intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình Vật liệu điện lạnh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST
Báo xấu
57
lượt xem 20
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Vật liệu điện lạnh gồm 4 chương với các nội dung vật liệu cách điện, vật liệu dẫn điện, vật liệu kỹ thuật lạnh, vật liệu cách ẩm và hút ẩm. Mời các bạn cùng tham khảo giáo trình để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên kiến thức, hỗ trợ cho học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vật liệu điện lạnh

  1. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ Giíi thiÖu m«n häc I. VÞ trÝ vµ nhiÖm vô m«n häc: M«n häc VËt liÖu kü thuËt ®iÖn l nh lµ m«n hç trî cho c¸c m«n häc chuyªn ngµnh trong ngµnh ®iÖn l nh, nh»m gióp cho sinh viªn vµ c¸c c¸n bé kü thuËt trong ngµnh ®iÖn l nh hiÓu biÕt vÒ vËt liÖu kü thuËt ®iÖn l nh, trªn c¬ së ®ã lùa chän vµ sö dông thÝch hîp c¸c vËt liÖu trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o vµ söa ch÷a thiÕt bÞ ®iÖn l nh ®ång thêi cßn ®Ò ra ®−îc c¸c biÖn ph¸p sö dông vµ b¶o qu¶n tèt c¸c thiÕt bÞ ®iÖn l nh. II. Yªu cÇu m«n häc: - N¾m ®−îc c¸c hiÖn t−îng, b¶n chÊt c¸c hiÖn t−îng x¶y ra trong vËt liÖu ®iÖn l nh khi sö dông chóng vµo nh÷ng môc ®Ých kh¸c nhau. - BiÕt ®−îc tÝnh chÊt cña c¸c vËt liÖu ®iÖn l nh ®Ó sö dông chóng 1 c¸ch thÝch hîp, ®¸p øng ®−îc yªu cÇu kü thuËt vµ phï hîp víi ®iÒu kiÖn vËn hµnh. - BiÕt c¸ch b¶o qu¶n vËt liÖu ®iÖn l nh, b¶o qu¶n c¸c thiÕt bÞ ®iÖn l nh nh»m t¨ng tuæi thä cña chóng. III. TÝnh chÊt m«n häc: M«n häc VËt liÖu kü thuËt ®iÖn l nh gióp cho sinh viªn gi¶i thÝch ®−îc lý do sö dông c¸c lo¹i vËt liÖu kü thuËt ®iÖn l nh trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn vµ ®¸nh gi¸ ®−îc −u nh−îc ®iÓm cña c¸c vËt liÖu t¸c dông ®ã. IV. Quan hÖ víi c¸c m«n häc kh¸c: M«n häc VËt liÖu kü thuËt ®iÖn l nh cã liªn quan trùc tiÕp víi nh÷ng m«n häc cã néi dung thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c chi tiÕt, c¸c bé phËn vµ c¸c kÕt cÊu thiÕt bÞ ®iÖn. V. Tài li u tham kh¶o: - Giáo trình k thu t l nh cơ s -Nguy n Đ c L i - Ph m Văn Tùy - Gi¸o tr×nh Kü thuËt ®iÖn cao ¸p – Khoa §HTC -1972. - VËt liÖu Kü thuËt ®iÖn – NXB KHKT - 2001– NguyÔn Xu©n Phó vµ Hå Xu©n Thanh. - VËt liÖu Kü thuËt ®iÖn – NXB KHKT - 2004– NguyÔn §×nh Th¾ng. VI. KÕt cÊu ch−¬ng tr×nh: Gåm 4 Ch−¬ng Ch−¬ng 1: VËt liÖu c¸ch ®iÖn. Ch−¬ng 2: VËt liÖu dÉn ®iÖn. Ch−¬ng 3: VËt liÖu k thu t l nh Ch−¬ng 4: VËt liÖu cách m, hút m 1 _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn- Trung C p Ngh Bình Thạnh
  2. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ Ch−¬ng 1: VËt liÖu c¸ch ®iÖn 1. Kh¸I niÖm chung vÒ vËt liÖu c¸ch ®iÖn 1.1 khái niệm và TÇm quan träng cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn. VËt liÖu c¸ch ®iÖn cã ý nghÜa cùc kú quan träng ®èi víi kü thuËt ®iÖn. Chóng ®−îc dïng ®Ó t¹o ra c¸ch ®iÖn bao quanh nh÷ng bé phËn dÉn ®iÖn trong c¸c thiÕt bÞ ®iÖn vµ t¸ch rêi c¸c bé phËn cã ®iÖn thÕ kh¸c nhau. Nã chØ cho dßng ®iÖn ®i theo nh÷ng con ®−êng mµ s¬ ®å quy ®Þnh. VËt liÖu c¸ch ®iÖn cßn ®−îc dïng lµm ®iÖn m«i c«ng t¸c trong c¸c tô ®iÖn. NÕu kh«ng cã vËt liÖu c¸ch ®iÖn th× sÏ kh«ng thÓ chÕ t¹o ®−îc bÊt kú 1 lo¹i thiÕt bÞ nµo. Tuú thuéc vµo c¸c tr−êng hîp sö dông vËt liÖu ®iÖn ph¶i ®¸p øng ®−îc nhiÒu yªu cÇu kh¸c nhau. Ngoµi nh÷ng tÝnh chÊt vÒ ®iÖn th× nh÷ng tÝnh chÊt c¬, nhiÖt, lý ho¸ kh¸c còng nh− kh¶ n¨ng gia c«ng vËt liÖu ®Ó chÕ t¹o thµnh nh÷ng s¶n phÈm cÇn thiÕt còng gi÷ vai trß to lín. V× vËy trong nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau ph¶i chän nh÷ng vËt liÖu kh¸c nhau. a. Ph©n lo¹i: - Ph©n theo tr¹ng th¸i: VËt liÖu c¸ch ®iÖn ®−îc ph©n lo¹i theo c¸c d¹ng: KhÝ, láng, r¾n. Ngoµi ra cßn cã vËt liÖu ho¸ r¾n. Tr−íc khi ®−a vµo s¶n xuÊt chÊt c¸ch ®iÖn chóng lµ chÊt láng, sau khi chÕ t¹o xong chóng lµ chÊt r¾n (s¬n vµ c¸c chÊt hçn hîp) - Ph©n theo b¶n chÊt ho¸ häc: VËt liÖu c¸ch ®iÖn v« c¬ vµ h÷u c¬. ChÊt h÷u c¬: Nh÷ng hîp chÊt chøa c¸c bon, H2, O2, N2... ChÊt v« c¬: Cã thÓ cã Si, Al, c¸c kim lo¹i... + C¸ch ®iÖn h÷u c¬ cã tÝnh c¬ häc ®¸ng quý lµ tÝnh dÎo, ®µn håi tuy nhiªn chóng cã ®é bÒn nhiÖt thÊp. C¸ch ®iÖn h÷u c¬ ®−îc øng dông réng r·i v× cã thÓ t¹o ®−îc thµnh d¹ng sîi, mµng máng vµ c¸c s¶n phÈm cã h×nh d¹ng kh¸c nhau. + C¸ch ®iÖn v« c¬ th−êng gißn, kh«ng cã tÝnh dÎo vµ ®µn håi. ChÕ t¹o phøc t¹p nh−ng cã ®é bÒn nhiÖt cao. Tuy c«ng nghÖ chÕ t¹o phøc t¹p nh−ng chóng ®−îc dïng trong nh÷ng chÊt c¸ch ®iÖn ph¶i lµm viÖc ë nhiÖt ®é cao. _____________________________________________________________________________ 2 Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh
  3. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ + Ngoµi ra cßn cã nh÷ng vËt liÖu cã tÝnh trung gian gi÷a v« c¬ vµ h÷u c¬: ®ã lµ nh÷ng vËt liÖu h÷u c¬ nh−ng trong ph©n tö cña chóng cã chøa c¶ nh÷ng nguyªn tè ®Æc tr−ng cho vËt liÖu v« c¬: Si, Al, P... - Ph©n theo kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt: vËt liÖu ®−îc ph©n thµnh c¸c cÊp Y, A, E, B, F, H, C. ViÖc ph©n cÊp theo nhiÖt ®é lµm viÖc lín nhÊt cho phÐp cã ý nghÜa thùc tiÔn quan träng. 