Bài giảng môn Vật liệu điện

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (904.34 KB, 60 trang )

BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 1]

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN
1. KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN 2
1.1. KHÁI NIỆM : 2
1.2.CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA VẬT LIỆU : 2
1.3.CẤU TẠO PHÂN TỬ CỦA VẬT LIỆU 3
1.4. NHỮNG KHUYẾT TẬT TRONG CẤU TẠO VẬT RẮN : 4
1.5. LÝ THUYẾT PHÂN VÙNG NĂNG LƯỢNG VẬT CHẤT : 5
2. PHÂN LOẠI VẬT LIỆU ĐIỆN : 6
2.1. Phân loại theo khả năng dẫn điện : 6
2.2.Phân loại theo từ tính 6
2.3. Phân loại theo trạng thái vật thể 7
CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN
2.1.KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN : 8
2.1.1 Khái niệm : 8
2.1.2. Phân loại vật liệu cách điện : 8
2.2. TÍNH CHẤT CHUNG CỦA VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN 9
2.2.1. Tính hút ẩm của vật liệu cách điện 9
2.2.2 Tính chất cơ học của vật liệu cách điện 11
2.2.3. Tính hóa học của vật liệu cách điện 11
2.3. HIỆN TƯỢNG ĐÁNH THỦNG ĐIỆN MÔI VÀ ĐỘ BỀN CÁCH ĐIỆN 11
2.4 .MỘT SỐ VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN THỒNG DỤNG 14
2.4.1 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN THỂ KHÍ 14
2.4.2. VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN Ở THỂ LỎNG 16
2.4.3. VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN Ở THỂ RẮN 19
Chương 2 :VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN
2.1. KHÁI NIỆM VÀ TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN 29
2.1.1. Khái niệm về vật liệu dẫn điện 29

2.1.2. Tính chất của vật liệu dẫn điện 29
2.1.3. Các tác nhân môi trường ảnh hưởng đến tính dẫn điện của vật liệu 30
2.1.4. Hiệu điện thế tiếp xúc và sức nhiệt động 31
2.2. TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 32
2.2.1. Tầm quan trọng của kim loại của kim loại và hợp kim 32
2.2.2. Tính chất của kim loại của kim loại và hợp kim 33
2.3. NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH CHỌN VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN 33
2.3.1. Những hư hỏng thường gặp 34
2.3.2. Cách chọn vật liệu dẫn điện 34
2.4. MỘT SỐ VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN THÔNG DỤNG 34
2.4.1. Đồng và hợp kim của đồng 34
2.4.2. Nhôm và hợp kim của nhôm 37
2.4.3. Chì và hợp kim của chì 39
2.4.4. Sắt và hợp kim của sắt 40
2.4.5. Kẽm 41
2.4.6. Một số kim loại và hợi kim khác 43
2.5. HỢP KIM CÓ ĐIỆN TRỞ CAO 46
2.6. VẬT LIỆU LÀM ĐIỆN TRỞ 47
2.7. VẬT LIỆU DÙNG LÀM TIẾP ĐIỂM VÀ CỔ GÓP 48
2.8. LƯỠNG KIM LOẠI 49
CHƯƠNG 4 : VẬT LIỆU DẪN TỪ
I. KHÁI NIỆM VÀ TÍNH CHẤT VẬT LIỆU TỪ 51
1. Khái niệm 51
2. Các tính chất của vật liệu dẫn từ 51
3. Các đặc tính của vật liệu dẫn từ 51
4. Đường cong từ hóa 52
II. MẠCH TỪ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 53
1.Các công thức cơ bản 53
2. Sơ đồ thay thế của mạch từ và tính từ dẫn khe hỏe không khí của mạch từ 54
3. Mạch từ xoay chiều 57

4. Mạch từ một chiều 58
5. Vật liệu sắt từ 58
6.Các vật liệu sắt từ thông dụng 59
7. Vật liệu từ có công dụng đặc biệt 60

BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 2]

CHƯƠNG 1 :
KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN
1.1. KHÁI NIỆM :
Vật liệu điện là tất cả những chất liệu dùng để sản suất các thiết bị sử dụng trong lĩnh
vực ngành điện. Thường được phân ra các vật liệu theo đặc điểm, tính chất và công dụng của
nó, thường là các vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, vật liệu bán dẫn và vật liệu dẫn từ.
1.2.CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA VẬT LIỆU :
Nguyên tử là phần tử cơ bản nhất của vật chất. Mọi vật chất đều được cấu tạo từ
nguyên tử và phân tử theo mô hình nguyên tử của Bo.
Nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương (gồm proton p và nơtron
n) và các điện tử mang điện tích âm (electron, ký hiệu là e) chuyển động xung quanh hạt
nhân theo một quỹ đạo xác định.
Nguyên tử : Là phần nhỏ nhất của một phân tử có thể tham gia phản ứng hoá học, nguyên tử
gồm có hạt nhân và lớp vỏ điện tử hình 1.1
– Hạt nhân : gồm có các hạt Proton và Nơrton
– Vỏ hạt nhân gồm các electron chuyển động
xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo xác định.
Tùy theo mức năng lượng mà các điện tử được xếp
Thành lớp.
Ở điều kiện bình thường, nguyên tử trung hòa

về điện, tức là:
(+)hạt nhân = (-)e
Khối lượng của e rất nhỏ: m
e
= 9,1 .10
-31
(Kg)
q
e
= 1,601. 10
-19
(C)
Do điện tử có khối lượng rất nhỏ cho nên độ linh hoạt của tốc độ chuyển động khá cao.
Ở một nhiệt độ nhất định, tốc độ chuyển động của electron rất cao. Nếu vì nguyên nhân nào
đó một nguyên tử bị mất điện tử e thì nó trở thành Ion (+), còn nếu nguyên tử nhận thêm e thì
nó trở thành Ion (-).
Quá trình biến đổi 1 nguyên tử trung hòa trở thành điện tử tự do hay Ion (+) được gọi là
quá trình Ion hóa.
Để có khái niệm về năng lượng của điện tử xét trường hợp đơn giản của nguyên thử
Hydro, nguyên tử này được cấu tạo từ một proton và một điện tử e (hình 1.2).
Khi điện tử chuyển động trên quỹ đạo có bán kính r bao quanh hạt nhân, thì giữa hạt
nhân và điện tử e có 2 lực:
Lực hút (lực hướng tâm): f
1
=
r
q
2
2
(1-1)

và lực ly tâm: f
2
=
r
mv
2
(1-2)

trong đó:
m – khối lượng của điện tử,
v – vận tốc dài của chuyển động tròn
Ở trạng thái trung hòa, hai lực này bân bằng: f
1
= f
2
hay mv
2
=
r
q
2
(1-3)
Năng lượng của điện tử sẽ bằng:
W
e
= T + U (Động năng T + Thế năng U)
trong đó: T =
2
mv
2

, U = –
r
q
2
.
r
e
–
Hình 1.2. Mô hình nguyên tử H
Hình 1.1. Cấu tạo
nguyên tử
Vỏ
ng
uy
ê
n t
H ạt nhân
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 3]

Vậy W
e
= T

+ U =
r
2
q
2
–

r
q
2
= –
r
2
q
2
hay W
e
= –
r
2
q
2
(1-4)

Biểu thức trên chứng tỏ mỗi điện tử của nguyên tử đều tương ứng với một mức năng
lượng nhất định và để di chuyển nó tới quỹ đạo xa hơn phải cung cấp năng lượng cho điện
tử, Năng lượng của điện tử phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo chuyển động. Điện tử ngoài
cùng có mức năng lượng thấp nhất do đó dễ bị bứt ra và trở thành trạng thái tự do. Năng
lượng cung cấp cho điện tử e để nó trở thành trạng thái tự do gọi là năng lượng Ion hóa (W
i
).
Để tách một điện tử trở thành trạng thái tự do thì phải cần một năng lượng W
i
 W
e
.
Khi W

i
 W
e
chỉ kích thích dao động trong một khoảng thời gian rất ngắn, các nguyên tử sau
đó lại trở về trạng thái ban đầu.
Năng lượng Ion hóa cung cấp cho nguyên tử có thể là năng lượng nhiệt, năng lượng
điện trường hoặc do va chạm, năng lượng tia tử ngoại, tia cực tím, phóng xạ.
Ngược lại với quá trình Ion hóa là quá trình kết hợp:
Nguyên tử + e  Ion (-).
Ion (+) + e  nguyên tử, phân tử trung hòa.

1.3.CẤU TẠO PHÂN TỬ CỦA VẬT LIỆU
Là phần nhỏ nhất của một chất ở trạng thải tự do nó mang đầy đủ các đặc điểm, tính
chất của chất đó, trong phân tử các nguyên tử liên kết với nhau bởi liên kết hóa học.Vật chất
được cấu tạo từ nguyên, phân tử hoặc ion theo các dạng liên kết dưới đây:
1.3.1. Liên kết đồng hóa trị
Liên kết này đặc trưng bởi sự kiện là một số điện tử đã trở thành chung cho các nguyên
tử tham gia hình thành phân tử.
Lấy cấu trúc của phân tử clo làm ví dụ: phân tử này gồm 2 nguyên tử clo và như đã
biết, nguyên tử clo có 17 điện tử, trong đó 7 điện tử ở lớp ngoài cùng (điện tử hoá trị). Hai
nguyên tử clo liên kết bền vững với nhau bằng cách sử dụng chung hai điện tử như trên hình
1.3. Lớp vỏ ngoài cùng của mỗi nguyên tử được bổ sung thêm một điện tử của nguyên tử
kia.











