1. Vật liệu dẫn điện là gì?Vật liệu dẫn điện là một trong những vật liệu chúng ta sử dụng khá phổ biện hiện nay. Theo đó chúng ta có thể nắm bắt khái niệm vật liệu dẫn diện là gì ngay sau đây. Show Vật liệu dẫn điện cho phép dòng điện chạy qua nó theo 1 hướng hoặc nhiều hướng khác nhau. Vật liệu dẫn điện có thể là chất rắn, chất lỏng và chất khí ở điều kiện nhất định. Trong tất cả các loại chất dẫn điện thì kim loại và hợp kim có tính dẫn điện cao nhất. Chúng thường được sử dụng để chế tạo ra dây điện, dây cáp điện như đồng, thép, nhôm…  Để đảm bảo tính dẫn điện, các kim loại và hợp kim phải có độ tinh khiết cao. Trong những tạp chất cho phép không được có oxy, các oxit kim loại. Bởi vì chúng làm giảm khả năng dẫn điện của sản phẩm. Em hiểu thế nào là vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện và vật liệu dẫn từ?CHƯƠNG I: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN pptBạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (190.39 KB, 21 trang ) CHƯƠNG I: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN Trị số nghịch đảo của điện dẫn suất γ gọi là điện trở suất ρ, nếu vật dẫn có tiết điện không đổi là S và độ dài l thì: l S Rρ = Đơn vị của điện trở suất là Ω.mm 2 /m, quan hệ giữa các đại lượng này như sau: 1Ω.m = 10 6 Ωmm 2 /m = 10 6 µΩm 1Ωmm 2 /m = 1 µΩm Trị số điện trở suất của vật dẫn kim loại biến đổi trong khoảng tương đối rộng từ 0.016(bạc) đến 10Ωmm 2 /m (hợp kim sắt- crôm- nhôm). 2. Hệ số nhiệt của điện trở suất Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ hẹp quan hệ giữa điện trở suất với nhiệt độ gần như đường thẳng, giá trị điện trở suất ở cuối đoạn nhiệt độ ∆t có thể tính theo công thức sau: 1 t).α(1ρρ P0t ∆+= Trong đó: ρ t : điện trở suất đo ở nhiệt độ t 0 ρ 0 : điện trở suất ở nhiệt độ ban đầu t 0 α P : hệ số nhiệt của điện trở suất Hệ số nhiệt của điện trở suât nói lên sự thay đổi điện trở suất của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi. 3. Nhiệt dẫn suất Nhiệt dẫn suất của kim loại dẫn điện có quan hệ vơi điện dẫn suất kim loại các kim loại khác nhau ở nhiệt độ bình thường với điện dẫn suất tính bằng S/m còn nhiệt dẫn suất tính bằng W/độ.m 4. Hiệu điện thế tiếp xúc và sức nhiệt động Khi cho hai kim loại khác nhau tiếp xúc thì giữa chúng phát sinh hiệu điện thế nguyên nhân sinh ra hiệu điện thế tiếp xúc là công thoát điện tử của kim loại khác nhau đông thời do số điện tử tự do khác nhau mà áp lực khi điện tử ở kim loại khác nhau có thể không giống nhau. 5. Hệ số nhiệt độ dãn nở dài của vật dẫn kim loại Hệ số dãn nở nhiệt theo chiều dài của vật dẫn kim loại là trị số của hệ số dãn nở dài theo nhiệt độ và nhiệt độ nóng chảy . Khi hệ số cao sẽ dễ nóng chảy ở nhiệt độ thấp còn kim loại có hệ số nhỏ sẽ khó nóng chảy(α l ). 6. Tính cơ học của vật liệu Tính chất cơ học hay còn gọi là cơ tính là khả năng chống lại tác dụng của lực bên ngoài lên kim loại Cơ tính kim loại bao gồm tính đàn hồi, tính dẻo, tính dai, độ cứng, chịu được va chạm, và độ chịu mỏi I.2 Một số vật liệu dẫn điện thông dụng 1. Đồng ( Cu) a. Tầm quan trọng trong kỹ thuật điện Đồng là vật liệu quan trong nhất trong tất cả các vật liệu dẫn điện được dùng trong kỹ thuật điện vì nó có điện dẫn suất, nhiệt dẫn suất lớn( sau bạc),nó có sức bền cơ khí lớn, chống lại sự ăn mòn khí quyển và có tính đàn hồi cao. Vì vậy đồng trở thành vật liệu quan trong nhát để sản xuất dây điện và nó là kim loại hiếm chỉ chiếm 0,01% trong lòng đất b. Phân loại Đồng được sử dụng trong công nghiệplà đồng tinh chế nó được phân loại trên cơ sở tạp chất lẫn vào trong đồng tức là mức độ tinh khiết và không tinh khiết Bảng I.1 Ký hiệu Cu% tối thiểu Hướng dẫn sử dụng CuE 99,95 Đồng điện phân, dây dẫn điện, hợp kim nguyên chất mịn 2 Cu9 Cu5 Cu0 99,90 99,5 99,0 Dây dẫn điện, hợp kim mịn dễ dát mỏng, bán thành phẩm với yêu cầu đặc biệt Bán thành phẩm như dạng tấm, dạng ống hợp kim dùng để dát mỏng và rót các chi tiết c. Đặc tính chung của đồng Đồng là kim loại có màu đỏ nhạt nó có điện dẫn suất, nhiệt dẫn suất cao có sức bền cơ khí tương đối lớn dễ dát, dễ vuốt dãn dễ gia công khi nóng và nguội (rèn kéo sợi dát mỏng) có sức bền lớn khi va đập và ăn mòn, có sức đề kháng cao với thời tiết xấu và có khả năng tạo thành hợp kim tốt đồng thời có khả năng hàn gắn dễ dàng Trọng lượng riêng ở 20 0 C : 8.90 kg/dm 3 Nhiệt độ nóng chảy : 1083 0 C Điện trở suất : - Dây mềm : 0.01748 Ωmm 2 /m - Dây cứng : 0.01786 Ωmm 2 /m d. Ứng dụng Do đặc tính về cơ và điện đặc biệt của đồng, đồng thời nó có sức bền cao ở thời tiết xấu nên đồng là kim loại được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện như trong kết cấu máy điện, máy biến thế, làm dây dẫn điện cho đường dây trên không, dây tải điện, dùng trong các khí cụ điện, trang thiết bị điện, trong thiết bị vô tuyến viễn thông . 