1.2 tÝnh chÊt chung cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn. a. TÝnh hót Èm cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn: Khi lùa chän vËt liÖu c¸ch ®iÖn víi 1 môc ®Ých cô thÓ cÇn ph¶i chó ý tíi tÝnh chÊt ®iÖn cña nã trong nh÷ng ®iÒu kiÖn b×nh th−êng vµ c¶ ®é æn ®Þnh cña c¸c tÝnh chÊt Êy khi cã t¸c ®éng cña ®é Èm, nhiÖt ®é vµ c¸c tia phãng x¹. Tuæi thä cña c¸ch ®iÖn trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®íi phô thuéc vµo kh¶ n¨ng cña c¸c vËt liÖu ®−îc b¶o vÖ vÒ ho¸ häc chèng sù t¹o thµnh nÊm mèc, c«n trïng... - §é Èm cña kh«ng khÝ: - Kh«ng khÝ lu«n chøa 1 l−îng h¬i n−íc nhÊt ®Þnh - §é Èm tuyÖt ®èi cña kh«ng khÝ: §−îc ®¸nh gi¸ b»ng khèi l−îng (m) cña h¬i n−íc chøa trong 1 ®¬n vÞ thÓ tÝch kh«ng khÝ (m3). §é Èm tuyÖt ®èi cÇn thiÕt ®Ó g©y b·o hoµ kh«ng khÝ t¨ng m¹nh theo nhiÖt ®é tøc lµ ¸p suÊt cña h¬i n−íc t¨ng lªn. øng víi mçi nhiÖt ®é x¸c ®Þnh, kh«ng khÝ kh«ng thÓ chøa 1 l−îng n−íc lín h¬n v× nã sÏ r¬i xuèng d−íi d¹ng s−¬ng. m - §é Èm t−¬ng ®èi cña kh«ng khÝ: ϕ kk % = max % 100 §iÒu kiÖn b×nh th−êng cña kh«ng khÝm ®−îc lÊy b»ng ®é Èm (60 ÷ 70)% ë nhiÖt ®é (20 ± 5)0C. - T¸c ®éng cña ®é Èm lµm gi¶m tÝnh chÊt ®iÖn cña ®iÖn m«i. §Æc biÖt ë nhiÖt ®é (30 ÷ 400C) vµ khi ϕ kk cã trÞ sè cao ≈ 98 ÷ 100% lµm cho ®iÒu kiÖn vËn hµnh cña c¸c m¸y ®iÖn vµ thiÕt bÞ ®iÖn trë nªn nÆng nÒ. §é Èm cao cña kh«ng khÝ lµm ¶nh h−ëng ®Õn ®iÖn trë bÒ mÆt cña ®iÖn m«i §Ó b¶o vÖ chèng t¸c ®éng cña ®é Èm cho ®iÖn m«i r¾n cùc tÝnh ng−êi ta phñ lªn chóng 1 lo¹i dÇu kh«ng dÝnh n−íc. Kh¶ n¨ng dÝnh n−íc hoÆc chÊt láng kh¸c cña ®iÖn m«i ®−îc ®Æc tr−ng bëi gãc biªn dÝnh n−íc θ cña giät n −íc ®æ lªn bÒ mÆt ph¼ng cña vËt liÖu. _____________________________________________________________________________ 3 Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh
  4. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ θ > 900 θ < 900 θ cµng nhá sù dÝnh n−íc cµng m¹nh Khi trong ®iÖn m«i cã c¸c lç xèp hë h¬i Èm sÏ ®i vµo bªn trong vËt liÖu. - §é Èm cña vËt liÖu: C¸c vËt liÖu c¸ch ®iÖn víi møc ®é nhiÒu hay Ýt ®Òu hót Èm tøc lµ cã kh¶ n¨ng hót vµo trong nã h¬i Èm tõ m«i tr−êng xung quanh vµ thÊm Èm tøc ψ lµ cã kh¶ n¨ng cho h¬i n−íc xuyªn qua. MÉu vËt liÖu c¸ch ®iÖn ®Ó trong ®iÒu kiÖn ®é Èm vµ (2 nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh cña m«i tr−êng xung quanh sau 1 thêi ψC gian dµi kh«ng h¹n ®Þnh sÏ ®¹t ®Õn 1 tr¹ng th¸i c©n b»ng ®é B (1 Èm nµo ®ã. H×nh vÏ biÓu sù biÕn ®æi ®é Èm cña mÉu vËt t liÖu ψ khi hót Èm (®−êng 1) vµ khi sÊy kh« (®−êng 2). NÕu mÉu vËt liÖu t−¬ng ®èi kh« th× nã sÏ hót Èm cña m«i tr−êng vµ ®é Èm t¨ng dÇn cho ®Õn khi c©n b»ng ®é Èm cña m«i tr−êng (®−êng 1). NÕu mÉu vËt liÖu cã ®é Èm lín h¬n ®é Èm ψ cb th× ®é Èm cña mÉu sÏ gi¶m xuèng cho ®Õn gi¸ trÞ ψ cb. - Gi¸ trÞ ψcb t−¬ng øng víi ®é Èm t−¬ng ®èi ϕkk cña kh«ng khÝ. TrÞ sè ®é Èm c©n b»ng ψ cb cña nh÷ng mÉu vËt liÖu kh¸c nhau ë cïng 1 ®é Èm t−¬ng ®èi ϕ kk cña kh«ng khÝ cã thÓ rÊt kh¸c nhau. ViÖc x¸c ®Þnh ®é Èm cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn rÊt quan träng ®Ó chän nh÷ng ®iÒu kiÖn thö nghiÖm c¸c tÝnh chÊt ®iÖn cña vËt liÖu. §èi víi vËt liÖu hót Èm m¹nh mµ thu nhËn vµ giao hµng l¹i tiÕn hµnh theo träng l−îng th× viÖc x¸c ®Þnh ®é Èm rÊt quan träng ®Ó tÝnh to¸n chÝnh x¸c sè l−îng vËt liÖu. §èi víi vËt liÖu dÖt cßn dïng kh¸i niÖm ®é Èm quy −íc t−¬ng øng víi ®é Èm c©n b»ng cña vËt liÖu khi ®Ó nã trong kh«ng khÝ ë ®iÒu kiÖn b×nh th−êng. CÊu t¹o vµ b¶n chÊt ho¸ häc cã ¶nh h−ëng quyÕt ®Þnh ®Õn tÝnh hót Èm cña vËt liÖu: C¸c vËt liÖu xèp nhiÒu, ®Æc biÖt lµ c¸c vËt liÖu sîi, hót Èm m¹nh h¬n vËt liÖu cÊu t¹o ®Æc. ViÖc x¸c ®Þnh ®é hót Èm theo sù t¨ng träng l−îng cña mÉu kh«ng ph¶n ¸nh hoµn toµn møc ®é biÕn ®æi tÝnh chÊt ®iÖn cña vËt liÖu ®ã khi bÞ Èm. _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 4
  5. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ NÕu h¬i Èm hót vµo t¹o nªn sîi vµ mµng máng theo chiÒu dµy c¸ch ®iÖn mµ líp mµng vµ sîi nµy cã thÓ xuyªn qua toµn bé hay 1 phÇn ®¸ng kÓ cña kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc th× chØ cÈn 1 l−îng h¬i Èm rÊt nhá hót vµo còng lµm xÊu tÝnh chÊt ®iÖn ®i rÊt nhiÒu. NÕu h¬i Èm ph©n bè theo thÓ tÝch vËt liÖu d−íi d¹ng t¹p chÊt nhá riªng biÖt kh«ng nèi víi nhau th× ¶nh h−ëng cña h¬i Èm ®Õn tÝnh chÊt ®iÖn Ýt h¬n nhiÒu. Khi ®iÖn ¸p lµ xoay chiÒu, tgδ t¨ng lªn râ rÖt khi vËt liÖu bÞ Èm, h»ng sè ®iÖn m«i còng t¨ng theo nh−ng Ýt nh¹y h¬n. V× thÕ ng−êi ta th−êng ®o¸n vÒ tÝnh hót Èm theo ®é t¨ng cña ®iÖn dung cña mÉu d−íi t¸c dông cña h¬i Èm. - TÝnh thÊm Èm: Lµ kh¶ n¨ng cho h¬i n−íc ®i qua cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn. §Æc ®iÓm nµy rÊt quan träng khi ®¸nh gi¸ chÊt l−îng cña c¸c vËt liÖu dïng ®Ó s¬n phñ b¶o vÖ. PhÇn lín c¸c vËt liÖu ®Òu thÊm Èm qua c¸c lç xèp rÊt nhá vµ cã ®é Èm ®o ®−îc: Π (P1 − P2 ) S m= t Víi: m: L−îng h¬i Èm (microgam) h t: Thêi gian (giê) S: DiÖn tÝch mÆt ph¼ng (cm2) h: ChiÒu dµy líp vËt liÖu c¸ch ®iÖn (cm) P1, P2: ¸p suÊt ë 2 phÝa cña vËt liÖu (mmHg) Π: §é thÊm Èm cña vËt liÖu ®ang xÐt Riªng cã thuû tinh, gèm ®· nung kü vµ kim lo¹i lµ cã ®é thÊm Èm thùc tÕ = 0. - C¶i thiÖn sù thÊm Èm vµ hót Èm: §Ó lµm gi¶m ®é thÊm Èm vµ hót Èm cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn xèp ng−êi ta dïng biÖn ph¸p tÈm. ViÖc tÈm chØ lµm sù hót Èm cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn chËm l¹i bëi c¸c ph©n tö cña chÊt tÈm cã kÝch th−íc rÊt lín so víi kÝch th−íc ph©n tö n−íc nªn kh«ng cã kh¶ n¨ng bÞt kÝn c¸c lç xèp ®−îc, cßn víi c¸c lç nhá nhÊt cña vËt liÖu th× c¸c ph©n tö chÊt tÈm l¹i kh«ng chui vµo ®−îc.®Ó kh¾c phôc vÊn ®Ò nµy ng−êi ta dïng ph−¬ng ph¸p tÈm sÊy ch©n kh«ng. ë c¸c ®iÖn m«i h÷u c¬ th−êng cã nÊm mèc ph¸t triÓn vµ huû ho¹i. NÊm mèc lµm xÊu ®iÖn trë suÊt mÆt cña ®iÖn m«i, t¨ng tæn thÊt vµ gi¶m ®é bÒn c¬ cña chÊt c¸ch _____________________________________________________________________________ ®iÖn, g©y ¨n mßn c¸c bé phËn kim lo¹i tiÕp xóc víi nã. 5 Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh
  6. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ §Ó chèng nÊm mèc ng−êi ta thªm vµo thµnh phÇn cña c¸c vËt liÖu c¸ch ®iÖn h÷u c¬ chÊt Fungixit hoÆc phñ lªn chÊt c¸ch ®iÖn líp s¬n chøa Fungixit. b. TÝnh chÊt c¬ häc cña ch t cách điện: C¸c chi tiÕt b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn lu«n lu«n chÞu t¸c ®éng cña phô t¶i c¬ häc nªn ®é bÒn c¬ cña vËt liÖu vµ kh¶ n¨ng kh«ng bÞ biÕn d¹ng bëi c¸c lùc c¬ häc cã ý nghÜa thùc tÕ lín. - §é bÒn ®øt, nÐn, uèn: X¸c ®Þnh trÞ sè giíi h¹n bÒn vµ biÕn d¹ng t−¬ng ®èi khi bÞ ph¸ huû cho ta kh¸i niÖm vÒ ®é bÒn c¬ vµ kh¶ n¨ng biÕn d¹ng d−íi t¶i (tÝnh dÎo) cña vËt liÖu. Mét sè vËt liÖu (chÊt nhiÖt dÎo) ®−îc ®Æc tr−ng bëi kh¶ n¨ng biÕn d¹ng tr«ng thÊy khi t¸c ®éng l©u dµi phô t¶i c¬ t−¬ng ®èi nhá (hiÖn t−îng ch¶y dÎo hay ch¶y nguéi). Sù ch¶y dÎo rÊt tai h¹i nÕu vËn hµnh yªu cÇu ph¶i duy tr× l©u dµi h×nh d¸ng vµ kÝch th−íc cña vËt. §é bÒn c¬ cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ th−êng gi¶m khi nhiÖt ®é t¨ng. §é bÒn cña vËt liÖu hót Èm phô thuéc ®¸ng kÓ vµo ®é Èm. Khi nhiÖt ®é t¨ng lªn vµ gÇn ®Õn nhiÖt ®é lµm mÒm th× sù ch¶y dÎo cña vËt liÖu t¨ng lªn m·nh liÖt. - TÝnh gißn: NhiÒu vËt liÖu gißn tøc lµ trong khi cã ®é bÒn t−¬ng ®èi cao ®èi víi phô t¶i tÜnh th× l¹i bÞ ph¸ huû bëi c¸c lùc ®éng (bÊt ngê ®Æt vµo). Ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng cña vËt liÖu chèng l¹i t¸c ®éng cña phô t¶i ®éng lµ thÝ nghiÖm uèn va ®Ëp (x¸c ®Þnh øng suÊt dai va ®Ëp). Trong nhiÒu tr−êng hîp ng−êi ta th−êng kiÓm tra kh¶ n¨ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn chÞu t¸c ®éng rung l©u dµi tøc lµ nh÷ng dao ®éng lÆp l¹i cã tÇn sè vµ biªn ®é x¸c ®Þnh. C¸ch kiÓm tra nµy th−êng tiÕn hµnh cho c¸c thµnh phÈm. - §é cøng: Lµ kh¶ n¨ng líp bÒ mÆt vËt liÖu chèng l¹i biÕn d¹ng do lùc nÐn truyÒn tõ vËt cã kÝch th−íc nhá vµo. §èi víi ®iÖn m«i ®é cøng Ýt cã ý nghÜa quan träng vµ ®−îc x¸c ®Þnh theo nhiÒu ph−¬ng ph¸p. §èi víi vËt liÖu v« c¬: §é cøng ®−îc x¸c ®Þnh theo thang kho¸ng vËt hay lµ thang thËp ph©n quy −íc cña ®é cøng (trong ®ã ho¹t th¹ch ®−îc chän lµm ®¬n vÞ ®o vµ xÕp theo ®é cøng t¨ng dÇn nh− sau: _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 6
  7. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ Ho¹t th¹ch - 1; th¹ch cao - 1,4; CaCO3 - 10; Florit(CaF2)- 27; Apatit - 44; Th¹ch anh - 1500; Kim c−¬ng - 5.000 000) §é cøng cã thÓ x¸c ®Þnh theo ®é chèng x−íc cña nã: chÊt cã ®é cøng
  8. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ §èi víi ®iÖn m«i v« c¬: §é bÒn chÞu nãng ®−îc x¸c ®Þnh theo ®iÓm b¾t ®Çu biÕn ®æi tÝnh chÊt ®iÖn (tgδ t¨ng hay ®iÖn trë suÊt gi¶m). Nã ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng trÞ sè nhiÖt ®é (00C) xuÊt hiÖn sù biÕn ®æi nµy. §èi víi ®iÖn m«i h÷u c¬: §é bÒn chÞu nãng x¸c ®Þnh theo ®iÓm b¾t ®Çu biÕn d¹ng c¬ häc khi nung nãng ®iÖn m«i. Còng cã thÓ x¸c ®Þnh ®é bÒn chÞu nãng theo c¸c ®Æc tÝnh ®iÖn. NhiÖt ®é chíp nh¸y: Lµ nhiÖt ®é cña chÊt láng mµ khi nung nãng chÊt láng ®Õn nhiÖt ®é ®ã hçn hîp h¬i cña nã víi kh«ng khÝ sÏ bèc ch¸y khi ®−a löa vµo gÇn. NhiÖt ®é ch¸y: Lµ nhiÖt ®é cao h¬n mµ khi ®−a ngän löa l¹i gÇn b¶n th©n chÊt láng thö nghiÖm b¾t ®Çu ch¸y. §iÒu nµy cÇn chó ý khi ®¸nh gi¸ chÊt l−îng cña dÇu MBA vµ c¸c dung m«i ®Ó s¶n xuÊt s¬n c¸ch ®iÖn. NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cao nhÊt ®−îc gi¶i quyÕt trªn c¬ së ®é bÒn chÞu nãng cña vËt liÖu cã chó ý ®Õn hÖ sè dù tr÷. HÖ sè nµy phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn lµm viÖc, møc ®é an toµn cÇn thiÕt vµ tuæi thä chÊt c¸ch ®iÖn. Sù gi¶m xÊu chÊt l−îng c¸ch ®iÖn chØ cã thÓ ph¸t hiÖn ®−îc khi nhiÖt ®é cao t¸c ®éng l©u dµi do c¸c qu¸ tr×nh ho¸ häc diÔn ra mét c¸ch chËm ch¹p gäi lµ sù ho¸ giµ nhiÖt chÊt c¸ch ®iÖn. VD: ë mµng s¬n vµ xen lu l«: t¨ng ®é r¾n vµ gißn, t¹o thµnh vÕt nøt...Ngoµi ra, tèc ®é ho¸ giµ cßn chÞu ¶nh h−ëng cña ¸p suÊt kh«ng khÝ, nång ®é «xy, c¸c chÊt ph¶n øng ho¸ häc lµm nhanh hoÆc chËm qu¸ tr×nh ho¸ giµ. Kh¶ n¨ng n©ng cao nhiÖt ®é lµm viÖc cña chÊt c¸ch ®iÖn rÊt quan träng trong thùc tÕ. Trong m¸y ®iÖn vµ thiÕt bÞ ®iÖn, viÖc n©ng cao nhiÖt ®é cho phÐp nhËn ®−îc c«ng suÊt cao h¬n khi kÝch th−íc kh«ng ®æi, hoÆc nÕu gi÷ nguyªn c«ng suÊt th× cã thÓ gi¶m kÝch th−íc, träng l−îng vµ gi¸ thµnh cña thiÕt bÞ. N©ng cao nhiÖt ®é lµm viÖc ®Æc biÖt quan träng ®èi víi c¸c ®éng c¬ kÐo vµ cÇu trôc, víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trªn m¸y bay... mµ nhiÖm vô gi¶m kÝch th−íc vµ träng l−îng ®Æt lªn hµng ®Çu. Ngoµi ra cßn liªn quan ®Õn c¸c biÖn ph¸p phßng ch¸y vµ phßng næ. Ph©n lo¹i vËt liÖu c¸ch ®iÖn theo ®é bÒn chÞu nãng ®èi víi m¸y ®iÖn, m¸y biÕn ¸p vµ thiÕt bÞ (nhiÖt ®é lµm viÖc lín nhÊt cho phÐp). Lo¹i c¸ch ®iÖn Y A E B F H C NhiÖt ®é (C 0) 90 105 120 130 155 180 >180 _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 8