 ClCl











ClCl

Phân tử liên kết đồng hoá trị có thể là trung tính hoặc cực tính. Phân tử clo thuộc loại
trung tính vì các trung tâm điện tích dương và điện tích dương trùng nhau.
Axit clohydric HCl là ví dụ của phân tử cực tính. Các trung tâm điện tích dương và âm
cách nhau một khoảng và như vậy phân tử này được xem như một lưỡng cực điện.Tùy theo
cấu trúc các phân tử đối xứng hay không đối xứng mà chia các phân tử ra làm hai loại:
– Phân tử không phân cực: là phân tử mà trọng tâm điện tích âm trùng với trọng tâm
điện tích dương
– Phân tử phân cực :là phân tử mà tâm điện tích âm cách trọng tâm điện tích dương
một khoảng l
Để đặc trưng cho sự phân cực nguời ta dùng mô men lưỡng cực
P
e

= q.l
Trong đó:
q: là điện tích
l: có chiều –q đến +q và có độ lớn bằng l( khoảng cách giữa trọng tâm điện tích dương và
trọng tâm điện tích âm)
1.3.2. Liên kết Ion
Hình 1.3.
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 4]

Liên kết ion được xác lập bởi lực hút giữa các Ion (+) và Ion(-). Liên kết này chỉ xảy ra
giữa các nguyên tử của các nguyên tố hóa học có tính chất khác nhau.
Đặc trưng cho dạng liên kết kim loại là liên kết giữa các kim loại và phi kim để tạo
thành muối, cụ thể là Halogen và kim loại kiềm gọi là muối Halogen của kim loại kiềm.
Liên kết này khá bền vững. Nên nhiệt độ nóng chảy của các chất có liên kết Ion rất cao.
Ví dụ: liên kết giữa Na và Cl trong muối NaCl là liên kết ion ( vì Na co 1 electron lớp
ngoài cùng cho nên dễ nhường 1 electron tạo thành Na
+
, Cl có 7 electron ở lớp ngoài cùng
cho nên dễ nhận 1 electron tạo thành Cl
–
, hai ion này trái dấu sẽ hút nhau và tạo thành phân
tử NaCl, muối NaCl có tính hút ẩm t
nc
=800
0
C, t
sôi
<1450
0

C.

Dạng liên kết này giải thích được những tính chất đặc trưng của kim loại:
– Tính nguyên khối ( rắn): Lực hút giữa các ion âm và các điện tử tạo nên tính nguyên khối,
kim loại thường ở dạng mạng tinh thể
– Tính dẻo: do sự dịch chuyển và trượt lên nhau của các ion
– Do tồn tại các điện tử tự do nên kim loại thường có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt cao.
1.3.4. Liên kết VanDecVan:
Tương tự như liên kết kim loại nhưng là liên kết yếu, do vậy nhiệt độ nóng chảy thấp
(Ví dụ: paraphin).

1.4. NHỮNG KHUYẾT TẬT TRONG CẤU TẠO VẬT RẮN :
Thực tế các mạng tinh thể có kết cấu đồng đều hay không đồng đều, tuy nhiên trong
kỹ thuật nguời ta thường sử dụng các những vật liệu có cấu trúc đồng đều. Sự phá hủy các
kết cấu đều và tạo nên các khuyết tật trong vật rắn thường gặp nhiều trong thực tế. Những
khuyết tật có thể được tạo nên bằng sự ngẫu nhiên hay cố ý trong quá trình công nghệ chế tạo
vật liệu.Khuyết tật trong vật rắn : Là bất kỳ 1 hiên tượng nào làm cho trường tĩnh điện của
mạng tinh thể mất tính chu kỳ.
Các dạng khuyết tật trong vật rắn
thường là : tạp chất, đoạn tầng, khe rãnh

Khuyết tật trong vật dẫn
thường tạo những tính chất vật
ý đặc biệt, được ứng dụng
trong kỹ thuật các vật liệu
và các dụng cụ khác nhau
Ví dụ : chất bán dẫn n –p,
các hợp kim điện tử

1.3.3. Liên kết kim loại
Là liên kết trong các kim loại mà hạt nhân ở
các nút mạng tinh thể. Xung quanh hạt nhân có các
điện tử liên kết, ngoài ra còn có các điện tử tự do.
Do đó, kim loại có tính chất dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.

Khi không kể đến chuyển động nhiệt thì các
hạt (gồm nguyên tử, phân tử hoặc ion) ở một vị trí
xác định gọi là nút. Các nút được sắp xếp theo một
trật tự xác định hợp thành mạng tinh thể.
Hình 1.4. Mạng tinh thể lập phương cơ
b
ản của kim loại

Tinh thể lý
tư
ởng

Chứa tạp
ch
ất

Chứa lỗ
tr
ống

Chèn
nguyên t
ử
Dịch chuyển
Các tạp chất Lỗ trống
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 5]

1.5. LÝ THUYẾT PHÂN VÙNG NĂNG LƯỢNG VẬT CHẤT :
Trên hình 1.5 cho sơ đồ phân bố vùng năng lượng của vật rắn ở nhiệt độ tuyệt đối 0
o
K.
Mỗi một điện tử đều có một mức năng lượng nhất định. Các điện tử hóa trị của lớp
ngoài cùng ở nhiệt độ 0
o
K chúng tập trung
lại thành một vùng, gọi là vùng hóa trị hay
vùng đầy (1).
Các điện tử tự do có mức năng lượng
cao hơn tập hợp lại thành dải tự do gọi là
vùng tự do hay vùng dẫn (2).
Giữa vùng đầy và vùng tự do có một

vùng trống gọi là vùng cấm (3).

Để một điện tử hóa trị ở vùng đầy trở thành trạng thái tự do cần cung cấp cho nó một
năng lượng W đủ để vượt qua vùng cấm:
W  W (W: năng lượng vùng cấm).
Khi điện tử từ vùng đầy vượt qua vùng cấm sang vùng tự do nó tham gia vào dòng điện
dẫn. Tại vùng đầy sẽ xuất hiện các lỗ trống (hình dung như một điện tích dương) do điện tử
nhảy sang vùng tự do tạo ra. Các lỗ trống liên tục thay đổi vì khi một điện tử của một vị trí
bứt ra tạo thành một lỗ trống thì một điện tử của nguyên tử ở vị trí lân cận lại nhảy vào lấp
đầy lỗ trống đó và lại tạo ra một lỗ trống mới khác, … cứ như vậy dẫn đến các lỗ trống liên
tục được thay đổi tạo thành những cặp “điện tử lỗ’’ trong vật chất. Khi có tác động của của
điện trường các lỗ sẽ chuyển động theo chiều của điện trường giống như các điện tích
dương, còn các điện tử sẽ chuyển động theo chiều ngược lại. Cả hai chuyển đổng này hình
thành tính dẫn điện của vật chất.
Số lượng điện tử trở thành trạng thái tự do tuỳ theo mức độ năng lượng từ cao xuống
thấp.Dựa vào lý thuyết phân vùng năng lượng, người ta chia ra vật liệu kỹ thuật điện thành:
vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện và vật cách điện (chất điện môi).
 Đối với vật liệu cách điện (hình 1.6c): Vùng dẫn (2) rất nhỏ.
Vùng cấm (3) rộng tới mức ở điều kiện bình thường các điện tử hoá trị tuy được cung
cấp thêm năng lượng của chuyển động nhiệt vẫn không thể di chuyển tới vùng dẫn (2) để trở
thành tự do.
Năng lượng W của vùng (3) lớn, W
CĐ
= 1,5  vài eV
Như vậy trong điều kiện bình thường vật liệu có điện dẫn bằng không (hoặc nhỏ
không đáng kể).