2. Hợp kim của đồng a. Đặc điểm – phân loại *Đặc điểm : là kim loại trong đó vật liệu đồng là cơ bản vì nó sức bền cơ khí lớn, độ cứng cao, độ dai tốt màu đẹp và có tính dễ nóng chảy. Hợp kim đồng có thể đúc các hình dạng phức tạp trênmáy công cụ và có thể phun lên mặt lim loại khác bằng phương pháp mạ điện *Phân loại : Hợp kim chính của đồng được dùng trong kỹ thuật là đồng thanh và đồng thau b. Hợp kim đồng thanh *Thành phần -tính chất Đồng thanh là hợp kim của đồng có thêm một số kim loại khác để tăng cường độ cứng, tăng sức bền và dễ nóng chảy theo các vật liệu thêm vào ta phân biệt: - Đồng thanh- thiếc: hợp kim đồng thiếc đôi khi thêm vào một số kim loại khác để làm thay đổi các tính chất cơ, hoá học chúng tạo nên sức bền chống ăn mòn - Đồng thanh -thiếc -kẽm ( thiếc 3÷ 9%, kẽm 4 ÷11%) - Đồng thanh -thiếc hoặc đồng thanh -chì - thiếc ( chì 4÷ 17%) - Đồng thanh không thiếc ( Al, Mn,Ni) trong đó đồng chiếm 78% *ứng dụng 3 - Đồng thanh được sử dụng trong chế tạo máy và khí cụ điện để gia công các chi tiết dùng nối dây dẫn, dữ dây, vòng đầu dây, hệ thống nối đất - Từ đồng thanh người ta dùng để chế tạo cổ góp điện, giá đỡ chổi than, các tiếp điểm ổ cắm c. Hợp kim đồng thau Là hợp kim đồng - kẽm trong đó kẽm không vượt quá 46%. Ứng dụng đồng thau trong kỹ thuật điện để gia công các chi tiết dẫn dòng điện như các đầu cực bảng phân phối, phích cắm, đui đèn 3. Nhôm (Al) a. Tầm quan trọng trong kỹ thuật điện Sau vật liệu đồng nhôm là vật liệu quan trong thứ 2 được sử dụng trong kỹ thuật điện vị nó có điện dẫn suất cao ( chỉ thua bạc và đồng ), trộng lượng riêng giảm, tính chất vật lý và hoá học cho ta khả năng dùng nó làm dây dẫn điện .Nhưng nhôm có nhược điểm là sức bền cơ khí tương đối bé và khó khăn trong việc thực hiện tiếp xúc điện. Nhôm là vật liệu có rất nhiều trong trái đất khoảng 7,5% b.Phân loại Nhôm được duìng trong công nghiệp được phân loại trên tỉ lệ phần trăm của kim loại tinh khiết Ký hiệu Nhôm Hàm lượng tạp chất Lĩnh vực ứng dụng Fe Si Fe+Si Cu T. tạp AB-1 AB-2 A-00 A-0 A-1 A-2 99,90 99,85 99,7 99,6 99,5 99,0 0.060 0.100 0.160 0.250 0.300 0.500 0.060 0.080 0.160 0.200 0.300 0.500 0.095 0.142 0.260 0.360 0.450 0.900 0.005 0.008 0.010 0.010 0.015 0.020 0.100 0.150 0.300 0.400 0.500 1.000 điện cực tụ điện, tụ điện cáp điện,dây dẫn,công nghiệp hoá chất cáp điện, dây dẫn hợp kim nhôm d. Sự tạo thành Nhôm dùng trong công nghiệp phụ thuộc vào mục đích của nó theo các tiêu chuẩn nước ngoài thì nhôm sử dụng làm dây dẫn điện phải gồm : - Nhôm tinh khiết tối thiểu 99,5% - Sắt -Silic 0.45% - Đồng- Kẽm 0.05% Nhôm được dùng chế tạo điện cực tụ điện phải có độ tinh khiết cao mà tạp chất tối đa không quá 0.05% e. Các đặc tính chung - Nhôm là kim loại có màu trắng bạc nhẹ, dễ dát mỏng, vuốt giãn có thể gia công dễ dàng khi nóng và nguội, dễ kéo sợi , nhôm rất bền vững không chịu ăn mòn của môi trường không khí, nước ngọt - Nhôm là kim loại rất mềm rất ít đề kháng khi va chạm và xây xát, khi kéo và cắt - Nhôm dễ phá huỷ ở môi trường muối, HCl, H 2 SO 4 - Nhôm khó hàn nối Trọng lượng riêng ở 20 0 C 2.7kg/dm 3 4 Nhiệt độ nóng chảy 657 0 C Điện trở suất 2.941Ωmm 2 /m Chú ý: Không nên thực hiện mối nối giữa đồng và nhôm vì chúng điện phân làm hao mòn nhanh chóng trên bề mặt tiếp xúc gây tiếp xúc xấu e.ứng dụng +Do tính chất cơ ,điện và đặ biệt nhôm có sức đề kháng cao với thời tiết xấu và nhôm có trong thiên khá nhiều nên nhôm được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện để chế tao: - Dây dẫn điện ở đường dây truyền tải - Dây cáp điện - Các thanh góp và các chi tiết trong thiết bị điện - Dây dẫn dùng để quấn - Làm tụ điện - Các roto của động cơ điện - Các chi tiết, đầu nối giắc cắm + Dây dẫn nhôm được dùng rất phổ biến ở các đường dây trên không sau khi người ta sử dụng phương pháp để đảm bảo trạng thái tiếp xúc giữa các mối nối liên kết. + Để tăng cường sức bền cơ khí của dây dẫn người ta chế tạo những dây dẫn thép nhôm tổng hợp có phần lõi là thép một sợi hây nhiều sợivà quấn một lớp hây nhiều lớp nhôm xung quanh lõi thép này 4. Hợp kim của nhôm a. Đặc điểm -phân loại -Nhôm có nhiều hợp kim dùng để đúc và để kéo dây dẫn điện. Các hợp kim chính của nhôm dùng để đúc Al-Cu-Ni, Al-Cu,Al-Cu-Zn -Các hợp kim dùng làm dây dẫn trên cơ sở nhôm là chính và dùng dây dẫn thép nhôm chế tạo sao cho có đặc tính cơ tốt -Nhôm có sức bền đứt 16÷17kg/mm 2 tức là bằng khoảng 65% sức bền của dây dẫn đồng cùng loại b. Hợp kim -aldrey” (Mg, Si, Al) Là hợp kim phổ biến dùng để chế tạo dây dẫn và mang tên aldrey chúng là hợp kim của Al- Mg(0.3÷ 0.5%)-Si(0.4÷0.7%)-Fe(0.2÷0.3%) đặc tính của dây là có sức bền gấp 2lần so với dây dẫn nhôm 