  9. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ CÊp Y: bao gæm c¸c vËt liÖu sîi gèc xenlul« vµ t¬(v¶i, sîi, giÊy, gç...)ch−a d−îc ng©m tÈm trong vËt liÖu c¸ch ®iÖn láng. CÊp A: Lµ c¸c vËt liÖu cÊp Y ®· ®−îc ng©m tÈm (giÊy tÈm, v¶i tÈm, nhùa p«lyamit...). CÊp E: C¸c lo¹i Y, A, E gåm chñ yÕu lµ vËt liÖu thuÇn tuý h÷u c¬: 1 sè vËt liÖu c¸ch ®iÖn h÷u c¬ (cao su, polystyrol...) cã ®é bÒn chÞu nãng cßn thÊp h¬n lo¹i Y kh«ng ®−îc ®−a vµo ph©n lo¹i. VD: Víi lo¹i Y gåm c¸c vËt liÖu gèc xenlul« vµ t¬ nÕu chóng kh«ng ®−îc ng©m tÈm; nh−ng nÕu chóng ®−îc ng©m tÈm chóng sÏ thuéc lo¹i A. C¸c lo¹i cã ®é bÒn chÞu nãng cao h¬n chøa thµnh phÇn v« c¬ nhiÒu h¬n: VD lo¹i C gåm c¸c vËt liÖu v« c¬ thuÇn tuý, kh«ng cã thµnh phÇn kÕt dÝnh hoÆc tÈm: «xy nh«m, mi ca... - TÝnh chÞu b¨ng gi¸: (®é bÒn chÞu l¹nh) Lµ kh¶ n¨ng chÊt c¸ch ®iÖn lµm viÖc kh«ng bÞ gi¶m ®é tin cËy vËn hµnh ë nhiÖt ®é thÊp (-60 ÷ -70oC) Th−êng ë nhiÖt ®é thÊp tÝnh chÊt ®iÖn cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn tèt h¬n nh−ng còng cã nhiÒu vËt liÖu dÎo vµ ®µn håi sÏ trë nªn gißn vµ cøng ë nhiÖt ®é thÊp, g©y khã kh¨n cho sù lµm viÖc cña chÊt c¸ch ®iÖn. - §é dÉn nhiÖt: §Æc tr−ng bëi nhiÖt dÉn xuÊt γN vµ cã ý nghÜa quan träng v× nhiÖt to¶ ra do tæn thÊt c«ng suÊt trong chÊt c¸ch ®iÖn ®−îc truyÒn ra m«i tr−êng xung quanh qua nhiÒu líp vËt liÖu kh¸c nhau. §é dÉn nhiÖt ¶nh h−ëng ®Õn ®é bÒn ®iÖn khi xuyªn thñng nhiÖt vµ ¶nh h−ëng ®Õn ®é bÒn cña vËt liÖu víi xung nhiÖt. So víi kim lo¹i th× trÞ sè γ N cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn rÊt nhá. VËt liÖu c¸ch ®iÖn xèp cã lÉn t¹p chÊt kh«ng khÝ cã γ N nhá nhÊt. §iÖn m«i kÕt tinh cã γ N cao h¬n ®iÖn m«i kh«ng ®Þnh h×nh. γ N phô thuéc 1 phÇn vµo nhiÖt ®é. - Sù gi∙n në nhiÖt cña ®iÖn m«i: 1 dl §¸nh gi¸ b»ng sù gi·n në dµi theo nhiÖt ®é: α l = [®é-1] l dt Nh÷ng vËt liÖu cã hÖ sè gi·n në dµi theo nhiÖt ®é nhá th−êng cã ®é bÒn chÞu nãng cao vµ ng−îc l¹i. §iÖn m«i h÷u c¬ cã α l rÊt cao so víi ®iÖn m«i v« c¬. v× vËy c¸c chi tiÕt chÕ t¹o tõ ®iÖn m«i v« c¬ cã kÝch th−íc æn ®Þnh cao khi nhiÖt ®é thay ®æi. _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 9
  10. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ HÖ sè gi·n në dµi theo nhiÖt ®é: 6 -1 VËt liÖu α l.10 (®é ) NhËn xÐt Thuû tinh th¹ch anh 0,55 V«c¬ Sø cao tÇn 4,5 Fenolfomandehit vµ c¸c chÊt 25 - 70 H÷u c¬ dÎo cã ®én kh¸c TÊm chÊt dÎo clorua polivinyl 70 Poliªtylen 100 c. TÝnh chÊt ho¸ häc cña ch t cách điện: §©y lµ tÝnh chÊt rÊt ®¸ng chó ý v× ®é tin cËy cña vËt liÖu ph¶i ®−îc ®¶m b¶o khi lµm viÖc l©u dµi. Kh«ng bÞ ph©n huû ®Ó gi¶i tho¸t ra nh÷ng s¶n phÈm phô vµ kh«ng ¨n mßn c¸c kim lo¹i tiÕp xóc víi nã. Kh«ng ph¶n øng víi c¸c chÊt kh¸c. Khi s¶n xuÊt c¸c chi tiÕt cã thÓ gia c«ng vËt liÖu b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p ho¸ c«ng kh¸c nhau: dÝnh ®−îc, hoµ tan ®−îc trong dung dÞch thµnh s¬n ... §é hoµ tan cña vËt liÖu r¾n ®¸nh gi¸ b»ng khèi l−îng vËt liÖu chuyÓn sang dung dÞch trong 1 ®¬n vÞ thêi gian tõ 1 ®¬n vÞ diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a vËt liÖu víi dung m«i. Ngoµi ra cã thÓ ®¸nh gi¸ theo nång ®é cña dung dÞch b·o hoµ. DÔ hoµ tan nhÊt lµ c¸c chÊt cã b¶n chÊt ho¸ häc gÇn víi dung m«i vµ chøa c¸c nhãm nguyªn tö gièng nhau trong ph©n tö. VD: chÊt l−ìng cùc dÔ hoµ tan trong chÊt láng l−ìng cùc. ChÊt trung hoµ dÔ tan trong chÊt láng trung hoµ. Khi t¨ng møc trïng hîp th× ®é hoµ tan gi¶m. Khi t¨ng nhiÖt ®é th× ®é hoµ tan th−êng t¨ng lªn. d. TÝnh chÞu t¸c ®éng cña bøc x¹ n¨ng l−îng cao: Trong kü thuËt hiÖn ®¹i cã thÓ gÆp nh÷ng ®iÒu kiÖn sö dông thiÕt bÞ ®iÖn mµ trong ®ã thiÕt bÞ chÞu t¸c ®éng cña bøc x¹ h¹t nh©n hoÆc sãng n¨ng l−îng cao. Khi ®ã ®iÒu quan träng lµ ph¶i biÕt ®é bÒn bøc x¹. §é bÒn bøc x¹ lµ møc ®é bÒn v÷ng cña vËt liÖu ®èi víi t¸c ®éng bøc x¹, møc ®é duy tr× tÝnh chÊt ®iÖn vµ c¬ cña chóng. Bøc x¹ n¨ng l−îng cao cã thÓ sö dông trong qu¸ tr×nh c«ng nghÖ ®Ó t¹o ra vËt liÖu míi cã nh÷ng tÝnh chÊt quý gi¸ ®èi víi thùc tÕ, VD: n©ng cao ®é chÞu nãng hoÆc ®èi víi viÖc tæng hîp c¸c vËt liÖu míi... _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 10
  11. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ Sù hÊp thô phãng x¹ trong vËt liÖu phô thuéc vµo b¶n chÊt vËt liÖu vµ chÊt l−îng cña chÝnh sù phãng x¹. Khi gÆp bÒ mÆt vËt liÖu n¨ng l−îng phãng x¹ gi¶m theo møc ®é thÊm vµo chiÒu s©u vËt liÖu. Sù khuyÕch t¸n n¨ng l−îng phãng x¹ x¶y ra chñ yÕu do ion ho¸ (hiÖu øng quang bªn trong) vµ kÝch thÝch c¸c nguyªn tö khi n¨ng l−îng rÊt lín do sù biÕn ®æi h¹t nh©n. Mét phÇn n¨ng l−îng tiªu tèn ®Ó t¸ch c¸c nguyªn tö hoÆc ion gi÷a c¸c nót, lµm xuÊt hiÖn trong m¹ng c¸c lç khuyÕt vµ c¸c trung t©m khuyÕt tËt. T¸c ®éng cña bøc x¹ cã thÓ dÉn ®Õn hµng lo¹t c¸c biÕn ®æi ph©n tö vµ ph¶n øng ho¸ häc. Khi bøc x¹ l©u dµi hoÆc víi c−êng ®é rÊt m¹nh c¸c chÊt bÞ bøc x¹ ®Òu bÞ ph©n huû. C¸c vËt liÖu bÒn v÷ng víi bøc x¹ ph¶i cã 2 thuéc tÝnh: + Kh¶ n¨ng hÊp thô n¨ng l−îng mµ kh«ng bÞ ion ho¸ 1 c¸ch qu¸ ®¸ng. + Kh¶ n¨ng t¹o mèi liªn kÕt kÐp víi møc ®é lín h¬n ph¸ huû mèi liªn kÕt ®ã. D −íi t¸c dông cña bøc x¹ chÊt trïng hîp cã thÓ chuyÓn tõ tr¹ng th¸i nµy sang tr¹ng th¸i cÊu t¹o kh¸c. Thùc tÕ cho thÊy tÊt c¶ c¸c tÝnh chÊt ®iÖn, c¬, ho¸, lý ®Òu cã thÓ bÞ biÕn ®æi do bøc x¹. §é bÒn ®iÖn cña ®iÖn m«i d−íi ¶nh h−ëng cña bøc x¹ cã thÓ t¨ng hoÆc gi¶m tuú theo c¸c qu¸ tr×nh diÔn ra trong vËt liÖu. 1.3 C¸c yÕu tè ¶nh h−ënh ®Õn ®é c¸ch ®iÖn 1.3.1 Kh¸i niÖm vÒ sù ®¸nh thñng ®iÖn m«i: Mçi ®iÖn m«i n»m trong ®iÖn tr−êng sÏ mÊt thuéc tÝnh c¸ch ®iÖn nÕu c−êng ®é ®iÖn tr−êng v−ît qu¸ trÞ sè giíi h¹n cho phÐp gäi lµ hiÖn t−îng ®¸nh thñng ®iÖn m«i hay cßn gäi lµ hiÖn t−îng ph¸ huû ®é bÒn ®iÖn cña nã. TrÞ sè ®iÖn ¸p mµ ë ®ã x¶y ra ®¸nh thñng ®iÖn m«i ®−îc gäi lµ ®iÖn ¸p ®¸nh thñng vµ trÞ sè t−¬ng øng cña c−êng ®é ®iÖn tr−êng gäi lµ c−êng ®é ®iÖn tr−êng ®¸nh thñng hoÆc c−êng ®é c¸ch ®iÖn cña ®iÖn m«i. U E dt = dt h Víi: U®t lµ ®iÖn ¸p ®¸nh thñng (KV) E®t lµ c−êng ®é ®¸nh thñng (KV/cm, KV/mm, V/m) h lµ chiÒu dµy ®iÖn m«i (cm, mm) §¸nh thñng lµm cho c¸ch ®iÖn bÞ xuyªn thñng. VËt liÖu c¸ch ®iÖn thÓ khÝ hoÆc thÓ láng chØ bÞ xuyªn thñng trong gi©y l¸t, cßn c¸ch ®iÖn thÓ r¾n bÞ ph¸ huû vÜnh viÔn, kh«ng sö dông l¹i ®−îc. _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 11
  12. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ ë 1 sè vËt liÖu c¸ch ®iÖn, ®iÖn ¸p ®¸nh thñng t¨ng tû lÖ thuËn víi chiÒu dµy c¸ch ®iÖn. Nh−ng ë phÇn lín vËt liÖu c¸ch ®iÖn th× kh«ng cã quan hÖ tû lÖ thuËn, mµ ®iÖn ¸p ®¸nh thñng t¨ng chËm h¬n bÒ dµy. Nãi c¸ch kh¸c, c¸ch ®iÖn máng h¬n th× chÞu ®−îc ®iÖn ¸p lín h¬n hay c¸ch ®iÖn cµng dµy th× ®é bÒn c¸ch ®iÖn cµng nhá. 1.3.2 Nh÷ng yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn ®é bÒn c¸ch ®iÖn. a. §iÖn m«i khÝ - Thùc tÕ sù ®¸nh thñng chÊt khÝ th−êng x¶y ra tøc thêi. Kho¶ng thêi gian chuÈn bÞ ®¸nh thñng khÝ khi ®é dµi kho¶ng khÝ b»ng 1 cm lµ 10-7 ÷ 10-8s. *) Phô thuéc vµo h×nh d¹ng ®iÖn cùc vµ kho¶ng c¸ch gi÷a chóng. + §é bÒn c¸ch ®iÖn cña kh«ng khÝ ®èi víi b¸n kÝnh cña ®iÖn cùc trong ®iÖn tr−êng h×nh trô, theo biÓu thøc Peeck: E = 21 + 7/ r , KV/cm víi r lµ b¸n kÝnh ®iÖn cùc, cm. Cßn c¸c d¹ng ®iÖn cùc kh¸c ®−îc biÓu diÔn theo c¸c ®−êng cong quan hÖ. + Tr−êng hîp ®iÖn cùc nhän ®èi víi ®iÖn cùc mÆt ph¼ng, tÝnh theo biÓu thøc Mikhailèp: U = 3,5a + 10 KV ®èi víi ®iÖn ¸p xoay chiÒu; U = 5a + 40 KV ®èi víi ®iÖn ¸p xung 1/50; Trong ®ã: a lµ kho¶ng c¸ch ®iÖn cùc (cm) vµ a>10cm Thùc tÕ cã thÓ dïng quy t¾c sau: ®èi víi ®iÖn ¸p xoay chiÒu, tÇn sè 50Hz, cø 1cm kho¶ng c¸ch kh«ng khÝ cã thÓ chÞu ®−îc 3,2 - 3,5 KV. Kho¶ng c¸ch ®iÖn cùc a cÇn U a ≥ thiÕt ®Ó khái bÞ ®¸nh thñng lµ: 3, 2 .kV (cm) Trong tr−êng cã nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt kh«ng ®æi th× c−êng ®é ®iÖn tr−êng ®¸nh thñng chÊt khÝ phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc: ë kho¶ng c¸ch nhá ®iÒu kiÖn dÉn ®Õn sù ion ho¸ cña khÝ lµ khã kh¨n nªn E®t t¨ng. ë kho¶ng c¸ch lín h¬n th× kh¶ n¨ng ion ho¸ do va ch¹m còng sÏ lín lªn, dÔ g©y ion ho¸ h¬n nªn E®t gi¶m. *) Phô thuéc vµo ®iÖn ¸p ®Æt vµo kho¶ng khÝ: - §iÖn ¸p ®Æt vµo kho¶ng khÝ cµng lín sù ®¸nh thñng cµng ph¸t triÓn nhanh. *) Phô thuéc vµo thêi gian t¸c ®éng: - NÕu kho¶ng thêi gian t¸c ®éng cña ®iÖn ¸p cµng nhá th× ®iÖn ¸p ®¸nh thñng sÏ ph¶i t¨ng lªn. *) Phô thuéc vµo ®é Èm kh«ng khÝ: - §é Èm kh«ng khÝ: Ýt ¶nh h−ëng ®Õn trÞ sè U®t trong tr−êng ®ång nhÊt. Nh−ng trong tr−êng kh«ng ®ång nhÊt th× ®é Èm cña kh«ng khÝ cã ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ: Khi ψkk < _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 12
  13. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ 70% th× kh«ng ¶nh h−ëng. Khi ψkk t¨ng th× U®t t¨ng lªn do c¸c ph©n tö n −íc b¾t gi÷ c¸c ®iÖn tö trong kh«ng gian ®ang di chuyÓn lµm gi¶m kh¶ n¨ng g©y ion ho¸. *) Phô thuéc vµo møc ®é ®ång nhÊt cña ®iÖn tr−êng - HiÖn t−îng ®¸nh thñng khÝ phô thuéc vµo møc ®é ®ång nhÊt cña ®iÖn tr−êng trong ®ã x¶y ra sù ®¸nh thñng. *) Phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cña khÝ. §é bÒn ®iÖn cña chÊt khÝ phô thuéc vµo mËt ®é ph©n tö cña nã tøc lµ phô thuéc vµo ¸p suÊt nÕu nhiÖt ®é kh«ng ®æi. Khi ¸p suÊt cao khÝ sÏ cã mËt ®é cao, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ph©n tö nhá, do ®ã ®é dµi ®o¹n ®−êng chuyÓn ®éng tù do cña ®iÖn tö gi¶m xuèng, v× vËy muèn x¶y ra hiÖn t−îng ®¸nh thñng c−êng ®é ®iÖn tr−êng ph¶i lín h¬n. Khi ¸p suÊt gi¶m tr−íc hÕt c−êng ®é c¸ch ®iÖn gi¶m xuèng; khi ¸p suÊt gi¶m ®Õn 1 giíi h¹n nµo ®ã nhá h¬n ¸p suÊt khÝ quyÓn c−êng ®é c¸ch ®iÖn l¹i b¾t ®Çu t¨ng. Sù t¨ng nµy ®−îc gi¶i thÝch bëi sè ph©n tö khÝ trong 1 ®¬n vÞ thÓ tÝch gi¶m xuèng khi ®é lo·ng cao vµ kh¶ n¨ng va ch¹m cña ®iÖn tö víi c¸c ph©n tö gi¶m. ë ®é ch©n kh«ng cao hiÖn t−îng ®¸nh thñng lµ hiÖn t−îng bøt c¸c ®iÖn tö ra khái bÒ mÆt cña ®iÖn cùc (ph¸t x¹ nguéi) v× vËy c−êng ®é c¸ch ®iÖn ®¹t trÞ sè rÊt cao phô thuéc vµo vËt liÖu, tr¹ng th¸i bÒ mÆt cña c¸c ®iÖn cùc. Trong kü thuËt th−êng øng dông ®Ó chÕ t¹o c¸c dông cô ®iÖn ch©n kh«ng sö dông ë ®iÖn ¸p lín vµ tÇn sè cao. NÕu nhiÖt ®é kho¶ng khÝ kh«ng ®æi th× c−êng ®é ®¸nh thñng cña chÊt khÝ phô thuéc vµo ¸p suÊt: ¸p suÊt t¨ng, ®é bÒn ®iÖn cña khÝ t¨ng do qu·ng ®−êng dÞch chuyÓn tù do cña ®iÖn tÝch nhá nªn ®Ó x¶y ra sù phãng ®iÖn th× c−êng ®é ®iÖn tr−êng ph¶i lín lªn. Ng−îc l¹i, khi ®é bÒn cña ch©n kh«ng lín do ®iÖn tÝch di chuyÓn kh«ng gÆp sù va ch¹m nµo th× sù ion ho¸ gÇn nh− kh«ng x¶y ra. Thùc nghiÖm chøng tá r»ng ®iÖn ¸p ®¸nh thñng cña chÊt khÝ phô thuéc vµo tÝch sè ¸p suÊt chÊt khÝ vµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc (theo ®Þnh luËt Pasen). VËy cã thÓ t¨ng ¸p suÊt khÝ ®Ó n©ng cao ®iÖn ¸p phãng ®iÖn (møc c¸ch ®iÖn) BiÖn ph¸p ®Ó n©ng cao trÞ sè ®iÖn ¸p ®¸nh thñng trong tr−êng kh«ng ®ång nhÊt: Trong kü thuËt ®iÖn cao ¸p nh÷ng thiÕt bÞ cã c¸ch ®iÖn lµ chÊt khÝ kh«ng cho phÐp x¶y ra phãng ®iÖn chäc thñng hay phãng ®iÖn bÒ mÆt. NÕu kh«ng sÏ ph¸ huû thiÕt bÞ g©y thiÖt h¹i kinh tÕ vµ qu¸ tr×nh vËn hµnh hÖ thèng ®iÖn. ë ¸p suÊt khÝ quyÓn, ®iÖn tr−êng phãng ®iÖn trong tr−êng ®ång nhÊt kho¶ng 30 kV/cm, tr−êng _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 13
