C- Phân loại điệnmô
5- CÁC YẾU TỐ CỦA MÔI TRƯỜNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐIỆNMÔI a Tính hút ẩm
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM ĐIỆNMÔ
Tính chất quan trọng nhất của cách điện là độ bền cách điện, ta phải tìm cách thử độ bền cách điện mà không làm hỏng cách điện, đó là phương pháp thử không phá hủy. Những thông số có thể đo bằng phương pháp thử không phá hủy là dòng điện rò, hệ số tổn hao, điện áp ngưỡng của ion hóa… chúng giúp ta phát hiện được biến đổi chất lượng của toàn bộ cách điện hoặc ít nhất một bộ phận lớn của cách điện.
Bằng việc đo tổn hao và điện trở cách điện, ta có thể phát hiện tình trạng hút ẩm của cách điện (các lần đo đều phải tiến hành trong những điều kiện như nahu)
Đo tổn hao bằng cầu Schering
R1, R2, C2điện trở và tụ để cân bằng cầu Cx: cách điện cần đo
Cn: tụ chuẩn , không tổn hao R1: biến trở
Hình 3.23-Sơ đồ cấu trúc các vùng năng lượng của diode laser a/Không có điện áp phân cực
U
R C
KĐK ĐK R2: điện trở không đổi
C2: tụ biến đổi
: tần số điện áp nguồn V
VG: đồng hồ hiển thị cầu đo được cân bằng Trị số tg đo được là tg = R2. C2.
Trong trường hợp ở bên trong cách điện có bọt khí thì tg sẽ tăng vọt đột biến ở giá trị Vi nào đó. Đây chính là hậu quả của tổn hao ion hóa trong bọt khí. Điện áp Vi gọi là điện áp ngưỡng của ion hóa.
Trong trường hợp đo với cao thế, tg tăng với điện áp đến một trị số nào đó và giảm dần sau đó. Lý do là hằng số điện môi tăng nhanh hơn tg vì có ion hóa bên trong
Trị số điện dung Cx của cách điện Cx =
12 2
RR .Cn R .Cn
Đo điện trở cách điện bằng điện áp một chiều
Trước khi đóng mạch đo, ta đóng công tắc K để nối ngắn mạch điện kế tránh tác động của dòng tích điện cho tụ C.
Điện kế ĐK: đo trị số dòng điện rò, đọc
trị số trên ĐK ở thời điểm 15 giây và 60 giây. Sau khi đóng mạch đo (i15 và i60). Trong khoảng thời gian này cũng có thể đọc thêm vài trị số, số liệu được ghi sẽ cho chúng ta đồ thị thẩm thấu.
Dùng mêgôm có điện áp định mức ứng với điện áp định mức cần thử (ví dụ loại 2,5 kV đối với điện áp 10 kV, loại 5kV đối với 20 kV) để đo điện trở cách điện. Trị số của điện trở cách điện tăng lên theo thời gian. Sự thẩm thấu có ảnh hưởng đến trị số ban đầu còn điện áp phân cực ảnh hưởng đến trị số sau đó. Trị số đúng của điện trở cách điện là trị số đọc khi mà hiện tượng thẩm thấu vừa kết thúc và hiện tượng phân cực cũng vừa bắt đầu, ta đọc hai trị số R15 và R60 ở thời điểm 15 và 60 giây sau khi đóng mạch đo. Tỉ số R15 / R60 được coi là số đo. Cách điện càng bị hút ẩm tỉ số R15 / R60 càng lớn.
Bài tập
3.1-Tính điện dung của một tụ điện phẳng điện cực hình vuông cạnh 100mm, được cách điện 3 lớp điện môi, mỗi lớp dày 2mm: lớp 1: prespan 1=3, lớp 2: sứ có 2=5,5; lớp 3: thủy tinh có 3=5, 0=8,85.10-12[F/m]
3.2-Một tụ điện phẳng được cách điện 3 lớp điện môi, mỗi lớp dày 2mm: lớp 1: prespan 1=3, lớp 2: sứ có 2=5,5, lớp 3: thủy tinh: 3=5. Tụ được làm việc dưới điện áp 6KV. Tính điện áp trong mỗi lớp
Biên soạn: Phạm Thị Nga 90
3.3-Đặt điện áp một chiều 1kV lên dây cáp có lõi đường kính 1mm, đường kính ngoài lớp cách điện 14mm có điện trở suất khối 5.1015 m (bỏ qua dòng điện mặt). Tính điện trở của đoạn cáp dài 100m, 1km và nhận xét về quan hệ giữa điện trở dây dẫn và chiều dài dây. Tính tổn hao điện môi trên đoạn cáp 1km.