5. Chì ( Pb) a. Sản xuất chế tạo - Chì được nhận từ các mỏ thông qua nhiều phương pháp để thu được chì thô sản phẩm thu được là 92÷96%Pb chì thô - Chì thô được tinh luyện theo phương pháp nóng chảy hay điện phân để loại bỏ tạp chất và cuối cùng thu được chì với mức độ tinh khiết 99.5÷ 99.994% - Chì kỹ thuật cung cấp dưới dạng thỏi 35÷ 55kg nó được dùng trong cấu tạo cáp điện và nhiều lĩnh vực khác 5 - Chí dùng chế tạo ăcquy được cung cấp dạng thỏi 35÷ 45kg b. Đặc tính chung của chì - Chì là kim loại có màu tro sáng ngả xanh da trời là kim loại rất mềm dẻo, ở nhiệt độ thấp chì có tính dẫn điện rất tốt - Nó có sức bền đối với thời tiết xấu, không bị tác dụng của HCl, H 2 SO 4 và sút - Nó dễ hoà tan trong axit Nitri, axit axêtic pha loãng - sự bay hơi của chì rất độc hại - Chì là kim loại dễ dát mỏng, dễ kéo thành lá mỏng Trọng lượng riêng ở 20 0 C 11.34 kg/dm 3 Nhiệt độ nóng chảy 327 0 C Điện trở suất 0.208Ωmm 2 /m c.ứng dụng - Chì được sử dụng làm lớp bảo vệ ở cáp điện nhằm chống lại ẩm ướt - Chì được dùng chế tạo các tấm bản cực acquy điện( trong trường hợp này các tấm bản cực sử dụng vật liệu chì có độ tinh khiết 99%) - Chì dùng làm dây chảy để bảo vệ đường dây dẫn điện 5. Wonfram Là kim loại rắn, rất nặng, có màu xám và có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong các kim loại (3370 0 C) Wonfram được dùng làm tiếp điểm. ưu điểm của tiếp điểm wonfram: - Ổn định lúc làm việc - Độ mài mòn cơ nhỏ do vật liệu có độ cứng cao - Có khả năng chống tác dụng của hồ quang, không làm dính các tiếp điểm do khó nóng chảy - Độ ăn mòn bề mặt nhỏ Nhược điểm của wonfram khi làm vật liệu tiếp xúc: - Khó gia công - Ở điều kiện khí quyển tạo thành mạng oxít - Cần có áp lực tiếp xúc lớn để có trị số điện trở tiếp xúc nhỏ Nó còn ứng dụng làm sợi dây tóc bóng đèn 6. Palatin (bạch kim) Bạch kim là kim loại không kết hợp với oxy và rất bền vững với thuốc thử hoá học. Bạch kim dễ gia công cơ khí, kéo thành sợi mảnh và tấm mỏng Ứng dụng : - Dùng để sản xuất các cặp nhiệt ở nhiệt độ làm việc đến 1600 0 C - Sợi platin đặc điệt mảnh, đường kính 0.001mm dùng để treo hệ thống động trong các đồng hồ điện và các dụng cụ có độ nhạy cao 7. Bạc Bạc là kim loại có màu trắng không bị ôxy hoá ở điều kiện làm việc bình thường. Bạc có trị số điện trở suât nhỏ nhất trong các kim loại Bạc dùng để sản xuất các tiếp điểm có dòng điện nhỏ và dùng làm bản cực trong sản xuất tụ gốm, tụ mica 6 8. Vàng Vàng là kim loại có màu sáng chói có tính dẻo cao trong kỹ thuật điện vàng được dùng như vật liệu tiếp xúc để làm lớp mạ chống ăn mòn, điện cực của tế bào quang điện,và các cơng việc khác. Vàng là vật liệu q hiếm, đắt tiến nên chỉ sử dụng khi cần thiết. 9. Vật liệu làm tiếp điểm điện a. Các yêu cầu của vật liệu làm tiếp điểm Vật liệu làm tiếp điểm cần phải thoã mãn các điều kiện: 7 CHƯƠNG II : VẬT LIỆU DẪN TỪ II.1 Khái niệm chung 1. Những đặc trưng của vật liệu dẫn từ Vật liệu dẫn từ là vật liệu khi đặt trong từ trường nó bị từ hoá cho phép từ thông chạy qua vật liệu. ϕ = B.S Cos ϕ = µ t . H . Cos ϕ µ t : Hệ số từ thẩm. H: Cường độ từ trường. S: Tiết diện của vật liệu. ϕ: Góc tạo bởi Véc tơ B với phương vuông góc S Căn cứ vào hệ số từ thẩm µ người ta chia vật liệu từ thành 3 loại: + Vật liệu thuận từ có µ > 1 nhưng không nhiều tức là vật liệu dẫn từ nhưng kém. Ví dụ: Al, Sn, Mn. + Vật liệu nghịch từ µ < 1 không nhiều tức là vật liệu không dẫn từ. Ví dụ: Cu, Pb, Zn +Vật liệu sắt từ là những chất có µ tương đối lớn khoảng vài trăm đến vài nghìn lần Vậy vật liệu dẫn từ trong kỹ thuật điện chính là vật liệu sắt từ mà vật liệu sắt từ chính là sắt và hợp kim sắt trong đó thép là vật liệu đóng vai trò quan trọng. 2. Phân loại Chia làm 3 nhóm - Vật liệu từ cứng - Vật liệu từ mềm - Vật liệu từ có công dụng đặc biệt 3. Vật liệu sắt từ Quá trình vật liệu sắt từ có thể đặc trưng bằng đường cong từ hoá B =F(H), có dạng tương đối với tất cả vật liệu sắt từ Độ từ thẩm là tỉ số đại lượng cảm ứng từ B và cường độ từ trường H ở điểm xác định trên đường cong từ hoá cơ bản B Hình 2 8 12000 4000 8000 G H 1.2 0.4 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 T 1 2 3 Đường cong từ hoá 1- Sắt đặc biệt tinh khiết. 2- Sắt tinh khiết(99.98%Fe), 3- Sắt kỹ thuật tinh khiết(99.92% Fe) Trên hình trục dọc bên trái giá trị cảm ứng từ tính theo gaus, bên phải tính theo tesla (T)1gaus = 10 -4 T .Trên trục ngang cường độ từ trường H đơn vị là ơcstet, 1ơstet = 79,6A/m Độ từ thẩm µ khi H=0 gọi là độ từ thẩm ban đầuđó là trị số của nó trong từ trường yếu khoảng 0.001ơcstet, giá trị lớn nhất của độ từ thẩm ở từ trường mạnh, trong vùng bão hoà từ độ từ thẩm tiến tới bằng 1 Hệ số từ thẩm là đại lượng đặc trưng cho vật liệu sắt từ trong từ trường xoay chiều nó là tỉ số giữa biên độ cảm ứng từ với biên độ cường độ từ trường Độ từ thẩm của vật liệu sắt từ phụ thuộc vào nhiệt độ, đôi với sắt tinh khiết khoảng 768 0 C, niken 358 0 C, côban 1131 0 C. Khi nhiệt độ vượt quá các vùng từ hoá tự phát bị phá huỷ do chuyển động nhiệt vì thế vật liệu mất từ tính II.2 Một số vật liệu dẫn từ 1. Thép kỹ thuật điện a. Sản xuất và chế tạo - Thép là sản phẩm được nhận từ gang, thép được sản xuất theo con đường sử dụng điện điện dung, lò hồ quang, lò điện cảm ứng. - Thép công nghiệp là hợp kim luôn chứa cácbon và có những nguyên tó hoá học ảnh hưởng đến đặc tính kỹ thuật như ( Si, Mn, S, P, Cr, Cu, Al) thép chứa tỉ lệ 0.5 ÷ 1.7% cacbon có điện trở suất 0.13÷0.143Ωmm 2 /m , nhiệt độ nóng chảy 1535 0 C, trọng lượng riêng 7.86kg/dm 3 b. Ứng dụng - Vật liệu dẫn từ thường dùng là vật liệu sắt từ như thép lá kỹ thuật điện, thép lá thường, thép đúc thép rèn gang ít được dùng vì dẫn từ không tốt lắm. - ở đoạn mạch có từ thông biến đổi tần số 50Hz thường dùng thép lá kỹ thuật dày 0.35 ÷ 0.5mm có pha thêm 2 ÷ 5% Niken để tăng điện trở thép và giảm dòng điện xoáy - ở tần số cao hơn dùng thép lá kỹ thuật dày 0.1 ÷0.2mm - Thép tấm là hợp kim Fe +Si dùng làm lõi sắt máy biến áp, máy điện với mục đích giảm tổn thất điện áp trong lõi thép 2. Vật liệu từ cứng a. Thép hợp kim hoá Loại thép này là đơn giản nhất và dễ kiếm nhất để làm nam châm vĩnh cửu chúng được hợp kim hoá với các chất phụ như wonfram, crôm, côban, và được nhiệt luyện đặc biệt sau đó được ổn định trong nước sôi 5giờ. b. Hợp kim từ cứng đúc Hợp kim 3 nguyên tố Al- Ni- Fe là hợp kim có năng lượng từ lớn . Khi cho thêm côban hay silic thì tính chất từ của hợp kim tăng lên . Tính chất từ của các vật liệu từ cứng phụ thuộc vào cấu tạo và cấu trúc từ và đạt tính chất từ tốt . Nhược điểm của hợp kim này là khó chế tạo, các chi tiết có kích thước chính xác do hợp kim giòn và cứng chỉ có thể gia công bằng phương pháp mài. 9 c. Ferit từ cứng Chúng có tính ổn định cao đối với tác dụng của từ trường ngoài, cịu được lắc, va đập Khối lượng riêng 4,4 đến 4,9 g/cm 3 , điện trở suất 10 6 đến 10 9 Ω.cm ứng dụng dùng chế tạo nam châm dùng ở tần số cao, giá thành rẻ nhưng nhược điểm là độ bền cơ thấp, độ giòn lớn, tính chất từ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. 3. Sắt Trong sắt kỹ thuật tinh khiết thường có một lượng nhỏ cácbon, lưu huỳnh, mangan, silic và các nguyên tố khác làm ảnh hưởng tính chất từ của sắt vì chúng có điện trở tương đối thấp nên sắt tinh khiết kỹ thuật được sử dụng tương đối ít chủ yếu làm mạch từ với từ thông không đổi. 4. Thép mềm Thép lá kỹ thuật điện là vật liệu từ mềm được dùng rộng rãi nhất việc đưa silic vào thành phần của thép này làm tăng điện trở suất, do đó tổn hao do dòng điện xoáy giảm xuống. Thép lá kỹ thuật điện của Liên xô có một số loại sau: ∋11,∋12, ∋13, ∋21, ∋22, ∋31, ∋32, ∋41, ∋42, ∋43, ∋44, ∋45, ∋46 Thép có hàm lượng silic cao chủ yếu dùng để làm lõi máy biến áp mà ta thường gọi là tôn silic có độ dày 0.1đến 1mm 10 CHƯƠNG III: VẬT LIỆU DẪN TỪ III.1 Tính dẫn điện của chất bán dẫn III.1.1 Khái niệm chung 1. Chất bán dẫn là gì ? chất bán dẫn chiếm vị trí trung gian là chất dẫn điện nhỏ hơn kim loại và cách điện lớn hơn chất cách điện 2. Đặc tính cơ bản của chất bán dẫn Tính dẫn điện phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ và nồng độ tạp chất trong chất bán dẫn ngoài ra còn phụ thuộc vào các tác động bên ngoài khác như ánh sáng nhiệt độ, điện trường 3. Phân loại chất bán dẫn Chất bán dẫn mà ở mỗi nút mạng tinh thể chỉ có nguyên tử của chất đó thì gọi là chất bán dẫn nguyên tính Chất bán dẫn mà ở mỗi nút mạng tinh thể có các nguyên tử của chất khác thì gọi là chất bán dẫn có tạp chất III.1.2 Tính dẫn điện của chất bán dẫn có tạp chất 1. Chất bán dẫn N - Chất bán dẫn N khi pha tạp chất cho vào chất bán dẫn khi đó điện tử là hạt dẫn đa số trong chất bán dẫn còn lỗ trống là hạt dẫn thiểu số tính dẫn điện của chất bán dẫn này gọi là chất bán dẫn N 2. Chất bán dẫn P - Chất bán dẫn P khi pha tạp chất cho vào chất bán dẫn khi đó chất bán dẫn thiếu điện tử và hình thành các lỗ trống các lỗ trống này dễ dàng nhận điện tử của các nguyên tử kế cận gọi là chất bán dẫn P Ngoài ra chất bán dẫn như cacbon, selen, silic, gemani cũng được sử dụng trong kỹ thuật điện nhưng sử dụng nhiều nhất là silic và gemani III.2 Chất bán dẫn được dùng trong kỹ thuật điện III.2.1 Silic - Silic là một nguyên tố có rất nhiều trong thiên nhiênchiếm tỉ lệ 28% trong lớp vỏ trái đấtở dưới dạng silicat SiO 2 trong các mỏ. Tuy nhiên kỹ thuật để sản xuất silic tinh khiết thì rất phức tạp nên giá thành của bán dẫn này còn rất đắt - Silic có màu xám tro, không bị oxy hoá, rất giòn và dễ bị vỡ vụn, dễ cháy ở nhiệt độ 700÷800 0 C Trọng lượng riêng 2.37 kg/dm 3 Điện trở suất 10 -2 ÷ 10 8 Ωmm 2 /m Nhiệt độ nóng chảy 1415 0 C - ứng dụng : •Silíc + sắt làm lõi thép máy biến áp ngoài ra nó còn kết hợp với hợp kim khác làm tăng sức bền về nhiệt độ •Silic dùng làm chất bán dẫn chế tạo các linh kiện điện tử như diode, transistor, SCR, IC 11 III.2.2 Gemani - Gemani tìm thấy trong thiên nhiên dưới dạng acgirôđít, gecmanitvà một số lượng ít có trong mỏ kẽm, trong chất cặn hăcín của nhà máy than cốc đá - Gemani có màu xám tro, nó không bị oxy hoá, không bị tác dụng của HCl và H 2 SO 4 nhưng nó hoà tan trong kềm Trọng lượng riêng 5.36 kg/dm 3 Điện trở suất 10 -3 ÷ 10 2 Ωmm 2 /m Nhiệt độ nóng chảy 958 0 C - ứng dụng : gemani dùng để chế tạo diode, transistor, SCR, Vi mạch IC III.2.3 Selen Selen là nguyên tố được điều chế trong nhà máy sản xuất axit sunfuric khi làm sạch đồng bằng điện phân selen có các dạng khác nhau, vô định hình, tinh thể, màu sắc khác nhau. Selen cớ màu xám tro cấu tạo sáu cạnh Khối lượng riêng 4,8g/cm 3 , Nhiệt độ nóng chảy 217đến 220 0 C, điện trở suất 10 2 đến 10 13 Ω.cm Selen được dùng để sản xuất chỉnh lưu các loại và sản xuất tế bào quang điện có lớp chắn 12 PHẦN IV: VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN IV. Các yếu tố ảnh hưởng trong kỹ thuật cách điện IV.1. Các hiện tượng có thể xảy ra Mục đích của cách điện là duy trì khả năng cách điện của vật liệu cách điện khi đặt trong điện trường. Muốn vậy không để xảy ra những hiện tượng sau - Phóng điện trong vật liệu cách điện hiện tượng này chỉ xảy ra nếu điện áp lớn hơn trị số cho phép của vật liệu cách điện - Đánh thủng toàn phần hoặc bên trong vật liệu cách điện là làm cho vật liệu cách điện bị đánh thủng, với vật liệu ở thể khí và thể lỏng chỉ xuyên thủng trong giây lát, với vật liệu cách điện ở thể rắn thì bị phá huỷ vĩnh viễn không sử dụng lại được - Phóng điện bề mặt tiếp xúc giữa hai vật liệu là hiện tượng phóng điện bề mặt vật liệu nó thường không gây hậu quả nghiêm trọng như đánh thủng như nhiệt hồ quang có thể làm mủn bề mặt cách điện, làm nứt rạn nhưng thường không hư hỏng đến mức không sử dụng được và không đòi hỏi phải tha thế ngay IV.2 Khái niệm bề mặt tiếp giáp Bề mặt tiếp giáp (Ion hoá bề mặt) xảy ra ngay trên bề mặt điện cực kim loại. Để giải thoát các điện tử ra khỏi bề mặt cực cúng cần một năng lượng nhất định, năng lượng này gọi là công thoát điện tử. Công thoát điện tử bề mặt cực phụ thuộc vào vật liệu làm điện cực và trạng thái bề mặt cực. IV.3 Sự hoá già và các yếu tố ảnh hưởng đến sự hoá già của vật liệu cách điện 1. Sự hoá già của vật liệu cách điện Quá trình hoá già là kết quả của những biến đổi hoá chất xảy ra nhanh hay chậm, do điều kiện vận hành, tác động và tất cả những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng hoá học xảy ra trong vật liệu cách điện đềi có tác động đến sự hoá già của vật liệu cách điện. Tính chất của vật liệu hoá già là mức độ giảm sút chức năng cách điện giữa những chi tiết kim loại mang điện ở điện thế khác nhau và chủ yếu là vật liệu hữu cơ. 2. Những yếu tố ảnh hưởng đến sự hoá già của vật liệu cách điện - Chủ yếu là nhiệt và phụ tải nhiệt làm giảm sút tính chất cách điện khi nhiệt độ tăng - Những tác dụng hoá học từ bên ngoài hoặc trực tiếp hay gián tiếp có ảnh hưởng đến quá trình hoá già vật liệu cách điện Ví dụ: Đối với vật liệu giấy thì độ ẩm tăng làm giảm nhanh tuổi thọ cách điện - Những tác động cơ học trong quá trình chế tạo, vận hành càng làm ảnh hưởng đến sự hoá già vật liệu cách điện 13 3. Những quá trính hoá học chủ yếu gây nên sự hoá già của vật liệu cách điện - Sự oxy hoá là những tác dụng từ bên ngoài thúc đẩy nhanh quá trình oxy hoá -oxy hoá làm cho trong vật liệu cách điện sinh ra những hoá chất mang tính chất axit, những hoá chất này làm suy giảm tính chất điện của cách điện đẩy nhanh quá trình già hoá, Những sản phẩm của quá trình oxy hoá chúng dễ bay hơi và khi thoát đi thì gây nên sự co ngót cách điện - Sự trùng hợp: là quá trình làm giảm tính cơ học như vật liệu trở nên giòn quá trình này hoá già chủ yếu trong nhựa tổng hợp - Sự khử trùng hợp : quá trình này xảy ra khi ở nhiệt độ cao những thông số điện-cơ của vật liệu bị suy giảm, tính chịu nhiệt của cách điện cũng giảm - Sự bay hơi: là những sản phẩm làm mềm dễ bay hơi khi thoát đi làm cho vật liệu giòn, co ngót do tính chất cơ bị suy giảm IV.2 Vật liệu cách điện- tính chất IV.2.1 Định nghĩa Vật liệu cách điện là chất có vùng cấm lớn đến mức ở điều kiện bình thường sự dẫn điện bằng điện tử không xảy ra. Các điện tử hoá trị tuy được cung cấp thêm năng lượng của chuyển động nhiệt vẫn không thể di chuyển tới vùng tự do để tham gia vào dòng điện dẫn . Chiều rộng vùng cấm khoảng từ 1,5 đến vài điện tử vôn. IV.2.2 Phân loại a. Phân loại theo trạng thái vật lý - Vật liệu cách điện có ở thể rắn, thể lỏng, thể khí - Vật liệu ở thể khí và thể lỏng phải sử dụng với vật liệu thể rắn thì mới hình thành được - Vật liệu ở thể rắn phân loại thành nhóm cứng, đàn hồi, có sợi, băng - Vật liệu ở thể lỏng và thể rắn có thể trung gian gọi là thể nhão như vật liệu có tính chất bôi trơn, sơn tẩm b. Phân loại theo thành phần hoá học + Vật liệu cách điện hữu cơ( chia làm 2 nhóm) - Nhóm trong thiên nhiên sử dụng các hợp chất cơ bản có trong thiên nhiên hoặc dữ nguyên thành phần hoá học như vải sợi, sơn vec ni bitum hoặc biến đổi thành phần hoá học như cao su lụa phíp - Nhóm nhân tạo thường là nhựa nhân tạo như phenol, amino + Vật liệu cách điệnvô cơ gồm các chất khí, chất lỏng không cháy và các vật liệu như gốm sứ, thuỷ tinh, mica, amiăng c. Phân loại theo tính chịu nhiệt là phân loại cơ bản khi lựa chọn vật liệu cách điện trước hết phải biết vật liệu cách điệncó tính chịu nhiệt theo cấp nào Bảng: Cấp chịu nhiệt của vật liệu cách điện Cấp cách điện Nhiệt độ cho phép 0 C Các vật liệu cách điện chủ yếu Y 90 Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su 14 A E B F H C 105 120 130 155 180 trên 180 gỗ và các loại nhựa PVC Giấy, vải sợi, lụa trong dầu, cao su nhân tạo và các loại sơn cách điện có dầu làm khô Giấy ép, nhựa tráng, vải ép Nhựa, amiăng, mica,thuỷ tinh sơn cách điện có dầu làm khô Sợi amiăng, sợi thuỷ tinh có chất kết dính Sợi thuỷ tinh, mica,xilicon mica,thuỷ tinh, sứ IV.2. 3. Tính chất 1. Tính hút ẩm vật liệu cách điện Các vật liệu cách điệnở mức độ ít hay nhiều đều hút ẩm vào ben trong từ môi trường xung quanh hay thấm ẩm tức là cho hơi nước xuyên qua chúng , Khi bị thấm ẩm các tính chất cách điện của vật liệu bị giảm nhiều còn những vật liệu cách điện không cho nước đi vào bên trong nó khi đặt ở môi trường có độ ẩm cao thì trên bề mặt có thể ngưng tụ một lớp ẩm làm cho dòng rò bề mặt tăng, điện áp phóng điện dọc theo bề mặt giảm và có thể gây sự cố cho thiết bị điện. 2. Tính cơ học của vật liệu cách điện Vật liệu cách điện trong các thiết bị điện khi vận hành ngoài sự tác động của điện trường còn phải chịu tác động của các phụ tải cơ học nhất định vì vậy khi chọn vật liệu cách điện phải xem xét tói độ bèn cơ học của vật liệu và khả năng chịu đựng của chúng mà chúng không bị biến dạng. như độ bèn chịu nén, chịu kéo, chịu uốn, độ rắn, độ giòn, độ cứng, độ nhớt 3. Tính chất nhiệt của vật liệu cách điện Là độ bền chịu nóng(độ bền nhiệt), độ bền chịu lạnh, độ dẫn nhiệt, độ giãn nở nhiệt. 4. Tính chất hoá học của vật liệu cách điện Độ tin cậy của vật liệu phải đảm bảo khi làm việc lâu dài nghĩa là không bị phân huỷ để giải thoát ra các sản phẩm phụ và không ăn mòn kim loại tiếp xúc với nó, không phản ứng các chất khác như khí, nước, axit, kiềm Khi sản xuất các vật liệu cách điện để có thể gia công bằng các phương pháp hoá công khác nhau, dính được, hoà tan trong dung dịch tạo thành sơn. 5. Tính tác động bức xạ năng lượng cao Trong kỹ thuật điện các thiệt bị điện có thể làm việc lâu dài hay ngắn hạn trong môi trường có bức xạ hoặc sóng năng lượng cao. Khi đó cần phải biết mức độ bền vững của vật liệu dưới tác động của bức x, mức độ duy trì tính chất điện và cơ của chúng tức là độ bền bức xạ. Các vật liệu bèn vững đối với bức xạ phải có 2 thuộc tính: là khả năng hấp thụ năng lượng mà không bị Ion hoá lớn và khả năng tạo mối liên kết kép với độ lớn hơn sự phá huỷ liên kết đó. 15 IV.2.4. Một số loại vật liệu cách điện thông dụng 1. Vật liệu cách điện dạng sợi - Sợi bông: được chế tạo bằng cách ngâm sợi bông vào dung dịch axit axêtic có pha chất hút nước ở nhiệt độ 40 0 C sau đó rửa sạch hoá chất. Nó được dùng làm cách điện cuộn dây máy biến thế, máy phát điện và được dùng trong kỹ thuật truyền thanh điện thoại - Sợi nilo: nó chịu được axit bazơ không bị oxy hoá có thể chịu được nhiệt độ 120 ÷ 150 0 C có cơ tính tốt, bền dẻo, chịu được ma sát. Nó được dùng làm cách điện ở cáp điện - Sợi thuỷ tinh: có đường kính nhỏ, độ dãn dài tốt, độ dẻo cao. sợi thuỷ tinh được bện thành dây, thành băng vải dày 0.3 ÷ 1mm. Nó được dùng làm cách điện cuộn dây, để cố định cuộn dây 2. Giấy và các chế phẩm từ giấy Cách điện giấy bao gồm giấy xenluylô và các giấy cứng như phíp, amiăng, giấy ép tẩm nhựa. Các tính năng của giấy ghi trong bảng: Bảng tính năng của các loại giấy Vật liệu Bề dày(mm) Trọng lượng riêng g/cm 3 Nhiệt độ cho phép 0 C Giấy tụ điện Giấy cáp 0.005 ÷0.04 0.01 ÷0.05 1.2 1.0 90 90 Giấy biến thế Bìa Phíp Giấy amiăng Amiăng tấm 0.06 ÷0.12 0.1 ÷0.25 0.2 ÷1.0 0.05 ÷0.2 1 ÷10 0.8 0.6 1.2 ÷1.4 0.9 1 ÷1.5 90 90 90 50 ÷ 130 50 ÷ 130 3. Cánh kiến và mica *Cánh kiến: là một loại khoáng sản phẩm