  14. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ kh«ng ®ång nhÊt lµ 20 kV/cm khi mòi nhän cã cùc tÝnh (-) vµ kho¶ng 7,5 kV/cm khi mòi nhän cã cùc tÝnh (+). §Ó n©ng cao U®t trong tr−êng kh«ng ®ång nhÊt thùc tÕ lµ c¶i thiÖn sù ph©n bè ®iÖn tr−êng sao cho nã ®ång nhÊt h¬n. Dïng mµn ch¾n nh»m ng¨n c¶n sù dÞch chuyÓn cña ®iÖn tÝch kh«ng gian. - Sö dông mµn ch¾n: Mµn ch¾n lµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn mµ ®é bÒn ®iÖn cña nã kh«ng quan träng l¾m, nã ®Æt trong kho¶ng gi÷a mòi nhän vµ mÆt ph¼ng. HiÖu qu¶ cña mµn ch¾n lµ lµm thay ®æi sù ph©n bè cña ®iÖn tÝch kh«ng gian vµ cña ®iÖn tr−êng. VÞ trÝ cña mµn ch¾n còng ¶nh h−ëng nhiÒu ®Õn trÞ sè cña ®iÖn ¸p ®¸nh thñng. Tãm l¹i: t¸c dông cña mµn ch¾n ®Òu cã hiÖu qu¶ n©ng cao ®iÖn ¸p ®¸nh thñng kÓ c¶ khi mòi nhän cã cùc tÝnh (-) víi kho¶ng c¸ch s’ = (0,75 - 0,8)s. Nh−ng hiÖu qña râ nhÊt khi mòi nhän cã cùc tÝnh (+). Trong tr−êng xoay chiÒu, ®Ó n©ng cao U®t ta vÉn dïng mµn ch¾n (dïng trong thiÕt bÞ cao ¸p cã thÓ t¨ng c−êng c¸ch ®iÖn vµ gi¶m kÝch th−íc). Sù ph©n bè cña tr−êng khi cã mµn ch¾n: + Khi mòi nhän cã cùc tÝnh (+): c¸c ion (+) di chuyÓn khái vÇng quang vÒ phÝa cùc b¶n sÏ bÞ gi÷ l¹i vµ ph©n bè trªn mµn ch¾n. Sù ph©n bè cµng ®Òu khi mµn ch¾n ®Æt cµng xa mòi nhän. H×nh thµnh tr−êng ®ång nhÊt gi÷a mµn ch¾n vµ cùc b¶n v× thÕ U®t t¨ng lªn. + Khi mòi nhän cã cùc tÝnh (-): c¸c ion (-) sÏ ph©n bè trªn mµn ch¾n t¹o nªn tr−êng ®ång nhÊt gi÷a mµn ch¾n vµ cùc b¶n. Nh−ng nÕu ®Æt ë vÞ trÝ s’ nhá th× mµn ch¾n l¹i lµm gi¶m U®t so víi khi kh«ng cã mµn ch¾n. Do mòi nhän vµ cùc b¶n cã mËt ®é ®iÖn tÝch lín gÇn nh− dÉn ®iÖn, mµn ch¾n nh− lµ ®iÖn cùc ©m, gi÷a mµn ch¾n vµ cùc b¶n cã kho¶ng c¸ch bÐ - BiÖn ph¸p h¹n chÕ phãng ®iÖn: nÐn ¸p suÊt cao dïng trong tr−êng kh«ng ®ång nhÊt hoÆc hót ch©n kh«ng. b. §iÖn m«i r¾n: Khi ®iÖn ¸p t¨ng ®Õn 1 trÞ sè nµo ®ã, th× ë c¹nh mÐp cña ®iÖn cùc xuÊt hiÖn vÇng quang råi ph¸t triÓn thµnh nh÷ng tia löa ®iÖn bß lo»ng ngo»ng trªn bÒ mÆt tÊm c¸ch ®iÖn. §iÖn ¸p cµng t¨ng th× tia löa ®iÖn cµng dµi vµ cuèi cïng nèi liÒn víi nhau ë c¹nh biªn cña tÊm c¸ch ®iÖn, hå quang ®iÖn phãng trªn bÒ mÆt cña tÊm c¸ch ®iÖn tõ cùc nµy ®Õn cùc kia. HiÖn t−îng nµy lµ phãng ®iÖn bÒ mÆt. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn phãng ®iÖn bÒ mÆt: _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 14
  15. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ - T×nh tr¹ng bÒ mÆt cña ®iÖn m«i r¾n. - NhiÖt ®é, ¸p suÊt khÝ (nhiÖt ®é cao, ¸p suÊt gi¶m th× Up®bm gi¶m). - §é Èm m«i tr−êng (ψkk t¨ng th× Up®bm gi¶m). - Thêi gian t¸c ®éng cña ®iÖn ¸p (thêi gian ng¾n th× Up®bm t¨ng). §iÒu nµy kh«ng chØ ®óng víi bÒ mÆt mµ ®óng víi c¶ kho¶ng khÝ. - H×nh d¸ng cña ®iÖn cùc vµ sù ph©n bè cña tr−êng: trong tr−êng ®ång nhÊt U®t gi¶m. Trong tr−êng kh«ng ®ång nhÊt U®t còng phô thuéc vµo h×nh d¸ng ®iÖn cùc vµ sù ph©n bè cña tr−êng. Cã 2 d¹ng ph©n bè cña tr−êng: + Tr−êng ph©n bè theo ph−¬ng tiÕp tuyÕn. (h.a) + Tr−êng ph©n bè theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn. (h.b) Khi c−êng ®é ®iÖn tr−êng ph©n bè ph¸p tuyÕn lín kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn sù phãng ®iÖn bÒ mÆt sím h¬n so víi khi E ph©n bè theo ph−¬ng tiÕp tuyÕn. Trªn vïng mÐp cña ®iÖn cùc khi tr−êng ph©n bè theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn lín ng−êi ta thÊy xuÊt hiÖn vÇng quang sím. XuÊt hiÖn tia löa tõ ®iÖn cùc ®Õn c¸ch ®iÖn. Khi ®iÖn ¸p t¨ng th× kÐo dµi tia löa ra ®Õn vïng ®iÖn cùc ®èi diÖn. * BiÖn ph¸p ®Ó n©ng cao trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn: - Lµm s¹ch vµ nh½n bÒ mÆt. - T¨ng chiÒu dµi phãng ®iÖn bÒ mÆt vµ chiÒu dµi rß ®iÖn. - §èi víi tr−êng theo ph−¬ng tiÕp tuyÕn lín ng−êi ta sö dông cùc ngÇm. B»ng c¸ch nµy lµm cho tr−êng sÏ tËp trung vÒ phÝa cùc ngÇm, lµm t¨ng ®iÖn ¸p phãng ®iÖn mÆt ngoµi. - §èi víi tr−êng theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn lín ng−êi ta s¬n 1 líp s¬n b¸n dÉn ë khu vùc ph©n bè tr−êng theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn lín lµm ®¼ng thÕ gi÷a c¸c líp s¬n nªn lµm gi¶m tr−êng ph©n bè theo ph−¬ng ph¸p tuyÕn. *) Phãng ®iÖn ë ®iÖn ¸p xung: Thùc tÕ c¸ch ®iÖn cßn cã thÓ ph¶i chÞu t¸c dông cña lo¹i ®iÖn ¸p xung kÝch nh− qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn g©y bëi c¸c phãng ®iÖn sÐt lªn ®−êng d©y trªn kh«ng hoÆc khi sÐt ®¸nh gÇn khu vùc ®−êng d©y. Phãng ®iÖn xung kÝch cã thÓ t¸c ®éng trùc tiÕp ®Õn c¸ch ®iÖn cña thiÕt bÞ hoÆc cã thÓ lan truyÒn trªn ®−êng d©y ®Õn c¸ch ®iÖn cña tr¹m. C−êng ®é vµ biªn ®é cña sÐt kh¸ lín cã thÓ g©y ra sù phãng ®iÖn gi÷a c¸c ®−êng d©y, gi÷a ®−êng d©y víi ®Êt vµ trªn c¸ch ®iÖn ®Çu vµo cña thiÕt bÞ. Cã thÓ lµm ng¾n m¹ch hoÆc g©y nªn ng¾n m¹ch cña hÖ thèng hoÆc h− h¹i ®Õn c¸ch ®iÖn bªn trong cña thiÕt bÞ. Lo¹i ®iÖn ¸p nµy cã d¹ng sãng xung kÝch: _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 15
  16. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ §iÖn ¸p t¨ng nhanh tõ kh«ng ®Õn trÞ sè cùc ®¹i (®Çu sãng) vµ sau ®ã gi¶m chËm ®Õn trÞ sè kh«ng (®u«i sãng). H×nh vÏ cho thÊy d¹ng sãng xung kÝch vµ c¸ch x¸c ®Þnh ®é dµi ®Çu sãng τds vµ ®é dµi sãng τs. Do phÇn ®Çu cña ®Çu sãng t¨ng rÊt chËm vµ kh«ng cã ý nghÜa quan träng ®Õn qu¸ tr×nh phãng U 0,1Umax ®iÖn nªn nã ®−îc thay thÕ b»ng ®Çu sãng nghiªng ®¼ng trÞ x¸c ®Þnh bëi ®−êng xiªn gãc qua c¸c ®iÓm cã Umax tung ®é 0,3Umax vµ 0,9Umax, giao ®iÓm cña ®−êng 0,3Umax 0,5Umax xiªn nµy víi trôc hoµnh vµ ®−êng n»m ngang qua biªn ®é cho ®é dµi ®Çu sãng τds. §é dµi sãng τs tÝnh τ®s τs t tíi khi ®iÖn ¸p gi¶m xuèng chØ cßn mét nöa trÞ sè biªn ®é. Quy ®Þnh nµy xuÊt ph¸t tõ kÕt qu¶ thùc nghiÖm, khi ®iÖn ¸p ®· gi¶m tíi møc 50% trÞ sè biªn ®é sÏ kh«ng cßn kh¶ n¨ng g©y nªn phãng ®iÖn do ®ã cã thÓ kh«ng cÇn chó ý ®Õn t×nh h×nh ë phÇn sau cña sãng. TrÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch phô thuéc vµo d¹ng sãng - ®Æc tr−ng bëi ®é dµi ®Çu sãng vµ ®é dµi sãng - cho nªn khi dïng ®iÖn ¸p xung kÝch ®Ó thö nghiÖm c¸ch ®iÖn cÇn tiÕn hµnh theo d¹ng sãng thèng nhÊt. §Ó thö ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch cho c¸ch ®iÖn th× ta dïng 1 thiÕt bÞ ph¸t ®iÖn ¸p xung kÝch d¹ng sãng cña m¸y ph¸t t¹o ra ®−îc tiªu chuÈn trªn toµn thÕ giíi: ®é dµi ®Çu sãng 1,2/μs ± 30 % vµ ®é dµi sãng 50/μs ± 20 % (ký hiÖu sãng τ = 1,2/50). ë Liªn x« dïng sãng tiªu chuÈn víi ®é dµi ®Çu sãng 1,5/μs vµ ®é dµi sãng 40/μs (ký hiÖu lµ sãng 1,5/40). D¹ng sãng c¾t: lµ 1 thµnh phÇn cña toµn sãng víi ®é dµi sãng ts = 2 ÷ 6 μs Trong c¸c phßng thÝ nghiÖm th−êng dïng m¸y ph¸t ®iÖn ¸p xung ®Ó t¹o nªn ®iÖn ¸p xung kÝch mµ nguyªn lý lµm viÖc cña nã dùa trªn c¸c qu¸ tr×nh n¹p vµ phãng cña tô ®iÖn. §Ó cã ®iÖn cao ¸p xung kÝch cã thÓ tiÕn hµnh b»ng c¸ch dïng nhiÒu tô ®iÖn, chóng ®−îc n¹p ®iÖn song song nh−ng khi phãng ®iÖn l¹i phãng nèi tiÕp lµm cho ®iÖn ¸p t¨ng cao theo kiÓu nèi cÊp. Nh− vËy nÕu dïng n cÊp ®Ó c¸c tô ®iÖn trong giai ®o¹n phãng ®−îc ghÐp nèi tiÕp nhau qua c¸c khe hë KH1... KH2 th× ®iÖn ¸p xung kÝch ë ®Çu m¸y ph¸t cã thÓ ®¹t tíi møc nU. HiÖn nay c¸c m¸y ph¸t ®iÖn ¸p xung kÝch ®· cã thÓ t¹o ®−îc ®iÖn ¸p cao tíi 8MV. _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 16
  17. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ a. Thêi gian phãng ®iÖn: Khi dïng ®iÖn ¸p mét chiÒu hay xoay chiÒu th× trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn kh«ng phô thuéc vµo thêi gian t¸c dông cña ®iÖn ¸p. Bëi v× b¶n th©n qu¸ tr×nh phãng ®iÖn ®ßi hái ph¶i cã kho¶ng thêi gian cÇn thiÕt gäi lµ thêi gian phãng ®iÖn. Nã rÊt nhá so víi chu k× cña dßng ®iÖn xoay chiÒu nªn thêi gian t¸c dông cña ®iÖn ¸p (mét chiÒu vµ xoay chiÒu) kh«ng ¶nh h−ëng tíi trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn §èi víi ®iÖn ¸p xung kÝch, trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn phô thuéc rÊt nhiÒu vµo thêi gian t¸c dông cña ®iÖn ¸p, thêi gian nµy cµng bÐ th× ®iÖn ¸p phãng ®iÖn cµng t¨ng. Nguyªn nh©n lµ do b¶n th©n qu¸ tr×nh phãng ®iÖn ®ßi hái ph¶i cã kho¶ng thêi gian cÇn thiÕt gäi lµ thêi gian phãng ®iÖn. §èi víi ®iÖn ¸p xung kÝch, thêi gian tån t¹i cña nã rÊt ng¾n nh− lo¹i qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn chØ trong kho¶ng mÊy chôc μs nghÜa lµ xÊp xØ víi thêi gian phãng ®iÖn, do ®ã thêi gian tån t¹i cña ®iÖn ¸p ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn. VÝ dô: cho t¸c dông lªn khe hë ®iÖn ¸p cã d¹ng nh− trªn h×nh vÏ vµ gi¶ thiÕt t¹i møc ®iÖn ¸p U0 ®iÒu kiÖn phãng ®iÖn tù duy tr× ®−îc thùc hiÖn. Tr−íc thêi ®iÓm t1 vµ ngay c¶ ë t1 còng ch−a cã thÓ phãng ®iÖn v× tr−íc hÕt ph¶i cã xuÊt hiÖn Ýt nhÊt mét ®iÖn tö t¸c dông ë khu vùc ©m cùc, tõ ®ã t¹o nªn th¸c ®iÖn tö thø nhÊt. §iÖn tö nµy cã thÓ ®−îc t¹o nªn do sù b¾n ph¸ ©m cùc cña c¸c ion d−¬ng lu«n cã s½n trong kh«ng khÝ hoÆc do c¸c nh©n tè ion ho¸ bªn ngoµi... Nh− vËy qu¸ tr×nh phãng ®iÖn kh«ng thÓ b¾t ®Çu U tõ thêi ®iÓm t1 mµ ph¶i tõ thêi ®iÓm t2 = t1 + ttk trong ®ã ttk lµ thêi gian chê ®îi xuÊt hiÖn ®iÖn tö t¸c dông ®Çu tiªn. V× thêi gian nµy cã thÓ nhanh chËm kh¸c nhau vµ U0 chØ cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p thèng kª nªn gäi t1 t2 t3 t ttk tht lµ thêi gian chËm trÔ thèng kª. Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn tp ®−îc hoµn thµnh ë thêi ®iÓm t3 = t2 + tht trong ®ã tht lµ H×nh 4-11: C¸c thµnh phÇn thêi gian h×nh thµnh phãng ®iÖn, trong kho¶ng thêi gian cña thêi gian phãng ®iÖn nµy th¸c ®iÖn tö sÏ ph¸t triÓn thµnh dßng ®Ó nèi liÒn kho¶ng cùc vµ hoµn thµnh qu¸ tr×nh phãng ®iÖn. Tæng hîp ba thµnh phÇn thêi gian nãi trªn sÏ ®−îc thêi gian phãng ®iÖn: t p = t 1 + t tk + t ht _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 17
  18. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ Sau ®©y sÏ xÐt ®Õn tõng thµnh phÇn cña thêi gian phãng ®iÖn vµ c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn chóng. b. Phãng ®iÖn xung kÝch. PA MPX KH §èi víi phãng ®iÖn xung kÝch kh«ng MHS thÓ biÓu thÞ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn b»ng trÞ sè cè ®Þnh mµ biÓu thÞ bëi ®Æc tÝnh v«n - gi©y - H×nh 4-12: S¬ ®å nguyªn lý ®Ó x¸c ®Þnh quan hÖ gi÷a biªn ®é ®iÖn ¸p t¸c dông víi ®Æc tÝnh (v-s) b»ng thùc nghiÖm MPX-m¸y ph¸t ®iÖn ¸p xung; KH-khe hë; thêi gian phãng ®iÖn. §Æc tÝnh nµy ®−îc x¸c PA ph©n ¸p; MHS-m¸y hiÖn sãng ®Þnh b»ng thùc nghiÖm theo s¬ ®å: Nguån ®iÖn ¸p lµ m¸y ph¸t ®iÖn xung ¸p vµ dïng m¸y hiÖn sãng ®Ó ®o ®iÖn ¸p vµ thêi gian phãng ®iÖn (m¸y hiÖn sãng kh«ng thÓ ®o trùc tiÕp mµ ph¶i qua bé ph©n ¸p). X©y dùng ®Æc tÝnh v«n - gi©y rÊt c«ng phu vµ phøc t¹p. Ph¶i dïng d¹ng sãng nhÊt ®Þnh vµ do tÝnh t¶n m¹n cña thêi gian phãng ®iÖn nªn ph¶i tiÕn hµnh thÝ nghiÖm nhiÒu lÇn cho mçi cÆp trÞ sè U(t). U U U t t t (a) (c) (b) H×nh trªn cho kÕt qu¶ thùc nghiÖm vµ c¸ch x©y dùng ®Æc tÝnh v«n - gi©y cña c¸ch ®iÖn. H×nh (a) øng víi c¸c tr−êng hîp phãng ®iÖn x¶y ra ë giai ®o¹n ®Çu sãng khi ®iÖn ¸p cã biªn ®é lín cßn h×nh (b) lµ biªn ®é bÐ phãng ®iÖn x¶y ra ë ®u«i sãng. øng víi mçi trÞ sè biªn ®é ®iÖn ¸p sÏ cã nhiÒu trÞ sè cña thêi gian phãng ®iÖn vµ ng−îc l¹i... cho nªn ®Æc tÝnh v«n - gi©y lµ mét khu vùc tËp hîp nhiÒu ®iÓm (h×nh c). Thùc tÕ th−êng biÓu thÞ theo ®−êng cong trung b×nh cã kÌm theo giíi h¹n sai sè so víi ®−êng trung b×nh Êy. Trong phãng ®iÖn xung kÝch kh¶ n¨ng phãng ®iÖn mang tÝnh t¶n m¹n, ®−îc biÓu thÞ b»ng x¸c suÊt vÒ sè lÇn phãng ®iÖn, phô thuéc rÊt nhiÒu vµo biªn ®é ®iÖn ¸p t¸c dông: biªn ®é cµng lín th× x¸c suÊt phãng ®iÖn cµng cao. Trong thùc tÕ th−êng dïng c¸c trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn theo c¸c x¸c suÊt phãng ®iÖn ®Ó biÓu thÞ møc c¸ch ®iÖn xung kÝch (khi kh«ng x©y dùng ®−îc ®Æc tÝnh v«n - gi©y): _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 18