3.4-Một thanh cách điện hình trụ có đường kính 5mm, chiều dài 15mm, điện trở suất khối V 1015 m , điện trở suất mặt S 1016 m , đặt điện áp một chiều lên 2 đầu thanh cách điện U=1KV. Tính tổn hao của thanh cách điện. 3.5-Một khối cách điện hình lập phương có cạnh a=50mm, đặt điện áp một chiều
lên hai mặt đối diện bất kỳ với U=3KV. Tính dòng điện rò khối, dòng điện rò mặt và dòng điện rò tổng. Cho biết điện trở khối 5.1013 m
V
, điện trở mặt 0,25.1015 m
S
.
3.6-Một tấm thủy tinh gồm 2 lớp thủy tinh, mỗi lớp dày 5mm ở giữa có một rãnh dày 1mm. Nâng điện áp đặt lên tấm thủy tinh. Hỏi đến giá trị điện áp nào thì bắt đầu có hiện tượng phóng điện ở trong rãnh. Biết thủy tinh có15, rãnh không khí có2 1, điện trường đánh thủng của không khí là E21KV/cm 3.7-InP có mức năng lượng vùng cấm Wg = 1,351 eV có thể dò tìm ánh sáng có
bước sóng là bao nhiêu? Nếu dùng nhôm thay thế cho In thì bán dẫn có mức năng lượng vùng cấm là: Wg(AlXIn1-xP)=1,351+2,23x . Phải thay thế tỷ lệ nhôm bao nhiêu để bước sóng ánh sáng phát xạ cho LED là 650nm
3.8-Hãy xác định giá trị điện dung của dây cáp có lõi kim loại với đường kính d1=1mm, bọc cách điện bằng polyetylen với đường kính ngoài d2=10mm; hằng số điện môi của polyetylen =2,3
3.9-Một tụ phẳng với khoảng cách hai điện cực a=40mm, và diện tích điện cực A=0,2m2, điện áp xoay chiều U=100V tần số f=50Hz. Hãy tính giá trị điện dung của tụ trong hai trường hợp sau:
1. Điện môi giữa hai điện cực chỉ là không khí.
2. Một trong hai điện cực được bọc thuỷ tinh dày 10mm; hằng số điện môi của thuỷ tinh 2=5.
3.10-Các dây dẫn được bọc cách điện bằng ống micanit và đặt trong rãnh của lõi thép. Ống micanit dày 4mm, giữa dây dẫn và ống micanit tồn tại khe hở không khí a1=0,1mm, giữa ống micanit và thành của rãnh cũng tồn tại khe hở 0,1mm. Hãy tính cường độ điện trường trong micanit và trong khe hở không khí. Tính điện áp trên micanit và trên khe hở không khí.
Cho biết hằng số điện môi của không khí
1=1 và của micanit
2=5. Điện áp đặt trên dây dẫn và lõi thép U = 6kV
A=100*100mm2; cách điện có các thông số sau: bề dày a=1mm; =8; pv=1010Ωm; tg =0,1. Hãy tính tổn hao điện môi, tổn hao điện môi trung bình khi điện áp đặt lên tụ là:
1)Điện áp một chiều U = 1kV;
2)Điện áp xoay chiều U = 1kV, tần số f = 50kz.
(Bỏ qua dòng điện bề mặt, cách điện dôi ra ngoài bề mặt điện cực để ngăn cản sự rò điện trên bề mặt)
3.12-Cho một dây cáp viễn thông dài 1km, lõi kim loại ở giữa có đường kính d1=1mm, bọc cách điện bằng polyetylen, đường kính ngoài của cách điện d2=10mm, hằng số điện môi và tổn hao của điện môi là =2,3 ; tg =4.10-4. Điện áp làm việc U=1kV, f=10Mhz.
1)Tính tổn hao điện môi của cáp
2)Tính tổn hao điện môi trung bình trên đơn vị thể tích của cáp ở 3 vị trí: ở mặt tiếp xúc của cách điện với lõi kim loại; ở mặt ngoài của cách điện tiếp xúc với điện cực ngoài, và ở giữa lớp cách điện.
3.13-Hãy tính giá trị tg của dầu biến thế ở tần số 50hz và 5khz, cho biết: m
1013
V
; =2,2
3.14-Hãy tính tổn hao trung bình của sứ dưới cường độ điện trường 1kV/cm, ở tần số 50hz và 1Mhz, biết rằng số tổn hao tg của sứ ở tần số 50hz là 0,16 và ở tần số 1Mhz là 0,035.
3.15-Hãy tính tổn hao điện môi trên 1m của một dây cáp 220kV, tiết diện lõi đồng 1250mm2, đường kính lõi 48mm; bọc cách điện chia làm lớp: lớp trong, có bán kính ngoài r 1 = 38mm; 1 = 4,3; lớp ngoài, có bán kính ngoài r2 = 100mm; 2 = 3,5.Hệ số tổn hao chung tg = 0,004.
3.16-Hãy tính điện áp đánh thủng khoảng cách 270cm giữa hai kim loại đặt trong khí.
Biên soạn: Phạm Thị Nga 92
Chương 4
VẬT LIỆU TỪ
$4.1- CÁC QUÁ TRÌNH VẬT LÝ TRONG VẬT LIỆU TỪ VAØ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG