vào (*****) ta : C ABL Q Q = −α exp − ÷t L ⇒ tL = const.exp ÷(2) C ABO RT RT t L = A.E − n (1) Từ công thức (1) (2), công thức tổng quát xác định t L: Q t L = A1.exp RT Q −n ÷E ⇒ ln t L = ln A1 + − n ln E T R (đpcm) b Định luật Montsinger chất cách điện phát biểu nhiệt độ làm việc chất cách điện tăng thêm 8oC tuổi thọ cách điện giảm phân Sử dụng tính chất đễ xác định tỷ số Q/R Giả sử tồn ngun lý thối hóa cách điện nhiệt độ làm việc lõi dẫn 80oC Từ thí nghiệm 100 kVrms 20 oC, xác định tuổi thọ cách điện Vẽ đồ thị tuổi thọ cách điện hàm số nghịch đảo thời gian 30 50 kVrms/mm với số mũ n = 10 Từ công thức tuổi thọ cách điện ta có: Q −n t L = A1.exp ÷E RT Khi làm việc nhiệt độ bình thường t1=80 độ : Khi nhiệt độ tăng lên độ nghĩa t2=88 độ: Q −n t L1 = A1 exp ÷E RT 1 Q −n tL = A1.exp ÷E RT2 t L1 = 2t L ⇔ t L1 tL2 Khi tăng lên độ tuổi thọ giảm nữa: Q exp ÷ RT1 = =2⇒ Q exp ÷ RT2 Q Q Q Q ⇔ ln exp − = ln ÷− ln exp ÷ = ln ⇔ R.T1 R.T2 RT1 RT2 Q ln ln → = = = 11041, 228 1 R 1− − T1 T2 80 + 273 88 + 273 PHAM THAI DIEN CTU BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 16 Với E=100kV/mm, T=293K, tL=1h, n = 10 Q − n ln E → ln1 = ln A1 + 11041, 228 − 10 ln100 T R 293 → ln A1 = 8,368 ln t L = ln A1 + Phương trình tuổi thọ E = 30 kV/mm ln t L = ln A1 + Q − n ln E = 8,368 + 11041, 228 − 10 ln 30 T R T Phương trình tuổi thọ E = 50 kV/mm ln t L = ln A1 + Q − n ln E = 8,368 + 11041, 228 − 10 ln 50 T R T c Cho cáp điện điện lực có cấu trúc hình Cáp đại diện cho pha hệ thống pha Lõi dẫn có đường kính 30mm, chiều dày cách điện 20mm Điện trở lõi dẫn 0,043 Ω/km xem không phụ thuộc nhiệt độ o Độ dẫn điện 0,2 W/m C, ɛr=4 tanδ = 1,5 (hằng số) Điện áp định mức dòng định mức 300kV 1000A Ty=20oC Xác định tuổi thọ cáp điện áp định mức dòng điện định mức Thảo luận kết BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 17 d = 30mm → ri = 15mm ry = rδ + ri = 20 + 15 = 35mm r r T (ri ) = Ty + 7,5 − 7, ln i ÷ + 34, 2.ln y ri ri 35 15 = 20 + 7.5 − 7.4 ln ÷ + 34, 2.ln = 56,5o C = 329,5 K 15 15 300 U = 13, 63kV / mm E (ri ) = = r 35 ri ln y 15.ln 15 ri PHAM THAI DIEN CTU Tuổi thọ cách điện: Q −n Q t L = A1.exp ÷E = exp(ln A1 ).exp RT RT = 6899582,166h ≈ 787, 624 year 11041, 228 −n −10 ÷E = exp(8,368).exp ÷.13, 64 329,5 1.2 a) Các yếu tố bên ngồi ảnh hưởng đến thối hóa cách điện? Thơng thường vật liệu cách điện có độ bền độ bền hóa học tương đối cao Nhưng tác động môi trường tự nhiên người chẳng hạn như: tác động nhiệt, khơng khí, độ ẩm, tác động cơ…ảnh hưởng đến thối hóa vật liệu cách điện Sự thối hóa vật liệu cách điện phụ thuộc vào nhiệt dộ ứng suất điện mơi trường ngồi lõi dẫn Khi nhiệt độ ứng suất điện trường cao ảnh hưởng đến thối hóa vật liệu cách điện nhiều ngược lại b) Liệt kê ngun lý thối hóa quan trọng giấy cách điện, dầu cách điện, epoxy hay XLPE? Trả lời: Giấy cách điện Khi độ ẩm môi trường xung quanh cao giấy cách điện bị biến dạng Khi bị thấm ẩm tạo chất dẫn điện tạo điện dẫn điện phân lớn Dầu cách điện Khi có khơng khí lọt vào, nhiệt độ làm việc tăng, có tiếp xúc dầu với số kim loại, Khi có tác dụng ánh sáng, có tác dụng điện trường cao Epoxy Epoxy cần bảo quản lưu trữ nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp chiếu vào, tránh nước nơi có độ ẩm cao BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN XLPE Ánh sáng mặt trời làm suy giảm XLPE Sự xuống cấp đáng kể nhanh chóng Ngồi ra, vật liệu bị hư hại số côn trùng 18 PHẦN II ĐỀ THI ĐỀ THI THAM KHẢO VẬT LIỆU ĐIỆN SỐ 01 (Sinh viên không sử dụng tài liệu) NỘI DUNG ĐỀ Câu a Trình bày ngắn chu trình từ hóa vật liệu sắt từ b Trình bày đặc điểm khác vật liệu sắt từ cứng sắt từ mềm c Nêu ứng dụng sắt từ mềm? Vật liệu sắt từ mềm phổ biến làm mạch từ thiết bị kỹ thuật điện ? Câu Xây dựng công thức xác đinh tuổi thọ cách điện theo nhiệt độ cường độ điện trường? Câu Tại nhiệt độ T=300K, điện môi tụ điện phẳng xuất 02 cực chậm với số thời gian τg=10s τd=10-4s Hằng số điện môi tương đối ɛr = điện áp DC 5.0 AC 50 Hz tần số cao Các thông số khác điện môi ρ = 1016 Ωm, d = mm, A = 1m2 a) Vẽ mạch tương đương điện môi xác định giá trị phần tử mạch b) Tính tổn hao điện mơi điện áp 220VAC, 50 Hz đặt vào tụ điện với tanδ = 0,001 BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 19 ĐỀ THI THAM KHẢO VẬT LIỆU ĐIỆN SỐ 02 (Sinh viên không sử dụng tài liệu) NỘI DUNG ĐỀ Câu Trình bày giải thích đặc tính V-A chất khí Câu Trình bày giải thích khác ba loại vật liệu: thuận từ, nghịch từ sắt từ Câu Điện áp phóng điện khơng khí khơ điện trường tính theo cơng thức sau: U BD ÷ ÷ ÷ ÷ pd ÷ = B× ÷ ÷÷ A ln ( pd ) + ln ÷÷ ÷÷ ln 1 + γ ÷÷ ÷ ÷ Với p=áp suất chất khí (750 mmHg) d=khoảng cách điện cực (5 mm) A= 14,6 (1/(mm Hg.cm)) B=365(V/(mm Hg.cm)) a) Tính giá trị điện áp phóng điện khe hở điện cực chứa khơng khí có chứa thông số với điều kiện 100 ion dương va đập vào cực âm giải phóng điện tử b) Xác định áp suất p để khe hở d = mm có điện áp phóng điện nhỏ c) Tìm điện áp phóng điện nhỏ BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 20 ĐỀ THI THAM KHẢO VẬT LIỆU ĐIỆN SỐ 03 (Sinh viên không sử dụng tài liệu) NỘI DUNG ĐỀ Câu a Trình bày ngắn lý thuyết phóng điện thác điện tử (Townsend) chất khí b Khí SF6 có đọ bền điên cao hay thấp so với không khí? Giải thích sao? Câu Đối với khơng khí, hệ số ion hóa Townsend thứ (α) xác định công thức sau: α B = A.exp − pd ÷ p U Với p=áp suất chất khí (1520 mmHg) d=khoảng cách điện cực (1 cm) E=cường độ điện trường hai cực(V/cm) A= 14,6 (1/(mm Hg.cm)) B=365(V/(mm Hg.cm)) U=điện áp hai cực a) Sử dụng công thức xác định α điều kiện để xảy phóng điện Townsend: γ ( exp ( α d ) − 1) = ,chứng minh đường cong Paschen có hình dạng lý thuyết cho công thức sau BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 21 U BD ÷ ÷ ÷ ÷ pd ÷ = B× ÷ ÷÷ A ln ( pd ) + ln ÷÷ ÷÷ ln 1 + γ ÷÷÷ ÷ b) Tìm giá trị điện áp phóng điện khơng khí hai cực kim loại (biết nhờ va đập vào cực âm, trung bình 100 ion dương giải phóng điện tử từ cathode) Câu Tại nhiệt độ T=300K, điện môi tụ điện phẳng xuất 02 cực chậm với số thời gian τg=10s τd=10-4s Hằng số điện môi tương đối ɛr = điện áp DC 5.0 AC 50 Hz tần số cao Các thông số khác điện môi ρ = 1016 Ωm, d = mm, A = 1m2 a) Vẽ mạch tương đương điện môi xác định giá trị phần tử mạch b) Tính tổn hao điện mơi điện áp 220VAC, 50 Hz đặt vào tụ điện với tanδ = 0,001 BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 22 BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 23 ĐỀ THI THAM KHẢO VẬT LIỆU ĐIỆN SỐ 04 (Sinh viên không sử dụng tài liệu) NỘI DUNG ĐỀ Câu a) Trình bày lý thuyết từ nguyên tử b) Giải thích khác từ hóa ba loại vật liệu: thuận từ, nghịch từ sắt từ Câu Đối với khơng khí, hệ số ion hóa Townsend thứ (α) xác định công thức sau: α B = A.exp − pd ÷ p U Với p=áp suất chất khí (760 mmHg) d=khoảng cách điện cực (1 cm) E=cường độ điện trường hai cực(V/cm) A= 14,6 (1/(mm Hg.cm)) B=365(V/(mm Hg.cm)) U=điện áp hai cực a) Tìm giá trị điện áp phóng điện khơng khí hai cực kim loại (biết nhờ va đập vào cực âm, trung bình 200 ion dương giải phóng điện tử từ cathode) b) Tìm giá trị điện áp phóng điện nhỏ Câu Tại nhiệt độ T=300K, điện môi tụ điện phẳng xuất 02 cực chậm với số thời gian τg=10s τd=10-4s Hằng số điện môi tương đối ɛr = điện áp DC 4,0 AC 50 Hz tần số cao Các thông số khác điện môi ρ = 1015 Ωm, d = mm, A = 1m2 a) Vẽ mạch tương đương điện môi xác định giá trị phần tử mạch b) Tính tổn hao điện mơi điện áp 220VDC, đặt vào tụ điện điện áp 220VAC, 50 Hz đặt vào tụ điện với tanδ = 0,001 BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 24 ĐỀ THI THAM KHẢO VẬT LIỆU ĐIỆN SỐ 05 (Sinh viên không sử dụng tài liệu) NỘI DUNG ĐỀ Câu a) Trình bày khác vật liệu sắt từ cứng sắt từ mềm b) Trình bày phương pháp làm giảm tổn hao sắt từ Câu Tại nhiệt độ T=300K, điện môi tụ điện phẳng xuất phân cực chậm với số thời gian τd=10-4s Hằng số điện môi tương đối ɛr = điện áp DC 2,0 tần số cao Các thông số khác điện môi ρ = 1015 Ωm, d = mm, A = 1m2 a) Vẽ mạch tương đương điện môi xác định giá trị phần tử mạch b) Tính tổn hao điện môi điện áp 220VAC, 50 Hz đặt vào tụ điện với tanδ = 0,001 Câu Điện áp phóng điện khơng khí khơ điện trường tính theo cơng thức sau: U BD ÷ ÷ ÷ ÷ pd ÷ = Bì ữ ữữ A ln ( pd ) + ln ÷÷ ÷÷ ln 1 + γ ÷÷ ÷ ÷ Với p=áp suất chất khí (760 mmHg) d=khoảng cách điện cực (1 cm) A= 14,6 (1/(mm Hg.cm)) B=365(V/(mm Hg.cm)) a) Tính giá trị điện áp phóng điện chất khí hai cực kim loại (biết nhờ va đập vào cực âm, trung bình 50 ion dương giải phóng điện tử từ cathode) b) Tìm điện áp phóng điện nhỏ BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Nguyễn Văn Dũng, “Bài giảng Vật liệu điện”, Bộ môn Kỹ thuật điện, Trường Đại học Cần Thơ TS Nguyễn Đình Thắng, “Vật liệu Kỹ thuật điện”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội Sơn Thạch, Bùi Văn Cường, Lưu Thanh Tâm, “Bài tập tổng hợp Vật liệu điện”, Sinh viên ngành Kỹ thuật điện, Trường Đại học Cần Thơ BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 26 ... hao điện mơi điện áp 220VAC, 50 Hz đặt vào tụ điện với tanδ = 0,001 BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 22 BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 23 ĐỀ... hao điện mơi điện áp 220VDC, đặt vào tụ điện điện áp 220VAC, 50 Hz đặt vào tụ điện với tanδ = 0,001 BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 24 ĐỀ THI THAM KHẢO VẬT LIỆU ĐIỆN... Tính tổn hao điện mơi điện áp 220VAC, 50 Hz đặt vào tụ điện với tanδ = 0,001 BÀI TẬP VÀ ĐỀ THI VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN – PHẠM THÁI ĐIỀN 19 ĐỀ THI THAM KHẢO VẬT LIỆU ĐIỆN SỐ 02 (Sinh viên không sử