  19. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ - TrÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch 50%, cßn gäi lµ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn bÐ nhÊt (ký hiÖu U50 %), lµ biªn ®é sãng xung kÝch khi cho t¸c dông nhiÒu lÇn sÏ cã 50% sè lÇn x¶y ra phãng ®iÖn. TrÞ sè nµy øng víi ®o¹n n»m ngang cña ®−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y vµ cã thêi gian phãng ®iÖn kho¶ng (6÷10)μs. - C−êng ®é xung kÝch ®¶m b¶o: lµ giíi h¹n an toµn cña c¸ch ®iÖn víi x¸c suÊt phãng ®iÖn b»ng kh«ng th−êng bÐ h¬n ®iÖn ¸p thÝ nghiÖm xung kÝch kho¶ng (10÷30)%. - CÇn chó ý lµ c¸c ®−êng ®Æc tÝnh vµ tham sè nãi trªn cã ph©n biÖt theo cùc tÝnh cña sãng (sãng cã cùc tÝnh ©m hay d−¬ng). §−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y còng cã d¹ng kh¸c nhau khi tr−êng lµ ®ång nhÊt hoÆc kh«ng ®ång nhÊt. Trong tr−êng kh«ng ®ång nhÊt, thêi gian phãng ®iÖn t¨ng khi ®iÖn ¸p gi¶m v× tèc ®é h×nh thµnh phãng ®iÖn gi¶m thÊp do ®ã ®−êng ®Æc tÝnh v«n gi©y cã ®é dèc lín (®−êng a). Trong tr−êng ®ång nhÊt, thêi gian phãng ®iÖn U t¨ng khi ®iÖn ¸p gi¶m chñ yÕu lµ do thêi gian chËm trÔ thèng kª t¨ng, do ®ã nÕu khe hë ®−îc ®Æt ngoµi (a) kh«ng khÝ (c¸c ®iÖn tö tù do lu«n cã s½n do t¸c dông (b) t cña c¸c nh©n tè ion ho¸ bªn ngoµi) hoÆc cã c¸c biÖn §Æc tÝnh v«n gi©y khi tr−êng ph¸p thÝch hîp, thêi gian chËm trÔ thèng kª sÏ ®−îc ®ång nhÊt vµ kh«ng ®ång nhÊt a) Tr−êng kh«ng ®ång nhÊt rót ng¾n v× vËy ®−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y sÏ cã d¹ng b) Tr−êng ®ång nhÊt ph¼ng ngang (®−êng b). §−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y cã ý nghÜa rÊt quan träng trong viÖc phèi hîp c¸ch ®iÖn gi÷a thiÕt bÞ ®iÖn vµ thiÕt bÞ b¶o vÖ cho nã. ë h×nh vÏ: ®Æc tÝnh v«n - gi©y cña thiÕt bÞ (cña c¸ch ®iÖn) biÓu thÞ b»ng ®−êng s1 vµ cña thiÕt bÞ b¶o vÖ b»ng ®−êng s2. Cã thÓ nhËn thÊy ë h×nh (a) thiÕt bÞ U U ®iÖn sÏ ®−îc b¶o vÖ an toµn v× khi cã ®iÖn s1 s1 ¸p t¸c dông, thiÕt bÞ b¶o vÖ (s2) sÏ ®¶m b¶o s2 s2 phãng ®iÖn tr−íc tiªn, cßn ë h×nh (b) khi t t ®−êng s1 cã giao chÐo víi ®−êng s2, hoÆc (a) (b) Sù phèi hîp vÒ ®Æc tÝnh v«n-gi©y trong ®−êng s1 l¹i n»m phÝa d−íi ®−êng s2 th× b¶o vÖ c¸ch ®iÖn thiÕt bÞ ®iÖn sÏ kh«ng ®−îc b¶o vÖ. a) C¸ch ®iÖn ®Ó b¶o vÖ an toµn. b) C¸ch ®iÖn kh«ng ®−îc b¶o vÖ. _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 19
  20. Gi¸o tr×nh : v t li u đi n l nh _____________________________________________________________________________ Do ®ã ®Ó b¶o ®¶m an toµn cho c¸ch ®iÖn, thiÕt bÞ b¶o vÖ cÇn ph¶i cã ®−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y hoµn toµn n»m d−íi ®−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y cña c¸ch ®iÖn vµ cã d¹ng ph¼ng ngang ®Ó kh«ng x¶y giao chÐo ë kho¶ng thêi gian bÐ, thùc tÕ th−êng dïng c¸c biÖn ph¸p lµm ®Òu ®iÖn tr−êng ®Ó thiÕt bÞ b¶o vÖ cã ®Æc tÝnh v«n - gi©y theo yªu cÇu trªn . c. §iÖn m«i láng: §iÖn m«i láng ë ®iÒu kiÖn b×nh th−êng cã ®é bÒn ®iÖn cao h¬n chÊt khÝ rÊt nhiÒu. Sù tån t¹i t¹p chÊt (n−íc, khÝ, bôi bÈn, c¸c h¹t c¬ häc rÊt nhá...) lµm cho hiÖn t−îng ®¸nh thñng chÊt láng rÊt phøc t¹p vµ viÖc x©y dùng lý thuyÕt chÝnh x¸c vÒ sù ®¸nh thñng chÊt láng rÊt khã kh¨n. Sau mçi lÇn phãng ®iÖn sÏ sinh ra c¸c t¹p chÊt lµ muéi khãi do chÊt láng bÞ ®èt ch¸y. * §Ó gi¶i thÝch c¬ chÕ ®¸nh thñng chÊt láng ng−êi ta ®−a ra 2 lý thuyÕt: - Lý thuyÕt nhiÖt: (¸p dông víi c¸c ®iÖn m«i láng kü thuËt) g¾n sù ®¸nh thñng ®iÖn m«i láng víi sù qu¸ nhiÖt côc bé vµ sù s«i côc bé trong chÊt láng vµ sù næi bät ë nh÷ng chç cã l−îng t¹p chÊt nhiÒu nhÊt dÉn ®Õn viÖc t¹o thµnh 1 cÇu b»ng khÝ gi÷a c¸c ®iÖn cùc. Khi ®iÖn ¸p t¸c dông t¨ng lªn th× lóc ®Çu sÏ cã sù ion ho¸ trong c¸c bät khÝ, ë phÇn bät khÝ cã nhiÖt ®é vµ ®é dÉn ®iÖn t¨ng, d−íi t¸c dông cña tr−êng nã sÏ bÞ kÐo dµi ra vµ g©y nªn phãng ®iÖn gi÷a 2 cùc. - §èi víi chÊt láng ®· läc s¹ch t¹p chÊt ta ¸p dông lý thuyÕt ®¸nh thñng ion ho¸ nh− ®èi víi chÊt khÝ. Do mËt ®é ph©n tö chÊt láng cao h¬n nªn ®é bÒn cña chÊt láng cao h¬n chÊt khÝ v× trong chÊt láng chiÒu dµi ®o¹n ®−êng tù do cña ®iÖn tö gi¶m ®i nhiÒu. - Lý thuyÕt ®¸nh thñng ®iÖn thuÇn tuý: (®iÖn m«i láng tinh khiÕt) g¾n hiÖn t−îng ®¸nh thñng víi sù bøt c¸c ®iÖn tö ra khái ®iÖn cùc kim lo¹i hoÆc víi sù ph©n huû b¶n th©n ph©n tö cña chÊt láng d−íi t¸c dông cña ®iÖn tr−êng m¹nh. VD: dÇu m¸y biÕn ¸p kh«ng s¹ch cã Eb® ≈ 4KV/mm; sau khi läc s¹ch cÈn thËn cã Eb® ≈ 20 ÷ 25 KV/mm * X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p ®¸nh thñng: + Tr−êng hîp ®iÖn tr−êng ®ång nhÊt hoÆc gÇn ®ång nhÊt (2 ®iÖn cùc ph¼ng hoÆc ®iÖn cùc trô vµ ®iÖn cùc ph¼ng): U®t = 40a + 25, KV víi a lµ kho¶ng c¸ch gi÷a 2 ®iÖn cùc. BiÓu thøc nµy ®óng víi a = 3 ÷ 40cm vµ b¸n kÝnh ®iÖn cùc trô > 2,5cm + Tr−êng hîp ®iÖn tr−êng rÊt kh«ng ®ång nhÊt (gi÷a 2 ®iÖn cùc nhän): U®t = 40 3 a 2 , KV. _____________________________________________________________________________ Khoa ®iÖn-Trung C p Ngh Bình Thạnh 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
7=>1