 Đối với vật liệu bán dẫn có vùng hoá trị (1) nằm sát hơn vùng dẫn (2) so với
vật liệu cách điện (hình 1.6b). Năng lượng vùng cấm (3) lớn hơn so với vật liệu cách điện:
W
BD
= 1,2  1,5 eV.
nên ở điều kiện bình thường một số điện tử hoá trị trong vùng (1) với sự tiếp sức của chuyển
động nhiệt đã có thể chuyển tới vùng (2) để hình thành tính dẫn điện của vật liệu.
2

3

1

Vùng t
ự do (v
ùng d
ẫn)

Vùng c
ấm

Vùng đ
ầy (v

ùng hoá
W


W

Hình 1.5. S
ơ đ
ồ phân bố v
ùn
g năng lư
ợng của vật rắn
0
W

a) b) c)
1

3

2

1

2

3

1

3

2

Hình 1.6
a) V
ật liệu dẫn điện b) Vật liệu bán dẫn c)
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 6]

 Đối với vật liệu dẫn điện (hình 1.6a): có vùng hoá trị (1) nằm sát hơn vùng dẫn (2) so
với vật liệu bán dẫn, với mức năng lượng vùng cấm:
W
DĐ
< 0,2 eV.
Các điện tử hoá trị trong vùng (1) có thể di chuyển một cách không điều kiện tới vùng
(2) và do đó loại vật liệu này có điện dẫn rất cao.
 Vật liệu dẫn điện tốt: W  0.
 Vật liệu siêu dẫn: W< 0. Chú ý: Vật liệu điện không phải cố định hoàn toàn. Chúng có thể chuyển đổi từ vật dẫn sang
bán dẫn hoặc cách điện hoặc ngược lại tùy thuộc vào năng lượng tác động giữa chúng hay
phụ thuộc vào điều kiện tác động của môi trường. Ở điều kiện này có thể là vật cách điện
nhưng ở điều kiện khác nó lại trở thành vật dẫn điện.
Ngoài cách phân loại vật liệu nêu trên, dựa vào độ từ thẩm  người ta còn phân loại vật
liệu theo từ tính.
Những chất có độ từ thẩm:  > 1: gọi là vật liệu thuận từ.
<1: gọi là vật liệu nghịch từ.
>>1: gọi là vật liệu dẫn từ.
2. PHÂN LOẠI VẬT LIỆU ĐIỆN :

2.1. Phân loại theo khả năng dẫn điện :
1. Điện môi: 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 hóa trị tuy được cung cấp thêm năng lượng của
chuyển động nhiệt vẫn không thể duy chuyển tới vùng tự do để tham gia vào dòng điện dẫn.
Chiều rộng vùng cấm của điện môi W nằm trong khoảng từ 1,5 đến vài điện tử von ( eV).
2. Bán dẫn:
Là chất có vùng cấm hẹp hơn so với điện môi, vùng này có thể thay đổi nhờ tác động
năng lượng từ bên ngoài. Chiều rộng vùng cấm chất bán dẫn bé (W=0,5-1,5eV), do đó ở
nhiệt độ bình thường một số điện tử hóa trị ở vùng đầy được tiếp sức của chuyển động nhiệt
có thể di chuyển tới vùng tự do để tham gia vào dòng điện dẫn.
3. Vật dẫn:
Là chất có vùng tự do nằm sát với vùng đầy thậm chí có thể chồng lên vùng đầy (W
< 0,2eV). Vật dẫn điện có số lượng điện tử tự do lớn, ở nhiệt độ bình thường các điện tử hóa
trị trong vùng đầy có thể chuyển sang vùng tự do rất dễ dàng, dưới tác dụng của lực điện
trường các điện từ này tham gia vào dòng điện dẫn, chính vì vậy vật dẫn có tính dẫn điện tốt.

2.2.Phân loại theo từ tính
Nguyên nhân chủ yếu của vật liệu gây nên từ tính là do các điện tích chuyển động
ngầm theo quĩ đạo kín tạo nên những dòng điện vòng. Cụ thể hơn đó là do sự quay của các
điện tử xung quanh trục của chúng – spin điện đử và sự quay theo quĩ đạo của các điện tử
trong nguyên tử.
– Các điện tử chuyển động xung quanh hạt nhân tạo nên dòng điện cơ bản mà nó được
đặc trưng bởi mômen từ M. Mône từ M tính bằng tích của dòng điện cơ bản với một diện tích
S được giới hạn bởi đường viền cơ bản:
M = i.S
Chiều véc tơ M được xác định theo quy tắc vặn nút
chai. hình 1.7 và theo phương thẳng góc với diện tích S.
Mômen từ của vật thể là kết quả tổng hợp của tất
cả các mômen từ cơ bản đã nêu trên.
– Ngoài các mômen quĩ đạo đã nêu trên, các điện tử này

còn quay xung quanh các trục của nó, do đó
H
ình 1.
Bi
ểu diễn chiều
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 7]

còn tạo nên các mômen gọi là mômen Spin. Các spin này đóng vai trò quan trọng trong việc
từ hóa vật liệu sắt từ.
– Khi nhiệt độ dưới nhiệt độ curri, việc hình thành các dòng xoay chiều này có thể
nhìn thấy được bằng mắt thường, được gọi là vùng từ tính, vùng này trở nên song song thẳng
hàng cùng một hướng. Như vậy vật liệu sắt từ thể hiện chủ yếu sự phân cực từ hóa tự phát
khi không có các từ trường đặt bên ngoài.
– Qúa trình từ hóa của vật liệu sắt từ dưới tác dụng của từ trường ngoài dẫn đến làm
tăng những khu vực mà mômen từ của nó tạo góc nhỏ nhất với hướng của từ trường, giảm
kích cỡ các vùng khác và sắp xếp thẳng hàng các mômen từ tính theo hướng từ trường bên
ngoài. Sự bão hòa từ tính sẽ đạt được khi nào sự tăng
lên của khu vực dùng từ lại và mômen từ tính của tất
cả các phần tinh thể nhỏ nhất đựợc từ tính hóa tưh
sinh trở thành cùng hướng theo hướng của từ trường
– Khi từ hóa dọc theo cạnh hình khối, nó mở
rộng theo hướng đường chéo, nghĩa là co lại theo
hướng từ hóa, hiện tượng đó gọi là hiện tường từ gião.

1- Sắt đặc biệt tinh khiết
2- Sắt tinh khiết (99,98% Fe)
3- Sắt kỹ thuật tinh khiết (99,92%Fe)
4- Pecmanlôi (78%Ni)
5- S- Niken

6- Hợp kim Sắt- Niken (26%Ni)
Theo từ tính người ta phân vật liệu thành nghịc từ,
thuận từ và dẫn từ
1. Nghịch từ : là những chất có độ từ thẩm  < 1
và không phụ thuộc vào cường độ từ trường bên
ngoài. Loại này gồm có Hyđro, các khí hiếm,
đa số các hợp chất hữu cơ, muối mỏ và các kim loại như : đồng, kẽm, bạc, vàng, thủy ngân
2. Thuận từ : là những chất có độ từ thẩm  >1 và cũng không phụ thuộc vào cường độ từ
trường bên ngoài. Loại này gồm có oxy, nitơ oxit, muối sắt, các muối coban và niken, kim
loại kiềm, nhôm, bạch kim
3. Chất dẫn từ : là các chất có  >1 và phụ thuộc vào cường độ từ trường bên ngoài. Loại
này gồm có : sắt, niken, coban, và các hợp kim của chúng hợp kim crom và mangan

2.3. Phân loại theo trạng thái vật thể
– Vật liệu điện theo trạng thái vật rắn
– Vật liệu điện theo trạng thái vật lỏng
– Vật liệu điện theo trạng thái the khi

CÂU HỎI CHƯƠNG 1
1. Trình bày cấu tạo nguyên tử, phân tử, phân biệt chất trung tính và chất cực tính ?
2. Trình bày nguyên nhân gây ra những khyết tật trong vật rắn ?
3. Phân loại vật liệu theo lý thuyết phân vùng năng lượng của vật chất
4. Tính lực hút hướng tâm và lực hút ly tâm một nguyên tử biết m
e
= 9,1 .10
-31
(Kg)q
e
=
1,601. 10

-19
(C), v = 1,26.10
5
m/s
5. Tính năng lượng một nguyên tử biết m
e
= 9,1 .10
-31
(Kg), q
e
= 1,601. 10
-19
(C), v =
1,24.10
6
m/s
6. Trình bày cách phân loại vật liệu điện ?

Hình 1.9.Đường cong từ hóa của vật liệu sắt từ

Hinh 1.8 Hướng từ hóa khó và dễ trong đơn tinh thể Sắt
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 8]

CHƯƠNG 2
VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN

2.1.KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN :
2.1.1 KHÁI NIỆM :
Vật liệu làm cách điện (còn gọi là chất điện môi) là các chất mà trong điều kiện bình
thường điện tích xuất hiện ở đâu thì ở nguyên ở chỗ đó, tức là ở điều kiện bình thường, điện
môi là vật liệu không dẫn điện, điện dẫn  của chúng bằng không hoặc nhỏ không đáng kể.
Vật liệu cách điện có vai trò quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện,
Việc nghiên cứu vật liệu cách điện để tìm hiểu các tính chất, đặc điểm, để từ đó chọn lựa cho
phù hợp.
2.1.2. PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN :
2.1.2.1. Phân loại theo trạng thái vật lý
Theo trạng thái vật lý, có:

Vật liệu cách điện thể khí,

Vật liệu cách điện thể lỏng,

Vật liệu cách điện thể rắn.
Vật liệu cách điện thể khí và thể lỏng luôn luôn phải sử dụng với vật liệu cách điện ở
thể rắn thì mới hình thành được cách điện vì các phần tử kim loại không thể giữ chặt được
trong không khí.
Vật liệu cách điện rắn còn được phân thành các nhóm: cứng, đàn hồi, có sợi, băng,
màng mỏng.
Ở giữa thể lỏng và thể rắn còn có một thể trung gian gọi là thể mềm nhão như: các vật
liệu có tính bôi trơn, các loại sơn tẩm.

2.1.2.2. Phân loại theo thành phần hóa học
1. Vật liệu cách điện hữu cơ: chia thành hai nhóm: nhóm có nguồn gốc trong thiên nhiên
và nhóm nhân tạo.
 Nhóm có nguồn gốc trong thiên nhiên sử dụng các hợp chất cơ bản có trong thiên
nhiên, hoặc giữ nguyên thành phần hóa học như: cao su, lụa, phíp, xenluloit,

 Nhóm nhân tạo thường được gọi là nhựa nhân tạo gồm có: nhựa phênol, nhựa amino,
nhựa polyeste, nhựa epoxy, xilicon, polyetylen, vinyl, polyamit,
2. Vật liệu cách điện vô cơ: gồm các chất khí, các chất lỏng không cháy, các loại vật liệu
rắn như gốm, sứ, thủy tinh, mica, amiăng
2.1.2.3. Phân loại theo tính chịu nhiệt
Phân loại theo tính chịu nhiệt là sự phân loại cơ bản, phổ biến vật liệu cách điện dùng
trong kỹ thuật điện. Khi lựa chọn vật liệu cách điện, đầu tiên cần biết vật liệu có tính chịu
nhiệt theo cấp nào. Người ta đã phân vật liệu theo tính chịu nhiệt như bảng 3.2.
Bảng 2.2
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, gỗ và các vật liệu tương tự không
tẩm nhựa, các loại nhựa polyetylen, PVC, polistinol, anilin,
abomit

A 105
Giấy, vải sợi, lụa trong dầu, nhựa polyeste, cao su nhân tạo, các
lo
ại s
ơn cách đi
ện có dầu l
àm khô

E 120
Nhựa tráng Polyvinylphocman, poliamit, epoxi. Giấy ép hoặc vải
ép có nhựa phendfocmandehit (gọi chung là Bakelit giấy). Nhựa
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 9]

Melaminfocmandehit có chất động xenlulo. Vải có tẩm thấm
Polyamit. Nhựa Polyamit. Nhựa Phênol-Phurphurol có độn
xenlulo.
B 130
Nhựa Polyeste, amiang, mica, thủy tinh có chất độn. Sơn cách
điện có dầu làm khô dùng ở các bộ phận tiếp xúc với không khí.
Sơn cách điện alkit, sơn cách điện từ nhựa phênol. Nhựa
PhênolPhurol có chất độn khoáng, nhựa epoxi, sợi thủy tinh,
nh
ựa Melaminfocmandehit.

F 155 Sợi amiang, sợi thủy tinh có chất kết dính
H 180 Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dính
C >180
Mica không có chất kết dính, thủy tinh, sứ, Polytetraflotylen,
Polymonoclortrifloetylen.
2.2. TÍNH CHẤT CHUNG CỦA VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN
Khi lựa chọn, sử dụng vật liệu cách điện cần phải chú ý đến không những các phẩm
chất cách điện của nó mà còn phải xem xét tính ổn định của những phẩm chất này dưới các
tác dụng cơ học, hóa lý học, tác dụng của môi trường xung quanh, gọi chung là các điều
kiện vận hành tác động đến vật liệu cách điện. Dưới tác động của điều kiện vận hành, tính
chất của vật liệu cách điện bị giảm sút liên tục, người ta gọi đó là sự lão hóa vật liệu cách
điện. Do vậy, tuổi thọ của vật liệu cách điện sẽ rất khác nhau trong những điều kiện khác
nhau.Nên cần phải nghiên cứu về tính chất cơ lý hoá, nhiệt của vật liệu cách điện để có thể

ngăn cản quá trình lão hoá, nâng cao tuổi thọ của vật liệu cách điện.
2.2.1. Tính hút ẩm của vật liệu cách điện
Các vật liệu cách điện với mức độ khác nhau đều có thể hút ẩm (hút hơi nước từ môi
trường không khí) và thấm ẩm (cho hơi nước xuyên qua).Nước là loại điện môi cực tính
mạnh, hằng số điện môi tương đối  = 80  81, độ điện dẫn  =10
-5
 10
-6
(1/cm) nên khi vật
liệu cách điện bị ngấm ẩm thì phẩm chất cách điện bị giảm sút trầm trọng.
Hơi ẩm trong không khí còn có thể ngưng tụ trên bề mặt điện môi, đó là nguyên nhân
khiến cho điện áp phóng điện bề mặt có trị số rất thấp so với điện áp đánh thủng.
1. Độ ẩm của không khí
Trong không khí luôn chứa hơi ẩm, lượng ẩm trong không khí được xác định bởi tham
số gọi là độ ẩm của không khí. Độ ẩm gồm có độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối.
a. Độ ẩm tuyệt đối:
Độ ẩm tuyệt đối là khối lượng hơi nước trong 1 đơn vị thể tích không khí (g/m
3
). Ở
nhiệt độ xác định, độ ẩm tuyệt đối không thể
vượt qua m
max
(m
max
được gọi là độ ẩm bão hoà).
Nếu khối lượng nước nhiều hơn giá trị m
max
thì
hơi nước sẽ rơi xuống dưới dạng sương.

b. Độ ẩm tương đối,

%
Độ ẩm tương đối là tỷ số: % =
m
m
max
.100% (3-12)
Hình 3.6. Quan h
ệ giữa độ ẩm b
ào hoà m
max

theo nhi
ệt độ

0
10 20 30 40 50
90
80

70

60
50
40
30
20
10
-10
-20
m
Max
(g/cm
3
)

t (
0
C)

BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 10]

Ở trạng thái bão hòa của hơi nước trong không khí sẽ có  % = 100%. Thường các ẩm
kế chỉ cho số liệu về độ ẩm tương đối  % nên khi cần xác định độ ẩm tuyệt đối sẽ phải tính
theo công thức:
m =
100
m
.
max
%


(3-13)
và do m
max
là hàm của nhiệt độ môi trường không khí (t) nên m = f( %, t).
Như vậy, từ các số liệu về độ ẩm tương đối và nhiệt độ của không khí có thể xấc định
được độ ẩm tuyệt đối m (bằng cách tính toán, tra bảng số, đồ thị ).
Theo quy ước quốc tế, điều kiện khí hậu chuẩn của không khí được qui định:
Áp suất p = 760 mmHg.
Nhiệt độ t = 20
0
C.
Độ ẩm tuyệt đối m = 11g/m
3
(độ ẩm tương đối  % khoảng 60  70%).
Khí hậu Việt Nam khác xa với khí hậu chuẩn. Khí hậu Việt Nam thuộc vùng khí hậu
nhiệt đới. Ở miền Bắc, nhiệt độ trung bình hàng năm là 22,7
0
C, nhiệt độ cực đại có thể đạt tới
42,8
0
C. Độ ẩm thường xuyên cao là một trong các đặc điểm nổi bật của khí hậu nước ta. Độ
ẩm tuyệt đối trung bình hàng năm ở đồng bằng Bắc bộ là m = 24  26 g/m
3
, trong các tháng
hè có thể lên tới 30  33g/m
3
và trong các tháng mùa đông cũng tới mức 13  17g/m
3
.

2. Độ ẩm của vật liệu 
Độ ẩm của vật liệu  là lượng hơi nước trong một đơn vị trọng lượng của vật liệu.
Khi đặt mẫu vật liệu cách điện trong môi trường không khí có độ ẩm % và nhiệt độ t
(
0
C) thì sau một thời gian nhất định, độ ẩm của vật liệu  sẽ đạt tới giới hạn được gọi là độ
ẩm cân bằng (
cb
).
Nếu mẫu vật liệu vốn khô ráo được đặt trong môi trường không khí ẩm (vật liệu có độ
ẩm ban đầu  < 
cb
) thì vật liệu sẽ bị ẩm, nghĩa là nó hút hơi ẩm trong không khí khiến cho
độ ẩm sẽ tăng dần tới trị số cân bằng 
cb
như đường 1 trên hình 3.7 (vật liệu bị ngấm ẩm).

Đối với vật liệu xốp, loại vật liệu có khả năng hút ẩm rất mạnh, người ta đưa ra độ ẩm
quy ước. Đó là trị số 
cb
khi vật liệu được đặt trong không khí ở điều kiện khí hậu chuẩn.
3. Tính thấm ẩm

Tính thấm ẩm là khả năng cho hơi ẩm xuyên thấu qua vật liệu cách điện. Khi vật liệu bị
thấm ẩm thì tính năng cách điện của nó giảm:  (), , tg E
đt
.
Nếu vật liệu không thấm nước sẽ hấp thụ trên bề mặt một lượng nước hoặc hơi nước.
Căn cứ vào góc biên dính nước  của giọt nước trên bề mặt phẳng của vật liệu
(hình 3.6), người ta chia vật liệu cách điện hấp phụ tốt và hấp phụ yếu.
 < 90
0
: vật liệu hấp phụ tốt (hình 3.8a).
 > 90
0
: vật liệu hấp phụ yếu (hình 3.8b).

t (h)
1 (vật liệu ngấm ẩm)

0
Hình 3.7



2 (vật liệu sấy khô)


cb

Ngư
ợc lại, khi mẫu vật liệu đ
ã b
ị
ẩm trầm trọng (có độ ẩm ban đầu

>

cb
) thì độ ẩm mẫu sẽ giảm tới trị số

cb
như đường 2 trên hình 3.7. (vật
liệu sấy khô).





a)

b)

Hình 3.8

BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 11]

Vật liệu hấp phụ tốt sẽ dễ bị phóng điện, dòng dò lớn do  (). Sự hấp phụ của vật
liệu cách điện phụ thuộc vào loại vật liệu, kết cấu vật liệu, áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, của môi
trường.