kết tinh có tính kỹ thuật cao đặc biệt có thể bóc thành miếng rất mỏng, cánh kiến có 2 loại chính: - Loại có thành phần là dạng mỏng trong suất có màu trắng hoặc hồng bề mặt bóng và nhẵn - Loại có màu vàng sáng, nâu, đen bề mặt sù sì Nó được sử dụng ở các thiết bị có yêu cầu cao về cơ và điện, cần có tính chịu nhiệt cao( như cách điện cao thế ) Trọng lượng riêng 2.8 ÷ 3.1 g/dm 3 Nhiệt độ nóng chảy 1300 0 C Độ bền cách điện 100 ÷250 KV/cm * Mica - Để làm được mica người ta chọn những miếng cánh kiến to bằng nửa bàn tay và bóc thành miếng mỏng 0.1÷0.2mm .Tính chất mica phụ thuộc vào chất kết dính và thành phần cánh kiến 16 - Mica được sử dụng chủ yếu làm cách điện cổ góp và cách điện cuộn dây máy điện - Mica không sử dụng trong dầu vì nó bị phân huỷ và nhão ra - Mica cách điện ở cổ góp là mica trắng và cứng, cách điện máy điện là mica mỏng, dễ uốn dẻo có độ dày 0.03÷0.05mm Trọng lượng riêng 2.4 ÷ 2.6 g/dm 3 Độ bền cách điện 200 ÷250 KV/cm * Micalex: được làm từ bột cánh kiến với bột thuỷ tinh được ép với lực lớn trong khuôn thép có màu xanh sáng. Nó dùng làm cách điệnbuồng dập hồ quang trong máy cắt, tay nắm cách điện, phích cắm bếp điện Trọng lượng riêng 3.3 g/dm 3 Độ bền cách điện 150 KV/cm 4. Amiăng: - Amiăng là vật liệu cách điện có tính chịu nhiệt cao sợi mịn dễ uốn và có thể tách thành sợi nhỏ hoặc ép thành tấm, sợi có độ dài trung bình 3÷8mm có màu trắng hoặc xanh lá cây. - Nó được sử dụng làm giấy amiăng chống ẩm chịu được axit dùng làm cách điện cuộn dây biến thế khô . Giáy amiăng được sử dụng trong trường hợp không đòi hỏi cơ tính cao nhưng đòi hỏi tính chịu nhiệt và cách điện được sử dụng làm đệm cách điện ở các nắp khí cụ điện 5. Chất dẻo kỹ thuật a. Cao su-cao su tổng hợp *Cao su : Đặc tính của cao su là tính đàn hồi nó dùng làm cách điện có yêu cầu kín nước, chống ẩm, dễ uốn như dây dẫn, dây cáp điện đặt ngầm, ở các động cơ, dụng cụ điện cầm tay, khí cụ hay di chuyển *Cao su tổng hợp : là cao su nhân tạo được chế tạo từ cồn khoai tây có tính năng gần giống cao su thiên nhiên có tính chịu nhiệt, chịu dầu tốt khó cháy chịu được ẩm, chịu tác dụng cơ học, chịu đợc mài mòn. Nó được sử dụng bọc dây cáp điện, làm đệm kín máy biến áp dầu b. Nhựa-nhựa tổng hợp *Nhựa : có trạng thái trung gian giữa vật liệu cách điện ở thể răn và thể lỏng dùng làm cách điện đầu cáp điện, làm vỏ bọc cho những ống nối, chống được sự xâm nhập không khí và ẩm *Nhựa tổng hợp - Nhựa nhiệt cứng: khi làm nóng và ép thì ban đầu hoá mềm sau đó hoá cứng và dữ hình dạng đó theo khuôn mẫu, chịu được nhiệt độ khoảng 110 0 C không hoà tan trong các dung môi - Nhựa nhiệt mềm: có thể ép thành tấm mỏng để sử dụng, nhiệt độ chịu được không quá 50 0 C nó có dạng lỏng và nhão. Dùng tẩm bộ dây quấn và tẩm giây, vải, gỗ 7. Sứ cách điện - thuỷ tinh - thạch anh a. Sứ cách điện 17 Sứ được lấy ra từ đất sét hoặc caolin hỗn hợp thạch anh dưới dạng bộtcó tính xốp và dễ hút ẩm vì thế khi sản suất phải tráng một lớp emay để biến đổi tành thuỷ tinh dưới nhiệt độ cao để sứ tránh thấm nước Sứ được sử dụng chế tạo các chi tiết cách điện trong khí cụ điện ở cao thế, khi ở nhiệt độ trên 300 0 C sứ giảm tính cách điện b. Thuỷ tinh Được lấy ra từ luyện cát silic với potasse và xút thuỷ tinh có sức chịu về cơ rất lớn nhưng dễ vỡ khi va chạm và chịu được nhiệt độ khoảng 130 0 C Thuỷ tinh được sử dụng làm vật liệu cách điện buli đỡ dây truền tải điện và làm vỏ ăcquy Thuỷ tinh Pyrex được sử dụng làm vỏ bóng đèn huỳnh quang có thành phần gồm Si , Xút , vôi c. Thạch anh Láy từ silic thạch anh được đúc dưới dạng ống nó được sử dụng trong thiết bị y khoa , thiết bị khử trùng , trong đèn thuỷ ngân cao áp ví nó có đặc tính cho tia cực xuyên qua dễ dàng hơn so với thuỷ tinh thường và nó chịu được nhiệt độ cao. 8. Dầu cách điện a. Dầu silicon ở trạng thái tự nhiên trong như nước, không màu, không mùi, bốc hơi ít, bền vững về hoá tính không bị oxy hoá không bị hoà tan trong nước và cồn không hoà tan trong cao su và nhựa nhân tạo khác Phạm vi ứng dụng rất rộng rãi dùng làm dầu bôi trơn, dầu cách điện và làm mát máy biến thế b. Dầu cách điện gốc khoáng sản Thành phần là gốc dầu mỏ không có tạp chất đặc tính của dầu là cách điện tốt không ẩm điểm đông đặc khoảng -5÷-2 0 C được sử dụng giải nhiệt cho dây quấn máy biến áp, dập tắt hồ quang điện trong ngắt điện công suất lớn c. Dầu biến thế Tính chất của dầu là độ bênd cách điện cao có thể đạt từ 200÷250kv/cm nhiệt độ làm việc ở chế độ dài hạn là 90÷95 0 Cvà dầu không bị hoá già nhiều Tính năng của dầu là nó biến đổi lớn nếu dầu bị bẩn và nhạy cảm với độ ẩm vì lớp dầu trên mặt có tính chất hút ẩm, ở nhiệt độ cao nhưng còn cho phép nó làm cho dầu giảm độ nhớt tức là tính năng cách điện và làm mát giảm Dầu biến