4. Nhận xét
Qua phân tích, ta thấy rằng tính hút ẩm của vật liệu cách điện không những phụ thuộc
vào kết cấu và loại vật liệu mà nó còn phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, độ ẩm của môi
trường làm việc. Nó sẽ làm biến đổi tính chất ban đầu của vật liệu dẫn đến lão hóa và làm
giảm phẩm chất cách điện của vật liệu, tg, có thể dẫn đến phá hỏng cách điện. Đặc biệt là
đối với các vật liệu cách điện ở thể rắn.
Để hạn chế nguy hại do hơi ẩm đối với vật liệu cách điện cần sử dụng các biện pháp sau đây:
 Sấy khô và sấy trong chân không để hơi ẩm thoát ra bên ngoài.
 Tẩm các loại vật liệu xốp bằng sơn cách điện. Sơn tẩm lấp đầy các lỗ xốp khiến cho
hơi ẩm một mặt thoát ra bên ngoài, mặt khác làm tăng phẩm chất cách điện của vật
liệu.
 Quét lên bề mặt các vật liệu rắn lớp sơn phủ nhằm ngăn chặn hơi ẩm lọt vào bên
trong.
 Tăng bề mặt điện môi, thường xuyên vệ sinh bề mặt vật liệu cách điện, tránh bụi bẩn
bám vào làm tăng khả năng thấm ẩm có thể gây phóng điện trên bề mặt.
2.2.2 Tính chất cơ học của vật liệu cách điện
Trong nhiều trường hợp thực tế, vật liệu cách điện còn phải chịu tải cơ học, do đó khi
nghiên cứu vật liệu cách điện cần xét đến tính chất cơ học của nó.
Khác với vật liệu dẫn điện kim loại có độ bền kéo
k
σ
, nén
n
σ
và uốn
u

σ
hầu như gần
bằng nhau, còn vật liệu cách điện, các tham số trên chênh lệch nhau khá xa. Căn cứ các độ
bền này, người ta tính toán, chế tạo cách điện phù hợp với khả năng chịu lực tốt nhất của nó.
Ví dụ: Thuỷ tinh có độ bền nén
n
σ
= 2.10
4
kG/cm
2
trong khi độ bền kéo
k
σ
= 5.10
2

kG/cm
2
. Vì thế thuỷ tinh thường được dùng vật liệu cách điện đỡ.
Ngoài ra, khi chọn vật liệu cách điện cũng cần phải xét đến khả năng chịu va đập, độ
rắn, độ giãn nở theo nhiệt của vật liệu. Đặc biệt chú ý khi gắn các loại vật liệu cách điện với
nhau cần phải chọn vật liệu có hệ số giãn nở vì nhiệt gần bằng nhau.
2.2.3. Tính hóa học của vật liệu cách điện
Tính chịu nhiệt của vật liệu cách điện là khả năng chịu tác dụng của nhiệt độ cao và sự
thay đổi đột ngột của nhiệt độ. Mỗi loại vật liệu cách điện chỉ chịu được một nhiệt độ nhất
định (tức là có độ bền chịu nhiệt độ nhất định). Độ bền chịu nhiệt được xác định theo nhiệt
độ làm thay đổi tính năng của vật liệu cách điện.
Đối với vật liệu cách điện vô cơ, độ bền chịu nhiệt được biểu thị bằng nhiệt độ mà nó
bắt đầu có sự biến đổi rõ rệt các phẩm chất cách điện như tổn hao tg tăng, điện trở cách điện

giảm sút
Đối với vật liệu cách điện hữu cơ, độ bền chịu nhiệt là nhiệt độ gây nên các biến dạng
cơ học, những biến dạng này đương nhiên sẽ dẫn đến sự suy giảm các phẩm chất cách điện
của nó.
Về mặt hóa học, nhiệt độ tăng sẽ dẫn đến tốc độ của các phản ứng hóa học xảy ra trong
vật liệu cách điện tăng (thực nghiệm cho thấy tốc độ phản ứng hóa học tăng dạng hàm mũ
theo nhiệt độ). Vì vậy, sự giảm sút phẩm chất cách điện của vật liệu gia tăng rất mạnh khi
nhiệt độ tăng quá mức cho phép.
Bởi thế, ủy ban kỹ thuật điện quốc tế IEC (International Electrical Commission) đã
phân loại vật liệu cách điện theo nhiệt độ làm việc lớn nhất cho phép (đã nêu ở bảng 3.2).
2.3. HIỆN TƯỢNG ĐÁNH THỦNG ĐIỆN MÔI VÀ ĐỘ BỀN CÁCH ĐIỆN
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 12]

2.3.1. Khái niệm về điện trường
Sở dĩ các điện tích có tác dụng lực tương tác với nhau vì điện tích tạo ra trong không
gian quanh nó một điện trường.
Để đặc trưng cho sự mạnh yếu của điện trường, người ta đưa ra khái niệm cường độ
điện trường E:
E =
q
F
, (V/m) (3-1)
trong đó:
F: lực điện tác dụng lên điện tích thử tại điểm ta xét (N).
q: điện tích thử dương (C).
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lý đặc trưng cho điện trường về
phương diện tác dụng lực, được đo bằng thương số của lực điện trường tác dụng lên một
điện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử đó.
2.3.2. Điện môi

Điện môi là những chất không không dẫn điện vì trong điện môi không có hoặc có rất
ít các điện tích tự do.
Hằng số điện môi: từ công thức
D = .
0
.E (3-2)
D: là cảm ứng điện thường gọi là véc tơ dịch chuyển điện tích
E: là điện trường
: là hằng số điện môi

0
: hằng số điện môi trong chân không 
0
=1/4.9.10
11
(F/m)
Trong chân không – thực tiễn- trong không khí
D = 
0
.E (3-3)
Còn trong môi trường có hằng số điện môi  thì
D = .
0
.E (3-4)
Khi ta đặt giữa hai điện cực một tấm cách điện hình 3.1 thì có sự khác nhau giữa điện trường
trong không khí và điện trường trong tấm cách điện. Trong không khí số đường sức điện
trường và số đường dịch chuyển bằng nhau, và từ công thức(3-3) điện trường là:
E= D/
0
(3-5)

Trong cách điện C có hằng số điện môi , điênh trường giảm tỷ lệ nghịc với . Trên
hình 3.1 cho thấy với  =3 số đường sức điện trường bằng 1/ =1/3 số đường sức trong không
khí. Điện tích dịch chuyển đến bề mặt của cách điện C, thì một số điện tích bị giữ lại, còn lại
số điện tích tự do chuyển động qua được cách điện. Số điện tích tự do này tạo ra điện trường
trong cách điện.
Nếu khe hở E
0
là điện trường trong không khí theo công thức(3.3) ta có:
D = 
0
.E = E
0
Còn trong cách điện C với hằng số điện môi , thì điện trường giảm  lần tức là
E= E
0
/

2.3.3. Đặc điểm điện môi đặt trong điện trường

=

=


=
A

C

B

Hình 3.1.T
ấm cách điện nằm
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 13]

Khác với kim loại và các chất điện phân, trong điện môi không có các hạt mang điện tự
do. Sự phân bố điện tích âm và điện tích dương trong phân tử thường đối xứng, các trọng tâm
điện tích dương và điện tích âm trùng nhau. Người ta gọi các phân tử đó là loại phân tử
không phân cực.
Khi đặt điện môi thuộc loại không phân cực trong điện trường (hình 3.2), điện trường sẽ
chuyển các phân tử thành các lưỡng cực điện. Các lưỡng cực điện đầu dương hướng về phía
cực âm của điện trường, đầu âm hướng về phía cực dương của điện trường. Kết quả là trong
điện môi hình thành điện trường mới gọi là điện trường phân cực E
P
, ngược chiều với điện
trường ngoài. Cường độ điện trường phân cực E
P
nhỏ hơn cường độ điện trường ngoài E
ng

nên cường độ điện trường tổng hợp E trong chất điện môi có chiều cùng với chiều của điện
trường ngoài và có trị số cường độ điện trường nhỏ hơn cường độ điện trường ngoài cho

trước. Nếu cường độ điện trường trong chân không là E
0
thì khi đặt điện môi vào, cường độ
điện trường sẽ là:
E =

E
0
(3-6)

-gọi là hằng số điện môi tương đối của chất điện môi.

Tuy nhiên khi điện môi đặt trong điện trường thì có những biến đổi cơ bản khi đó điện môi
chịu tác dụng của cường độ điện trường E được xác định như sau:
h
U
E 
(3-7)
Trong đó: U là điện áp đặt lên hai cực điện môi
h là chiều dầy khối điện môi
Điện môi trong điện trường phụ thuộc vào:
– Cường độ điện trường (mạnh, yếu, xoay chiều, một chiều)

– Thời gían điện môi nằm trong điện trường ( dài, ngắn)
– Yếu tố môi trường: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất …
Về cơ bản dưới tác dụng của điện trường có thể xảy ra bốn hiện tượng cơ bản sau:
– Sự dẫn điện của điện môi
– Sự phân cực điện môi
– Tổn hao điện môi
– Phóng thủng điện môi

2.3.4. Độ bền cách điện
Trong điện môi có lẫn tạp chất có khả năng tạo ra một số điện tử tự do. Trong điều kiện
bình thường độ dẫn điện của điện môi rất thấp, dòng điện qua điện môi gọi là dòng điện rò,
trị số rất bé.
Khi cường độ điện trường đủ lớn, lực tĩnh điện tác dụng lên điện tử, có thể bứt điện tử
ra khỏi mối liên kết với hạt nhân trở thành điện tử tự do. Độ dẫn điện của điện môi tăng lên.
Dòng điện qua điện môi tăng lên đột ngột, điện môi trở thành vật dẫn. Đó là hiện tượng đánh
thủng cách điện.
E
ng
+

–
_
+
_
+
_
+
_
+
_

+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
+
_
+
E

E
p
Hình 3.2 Sự phân cực của điện môi

U
h
Hình 3.3.Điện môi khi đặt
trong điện trường
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 14]

Cường độ điện trường đủu để gây ra hiện tượng đánh thủng điện môi gọi là cường độ
đánh thủng E

đt
. Điện môi có E
đt
càng lớn thì độ bền cách điện càng tốt. Vì thế cường độ đánh
thủng được gọi là độ bền cách điện.
Cường độ đánh thủng của điện môi phụ thuộc vào trạng thái của vật liệu cách điện như:
độ ẩm, nhiệt độ, tác dụng của các tia bức xạ,
Để đảm bảo cho điện môi làm việc tốt, cường độ điện trường đặt vào điện môi không
vượt quá trị số giới hạn gọi là cường độ cho phép E
cp
. Thông thường chọn trị số E
cp
nhỏ hơn
E
đt
từ hai đến ba lần:
E
đt
= k
at
E
cp
(3-9)
(k
at
– hệ số an toàn, thường lấy k
at
= 2-3 ).
Căn cứ vào độ dày (d) của điện môi có thể xác định trị số điện áp đánh thủng U
đt

và
điện áp cho phép U
cp
của thiết bị:
U
đt
= E
đt
.d (3-10)
U
cp
= E
cp
.d (3-11)
Ví dụ: Xác định điện áp cho phép và điện áp đánh thủng của một tấm cáctông cách
điện có bề dày d = 0,15 cm áp sát vào hai điện cực, cho biết hệ số an toàn bằng 3.
Giải
Tra bảng (3-1), được cường độ đánh thủng của cáctông cách điện lấy trung bình E
đt
= 100
kV/cm. Ta có điện áp đánh thủng theo (3-10):
U
đt
= E
đt
.d = 100. 0,15 = 15 kV
Điện áp cho phép: U
cp
= U
đt

/ k
at
= 15/3 = 5 kV
Bảng 3.1 thông số đặc trưng của một số vật liệu cách điện thường gặp.
Vật liệu E
đt
, kV/cm


, cm
Giấy tẩm dầu
100  250
3,6
Không khí 30 1
VảI sơn
100


400

3


4

10
11


10

13

Đá hoa
30


50

7


8

10
8


10
11

Paraphin
200  250 2  2,2 10
16
 10
17

Polietylen 500 2,25
10
14
 10

16

Cao su
150


200

3


6

10
13


10
14

Thủy tinh
100  150 6  10
10
14

Thủy tinh hữu cơ
400


500

3
10
14


10
16

Vải thủy tinh
300  400 3  4
5.10
13

Mica
500  1000
5,4
5.10
–
3


10
14

Dầu Xovon 150 5,3
5.10
14


5.10
15

Dầu biến áp
50


180

2


2,5

10
14


10
15

Sứ
150  200
5,5
10
15


10
16

Ebonit
600  800 3  3,5 10
8


10
10

Cáctông cách điện
80  120 3  3,5 10
11


10
13

2.3.5.Độ bền nhiệt:
Là khả năng chịu đựng của điện môi mà không bị hư hỏng khi có tác động nhiệt thay
đổi đột ngột.
Đối với điện môi vô cơ, độ bền nhiệt là nhiệt độ bắt đầu cósự biến đổi tính chất điện.
Đối với điện môi hữu cơ, độ bền nhiệt là nhiệt độ bắt đầu có sự biến dạng cơ khi kéo, nén…
Đối với điện môi lỏng, độ bền nhiệt biểu hiện ở nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ cháy.

2.4 .MỘT SỐ VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN THỒNG DỤNG
2.4.1 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN THỂ KHÍ
2.4.1.1. Không khí
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 15]

Trong số vật liệu cách điện ở thể khí vừa nêu, trước tiên phải kể đến không khí bởi nó
được sử dụng rất rộng rãi để làm cách điện trong các thiết bị điện, phối hợp với chất cách
điện rắn và lỏng, trong một số trường hợp nó là cách điện chủ yếu (Ví dụ: đường dây tải điện
trên không). Nếu lấy cường độ cách điện của không khí là đơn vị thì một số loại khí được
dùng trong kỹ thuật điện cho ở bảng 3.3
Bảng 3.3
Tính chất Khôg khí N
2
CO
2

H
2

Tỷ trọng 1 0,97 1,52 0,07
Hệ số tản nhiệt 1 1,03 1,13 1,51
Cường độ cách điện 1 1,00 0,90 0,60
Nhận xét: Đa số chất khí có cường độ cách điện kém hơn không khí tuy nhiên chúng
vẫn được sử dụng nhiều: Ví dụ: N
2
vì nó không có oxi nên nó không bị oxi hóa các kim loại
tiếp xúc với nó.
Trong thực tế điện áp đánh thủng của không khí được xác định như sau: Với U xoay
chiều có f =50 Hz thì cứ 1cm khoảng cách không khí chịu được 3,2 đến 3,5Kv ( ứng với
trường hợp điện trường rất không đồng nhất) như vậy khoảng cách a cần thiết để khỏi bị
đánh thủng là :
2,3
U
a  cm (3-14)

2.4.1.2. Sunfua haxaflo (SF6 )
SF6 còn có tên gọi êlêgaz là chất khí nặng hơn không khí 5 lần, hóa lỏng ở nhiệt độ –
18
0
C. Ở trạng thái bình thường, SF6 không mùi, không vị, không độc, không ăn mòn, không
cháy và rất trơ. Cường độ cách điện của nó cao hơn cường độ cách điện của không khí 23
lần, có độ ổn định cao, có khả năng dập tắt hồ quang tốt.
Nó được dùng làm môi trường cách điện chủ yếu trong các máy cắt cao áp, trung áp.
Ngoài ra còn được dùng trong tụ điện, cáp điện lực,….
Tuy nhiên, khi sử dụng cần chú ý: SF
6
là khí tự phục hồi. Đó là do khí hấp thụ các điện
tử tự do do hồ quang tạo ra làm ion hóa khí. Các ion tái hợp lại tạo khí SF6. Không phải tất
cả ion và nguyên tử tự do tái hợp lại, vì vậy khí SF6 bị hồ quang tạo nên các sản phẩm độc
hại, thường là sunfua.
Sau nhiều lần thao tác khí có mùi trứng thối, nếu có mùi này cần tiến hành các bước sau:
 Tháo khí khỏi thiết bị.
 Mở cửa, thông gió cưỡng bức.
 Tách các sản phẩm hồ quang (thể rắn) trước khi đưa vào thiết bị
 Các sản phẩm hồ quang phải chứa trong thùng chất dẻo và đặt trong thùng kín để đảm
bảo an toàn.

2.4.1.3. Nitơ (N
2
)
Nitơ đôi khi được dùng để thay không khí trong các tụ điện khí do nó có cường độ
cách điện gần không khí (Nếu lấy cường độ cách điện của không khí là 1 thì của Nitơ cũng
khoảng gần 1). Mặt khác, vì nó không chứa oxy O
2
nên không có hiện tượng oxyt hóa các

kim loại nó tiếp xúc.