thế có thể sử dụng làm môi trường dập tắt hồ quang điện ở máy cắt điện IV.3 Sử dụng vật liệu cách điện IV.3.1 Cách điện của máy biến áp 1. Đặc điểm của cách điện máy biến áp - Điện áp làm việc lớn, cuộn dây có số vòng dây nhiều, tiết điện dây nhỏ - Chênh lệch lớn giữa nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp trong cách điện do cuộn dây không thể làm mát được bằng quạt gió mà chủ yếu bằng dầu mà sự luôn chuyển của dầu khó khăn hơn không khí. 18 - Máy biến áp thường nối với dây dẫn nên phải chịu tác dụng của quá điện thế khí quyển - Cách điện của máy biến áp chủ yếu là cáh điện vòng dây và cách điện lớp cuộn dây 2. Sơ đồ sắp xếp cách điện trong máy biến áp Hình 1 IV.3.2 Cách điện của máy điện quay 1. Cách điện của máy điện hạ thế xoay chiều Điện áp làm việc là 380v, 550v, điện áp thử là 2000v đến 2500v. Kích thước của cách điện được xác định chủ yếu về cơ tính hơn những tác dụng về điện. Máy điện xoay chiều phần lớn là máy điện không đồng bộ cách điện của dây quấn là emay hoặc emay vải sợi gồm 3 phương pháp: - Cách điện vòng dây , dây có tiết diện tròn đường kính đến 3mm có thể dùng cho máy điện có công suất khoảng 50 đến 60 mã lực thường dùng cách điện vải. - Cách điẹn lớp ở máy điện hạ thế thường không dùng cách điện lớp vì cách điện vòng dây đủ sức chịu được tác dụng về điện giữa các lớp thường dùng vật liệu cách điện thuỷ tinh, băng vải, băng lụa, mica. - Cách điện cuộn dây + Cách điện pha giữa các bối dây được thực hiện tương đối dễ cách điện này có thể dùng vải tẩm sơn hoặc các chất khác chịu nhiệt cách điện cấp A dễ uốn. Phần cách điện chủ yếu do cơ tính quyết định + Đối cách điện rãnh cần xem xét độ bền cơ học và độ bền điện ở góc rãnh và hai đầu rãnh có bị giảm do cách điện bị uốn. 2. Cách điện máy điện một chiều - Cách điện vòng dây, dây nhỏ thì bọc cách điện bằng hai lớp có thể là vật liệu được tẩm emay , nhựa tổng hợp hoặc sợi thuỷ tinh. Dây có tiết diện lớn thường phối hợp cách điện vòng dây, cách điện rãnh. - Cách điện bối dây, ở máy điện trung bình và lớn thường dùng mica hoặc vải thuỷ tinh, cách điện rãnh phải dư ra hai đầu rãnh ít nhất 10mm mỗi đầu IV.3.3 Cách điện của khí cụ điện 1. Tổng quát: Ta cần quan tâm đến cách điện các khí cụ sau: - Khí cụ điện đóng cắt cao thế - Cuộn kháng - Tụ điện 19 Dây quấn cách điện lớp Khuân quấn Lõi thép - Khí cụ điện lắp đặt trong mạng hạ áp - Dụng cụ và khí cụ điện cầm tay 2. Các bộ phận cách điện * Cách điện đỡ - sứ đỡ: được tiêu chuẩn hoá trong sản xuất chế tạo. Trong trường hợp sứ đỡ đặt trong từ trường thì kinh nghiệm cho thấy điện áp đánh thủng nhỏ hơn điện áp đánh thủng không khí bề mặt của sứ càng ẩm ướt, càng dơ thì điện áp đánh thủng càng nhỏ * Cách điện xuyên- Sứ xuyên Sứ xuyên phải được thiết kế về phương diện điện áp đánh thủng, điện áp phóng điện, điện áp ngưỡng của tia lửa do rò điện, điện trường tác dụng lên thanh dẫn đặt xuyên qua sứ không được lớn hơn độ bền cách điện môi trường. * Cách điện khí cụ đóng cắt cao thế Ở khí cụ đóng cắt như cầu dao,máy cắt phụ tải quyết định kích thước của khí cụ điện là phụ tải cơ học. Điều này không có nghĩa bỏ qua hiện tượng đánh thủng và phóng điện trái lại phải coi là những hiện tượng rất nghiêm trọng nếu để xảy ra sự cố trên lưới do cách điện khí cụ điện bị đánh thủng hoặc phóng điện thì nó gây nên thiệt hại gấp bội lần giá khí cụ điện Cách điện thông thường là không khí khống chế cách điện trong không khí là thông số phải chọn để khỏi phải bị đánh thủng tăng độ an toàn người ta dùng thêm vách ngăn * Cách điện khí cụ điện hạ áp Khí cụ điện dùng lắp đặt trong mạng điện hạ áp như công tắc, ổ cắm, cầu chì, cầu dao, áptomat Người sử dụng là người không hiểu biết về chuyên môn về khí cụ điện này nên khi chế tạo thường với cách điện thật tốt không bị hư hỏng mà nếu hư hỏng không gây tai nạn cho người. 20 21 Vật liệu dẫn điện là gì?Khi ở trạng thái bình thường, vật liệu dẫn điện (là các vật chất) mang điện tích tự do, các điện tích này sẽ chuyển động theo hướng xác định và tạo thành dòng điện khi ở trong một trường điện. Người ta gọi vật liệu đó có tính dẫn điện. Vật liệu dẫn điện có thể là chất rắn, chất lỏng và trong một số điều kiện phù hợp có thể là chất khí. Kim loại và hợp kim có tính dẫn điện tốt được sử dụng để chế tạo thành dây và cáp điện như đồng, nhôm, thép …, còn các kim loại và hợp kim có điện trở suất lớn thường được sử dụng để chế tạo các thiết bị dùng để sưởi, đốt nóng như vonfram… Đồng, nhôm, thép là kim loại có thuộc tính dễ gia công áp lực (nóng cũng như nguội). Để có tính dẫn điện cao, các kim loại này cần có độ tinh khiết bắt buộc, trong các tạp chất cho phép không được có oxy. Các oxit kim loại làm giảm cơ lý tính của vật liệu.
Cấu tạo của vật dẫn điện |