2.4.1.4. Hyđrô (H
2
)
Hydro là một loại khí rất nhẹ (nếu lấy tỷ trọng của không khí là 1 thì tỷ trọng của H
2
là
0,07) lại có hệ số tản nhiệt cao (nếu không khí 1 thì H
2
là 1,51) cho nên nó được dùng nhiều
để làm mát các máy điện thay cho không khí. Do không có oxy nên nó sẽ làm chậm được tốc
độ lão hóa vật liệu cách điện hữu cơ và khử được sự cố cháy cuộn dây khi có ngắn mạch ở
bên trong máy điện. Khi làm việc trong môi trường H
2
cách điện, chổi than được cải thiện
hơn.
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 16]

Song khi dùng H
2
để cách điện cần phải bọc kín máy điện lại và phải giữ cho áp suất
của khí H
2
lớn hơn áp suất khí quyển để không cho không khí lọt vào tránh xảy ra cháy nổ.

2.4.1.5. Các khí khác
Ngoài các khí trên người ta còn dùng các khí như Argon, Nêon, hơi thủy ngân, hơi
Natri, trong các dụng cụ chân không. Chẳng hạn các loại đèn điện dùng chiếu sáng trong

kỹ thuật và đời sống sinh hoạt.

2.4.2. VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN Ở THỂ LỎNG
2.4.2.1. Dầu máy biến áp
Dầu máy biến áp là hỗn hợp của cacbua hyđrô ở thể lỏng, có màu sắc khác nhau.
Loại dầu này được dùng trong các máy biến áp với mục đích:
 Lấp kín các lỗ xốp của vật liệu cách điện sợi, lấp kín các khoảng trống giữa các cuộn
dây, giữa các cuộn dây và vỏ để làm tăng khả năng cách điện của vật liệu.
 Cải thiện điều kiện tản nhiệt do tổn hao công suất trong cuộn dây và lõi máy biến áp
(dầu tản nhiệt tốt hơn không khí trung bình khoảng 28 lần).
 Ngoài ra, dầu máy biến áp còn được dùng trong các máy cắt điện có dầu, tụ điện, cáp
điện lực,
– Dầu biến thế có ưu điểm sau:
+/ Độ bền cách điện cao: khoảng 160kV/cm với dầu mới
+/ Hằng số điện môi  = 2,2 2,3 gần bằng một nửa điện môi chất rắn
+/ Sau khi đánh thủng, khả năng cách điện khả năng cách điện của dầu phụ hồi trở lại.
+/ Có thể xâm nhập vào các khe rãnh hẹp, vừa có tác dụng cách điện vừa có tác dụng
làm mát.
+/ Cỏ thể sử dụng làm môi trường dập tắt hồ quang trong MCĐ ( máy cắt dầu hiện
nay ít dùng)
– Dầu biến thế có nhược điểm sau:
+/ Khả năng cách điện của dầu biến đổi lớn khi dầu bị bẩn, sợi bông, giấy nước, muội
than…
Với dầu MBA sạch, độ bền cách điện: 20-25 kV/mm, nhưng nếu hàm lượng nước trong dầu
lớn hơn 0,05% thì độ bền cách điện chỉ còn 4-5kV/mm.
+/ Khi có nhiệt độ cao, dầu có sự thay đổi về hóa học, sự thay đổi đó là có hạn, đó là
sự hóa già của dầu.
+/ Dễ nổ, dễ cháy.
– Dầu biến thế có các tính chất sau:
+/ Điện trở suất lớn 10

14
– 10
16
cm
+/ Hằng số điện môi  = 2,2 2,3 gần bằng một nửa điện môi chất rắn
+/ Nhiệt độ làm việc ở chế độ dài hạn 90- 95
0
C không bị hóa già nhiều
+/ Độ bền cách điện rất cao
Quy định cường độ cách điện và tổn hao điện môi ở các cấp điện áp:
Tiêu chuẩn về cường độ cách điện của dầu máy biến áp ở các cấp điện áp cho ở bảng 3.4
Bảng 3.4
Cấp điện áp (kV)
Cường độ cách điện của dầu
mới (kV/mm)
Cường độ cách điện của dầu
trong vận hành (kV/mm)
Đến 6 kV 12 8
6 kV

35 kV
12 10
Trên 35 kV 16 14
Nước, khí ẩm có ảnh hưởng nhiều đến cường độ cách điện của dầu. Càng xấu hơn nữa khi
trong dầu có các sợi vải, giấy là các vật liệu dễ hút ẩm.
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 17]

Vì vậy nếu kết quả thí nghiệm thấp hơn các trị số nêu ở bảng 3.3 thì cần phải thay thế dầu
hoặc lọc và tái sinh.

+/ Tổn hao điện môi bé:
tg không được vượt quá 0,003 khi ở nhiệt độ 20
0
C.
tg không được vượt quá 0,025 khi ở nhiệt độ 70
0
C.
Độ nhớt cũng quan trong đối với khả năng làm mát của dầu biến thế < 6,63 E(Engler ) ở
nhiệt độ là 20 C hoặc < 1,8 E ở nhiệt độ 50
0
C
)(
0
E
T
T
n
n
d

(3-15)

T
d
: thời gian chảy của 200ml dầu ở nhiệt độ thí nghiệm
T
n
: thời gian chảy của 200ml nước cất ở nhiệt độ 20
0
C

Đường kính lỗ chaỷ  =2,8mm, chiều dài lỗ chảy l=2mm vật liệu là thép trắng
+/ Nhiệt độ chớp cháy: là nhiệt độ tối thiểu tại dó ngọn lửa xuất hiện khi hơi dầu tiếp
xúc với ngọn lửa trẵn sau đó lại tắt ngay gọi là nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ chớp cháy của
dầu MBA > 135 C
+/ Trị số áxit (mg KOH /G dầu ) hàm lượng nước : Nhỏ hơn quy định tùy tường loại
dầu.
Trong quá trình vận hành, dầu thường bị sấu đi, phẩm chất của nó giảm đó là sự già
cuỗi của dầu. Khi dầu bị già cuỗi, thương có mầu tối hoặc đặc, đó là dầu hình thành nhiều
màng keo, nhựa hắc ín …tốc độ lão hóa của dầu tăng khi
– Có sự xâm nhập của không khí lỏng: ẩm, ôxi …
– Có nhiệt độ cao
– Có tiếp xúc với các kim lọai: Đồng, sắt, chì …
Khi dầu bị gìà cỗi, để dùng lại thì phải tái sinh nó bằng cacg lọc và hắp thụ nhằm loại bỏ
nước và tạp chất
– Việc lọc được tiến hành trong các trường hợp: trước khi cho dầu mới vào TB hay khi
phát hiện trong dầu có nước cặn hay các chỉ tiêu kỹ thuật vươt quá quy định.
– Để lọc bỏ nước người ta dùng phương páhp lọc ly tâm để lọc bỏ cặn người ta dùng
giấy lọc, để lọc các thành phần khác người ta dùng các chất hấp thụ như: Siliccagen – kiềm,
Siliccagen – cao lanh…
– Xác định điện áp đánh thủng:
+/ Trường hợp điện trường đồng nhất ( hai điện cực phẳng hoặc điện cực trụ và điện
cực phẳng)
)(25.40 kVaU
đt


(3-16)
a: là khoảng cách điện cực với a= 3- 40cm và bán kính điện cực hình trụ
lớn hơn 25cm
+/ Trường hợp điện trường rất không đồng nhất ( giữa hai điện cực nhọn)

)(40
3
2
kVaU
đt

(3-17)

+/ Trường hợp điện trường không đồng nhất ( điện cực nhọn và điện cực phẳng)
)(19
3
4
kVaU
đt

(3-18)

– Một số điểm cần lưu ý khi sử dụng dầu máy biến áp
a. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự lão hóa của dầu:
Trong quá trình vận hành, dầu thường bị xấu đi, phẩm chất cách điện của nó giảm. Đó là
sự lão hóa của dầu. Khi dầu bị lão hóa thường có màu tối và đặc, điều đó là do trong dầu
hình thành nhiều keo, nhựa, hắc ín gọi chung là bị nhiễm bẩn trong quá trình vận hành. Tốc
độ lão hóa của dầu tăng nhanh khi:
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 18]

 Không khí xâm nhập vào dầu,
Trong không khí chứa nhiều hơi nước và dầu lại rất nhạy cảm với độ ẩm. Mặt khác, quá
trình lão hóa của dầu còn liên quan đến sự oxyt hóa bởi oxy có trong không khí.
 Nhiệt độ cao.

Dầu có sự thay đổi về hóa, sự thay đổi này có hại và tạo bọt trong dầu, làm cho độ nhớt
giảm và làm nghẹt các khe hở trong cuộn dây và trong các bộ phận của máy biến áp.
 Tiếp xúc với ánh sáng, một số kim loại như Cu, Fe, Pb và một số hóa chất khác có
tác dụng như chất xúc tác của sự lão hóa dầu khi dầu tiếp xúc với ánh sáng.

b. Biện pháp khắc phục lão hóa dầu:
Để giảm sự lão hóa dầu máy biến áp, cần có cách làm hạn chế các yếu tố ảnh hưởng đã
nêu ở trên trong quá trình sử dụng, làm tăng tuổi thọ thiết bị.
Khi dầu đã bị lão hoá, có thể thay thế dầu mới hoặc muốn sử dụng lại cần phải tái sinh lại nó
(tức là khử các sản phẩm do sự già cỗi cách điện sinh ra và khôi phục tính chất ban đầu).
Trong việc tái sinh dầu, có thể dùng các biện pháp:
 Lọc bằng xiphông nhiệt.
 Dùng các hỗn hợp hay các chất hấp thụ để tái sinh như: hỗn hợp axit sunfuaric-kiềm-
caolanh, hỗn hợp axit sunfuaric-caolanh, hỗn hợp silicagen-kiềm, hỗn hợp silicagen-
caolanh.

3.8.2. Dầu tổng hợp
Dầu máy biến áp đã nêu ở trên có nhiều ưu điểm: có thể sản xuất với giá thành rẻ, sau
khi bị đánh thủng do lão hóa, khả năng cách điện có thể phục hồi trở lại. Khi được làm sạch
tốt thì tg bé nên cường độ cách điện cao (có thể đạt tới 200250 kV/cm). Tuy nhiên, nó
cũng có một số khuyết điểm, đó là: dễ cháy, khi cháy phát sinh khói đen, hơi bốc lên hòa lẫn
với không khí làm thành hỗn hợp nổ, ít ổn định hóa học khi nhiệt độ cao và tiếp xúc với
không khí, hằng số điện môi nhỏ ( = 2,22,5 tương đương một nửa vật liệu cách điện rắn).
Vì vậy, trong những năm gần đây, người ta đã nghiên cứu, chế tạo được các loại dầu tổng
hợp có một số đặc điểm tốt hơn so với dầu mỏ.

1. Dầu Xôvôn: Loại này là do sự clo hóa cacbua, nghĩa là thay bớt một số nguyên tử H bằng
nguyên tử Cl.
Dầu Xôvôn là do sự clo hóa cacbua hyđro điphanyl (C
12

H
10
thay 5 nguyên tử Cl được
C
12
H
5
Cl
5
).
Ở nhiệt độ bình thường và tần số thấp, hằng số điện môi của nó  = 5 (nghĩa là lớn hơn
dầu mỏ khoảng 2 lần) và quan hệ với nhiệt độ ổn định hơn so với dầu mỏ khi đặt trong điện
trường.
Vì hằng số  lớn hơn dầu máy biến áp nên dầu Xôvôn thường được dùng thay cho dầu
máy biến áp để làm điện môi trong các tụ điện. Lúc đó, thể tích của tụ có thể giảm đi 2 lần
mà công suất phản kháng không đổi.
Dầu Xôvôn cũng có một số nhược điểm: độ nhớt lớn, khó thâm nhập vào các khe, rãnh
hẹp nên không dùng được trong các máy biến áp và đắt hơn dầu mỏ nhiều.

2. Dầu Xôtôn: Dầu Xôtôn là dầu Xôvôn được pha loãng bằng triclobenzen C
6
H
3
Cl
3
để có thể
sử dụng được trong các máy biến áp. Song cũng như dầu Xôvôn, nó chịu nhiệt độ tốt nhưng
không dùng trong các máy cắt điện có dầu vì khi bị huỳnh quang đốt cháy sinh ra nhiều bồ
hóng ăn mòn kim loại. Mặt khác nó rất độc hại đối với con người.

3.8.3. Dầu thực vật
Ngoài dầu mỏ và dầu tổng hợp, người ta còn dùng dầu thực vật làm vật liệu cách điện.
Dầu thực vật được lấy từ một số loại cây trong thiên nhiên.
BI GING VT LIU IN
ON MINH KHOA [ 19]

1. Du t khụ (du gai)
L loi du m di tỏc dng nhit, ỏnh sỏng v tip xỳc vi khụng khớ, nú s chuyn
sang trng thỏi rn cú cng cỏch in cao v cú th chu c tỏc dng ca dung mụi. S
khụ ca nú khụng phi l do s bc hi ca dung mụi m l mt quỏ trỡnh phc tp cú liờn
quan n s hp th mt lng oxy, vỡ th trng lng ca nú tng lờn khi khụ.
Cú th dựng loi du ny ngõm tm cỏc cun dõy trong cỏc mỏy in v thit b in.

2. Du thu du
Loi ny khụng phi l du t khụ, nú khụ rt chm hoc khụng khụ nờn khụng cú gia
cụng húa hc. Thng c dựng tm giy t in.

2.4.3. VT LIU CCH IN TH RN
2.4.3.1.VT LIU SI
1. S v ngun gc ca nú
* Si (X) l vt liu m ton b hoc ch yu c cu to bng cỏc phn t nh v di.
bn c v do khỏ cao, sn xut thun tin, r tin. bn in v
dn in khụng cao, hỳt m cao.
* Ngun gc:
– Phn ln l vt liu gc hu c gm cú:
+ Vt liu gc thc vt (g, bụng, giy ch yu l xenlulụ)
+ Vt liu gc ng vt (t, len)
+ X nhõn to: Thu c bng cỏch ch bin hoỏ hc nguyờn liu x thiờn
nhiờn ch yu l xenlulụ.

+ X tng hp: Sn xut t cỏc polyme tng hp.
– Ngoi ra cũn cú x vụ c: Trờn c s mica, x thu tinh.
2. Vt liu dt
c ch to t cỏc loi x di lm vi, bng cỏch in. Nú cú bn c
cao hn giy tm nhng t tin v cú bn in nh hn. Vi v bng thng dựng bo
v phn cỏch in ch yu ca mỏy in v thit b in chng tỏc dng c t phớa ngoi. Nú
cũn dựng sn xut vi sn cỏch in (ú l vi c tm sn va cú bn c va cú
bn in cao) dựng lm cỏch in trong mỏy in v thit b in, trong cỏc sn phm cỏp
3. Vật liệu sợi
Vật liệu sợi đợc dùng nhiều trong lĩnh vực KTĐ và vô tuyến điện. Vật liệu sợi c
chia ra làm hai nhóm:
Vật liệu sợi hữu cơ
Vật liệu sợi vô cơ nh amiăng, sợi thuỷ tinh.
* Vật liệu sợi hữu cơ :
Nguyên liệu là các loại thực vật nh gỗ, giấy bông, sợi; động vật nh tơi tằm, gần
đây ngời ta còn dùng vật liệu sợi có gốc là vật liệu tổng hợp.
Đặc điểm của vật liệu sợi hữu cơ là rất xốp, hút ẩm mạnh nên tính chất điện không
cao. Để nâng cao cờng độ cách điện thì phải dùng biện pháp sấy và tẩm, biện
pháp này không hoàn toàn làm mất đặc tính hút ẩm và các lỗ nhỏ trong vật liệu rất
bé thờng khoảng 10
-8
cm, do đó sơn và prafin không lấp đợc hết các lỗ đó nên
nớc vẫn lọt vào đợc. Tuy vậy biện pháp tẩm còn có tác dụng nâng cao tính dẫn
nhiệt và giả khả năng ion hoá không khí trong lỗ xốp và nâng cao đợc độ bền cơ
giới của vật liệu.
Sau đây ta xét một số loại vật liều sợi thờng dùng:

2.4.3.2. Vt liu cỏch in g, giy
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 20]

Vật liệu cách điện gỗ, giấy là vật liệu có nguồn gốc từ xenlulo (sợi thực vật) có công
thức phân tử (C
6
H
10
O
5
)
n
.
1. Gỗ
Đặc điểm riêng của nó là phụ thuộc vào yếu tố tuổi thọ, loại gỗ, vị trí mọc, gỗ có độ
bền có giới cao, ứng suất kéo δk = (700 ÷ 1300 kg/cm
2
)
Nhược điểm: hút ẩm manh nên cường độ cách điện giảm và làm cho gỗ dễ cong, dễ
mục và dễ cháy…
Gỗ là loại vật liệu dễ gia công và sau khi gia công xong, để nâng cao cường độ cách
điện người ta thường tẩm bằng parafin (Hyđro cacbon no C
n
H
2n+2
với n =1036), dầu gai,
nhựa và dầu máy biến áp (tăng 1,52 lần so với khi chưa tẩm).
Trong kỹ thuật điện, gỗ được dùng để làm cầu truyền động của dao cách ly và máy cắt điện,
các chi tiết đỡ và gắn trong máy biến áp, làm nêm trong rãnh các máy điện, cột và xà của
đường dây tải điện, đường dây thông tin.

2. Giấy và vật liệu có tính chất gần với nó

a. Giấy: Là laoij vật liệu sợi ngắn, thành phần chủ yếu của giấy là xenlulo vì nó được
chế tạo từ gỗ. Tùy theo công dụng của nó trong kỹ thuật điện, người ta chia ra làm hai loại:
giấy tụ điện và giấy cáp.
 Giấy tụ điện: Là loại giấy dùng làm điện môi trong tụ điện giấy. Giấy cách điện
dùng trong tụ điện khác với các loại giấy cách điện khác là rất mỏng (0,0070,022mm),
thường làm việc ở cường độ rất cao và nhiệt độ khoảng 70100
0
C nên đòi hỏi phẩm chất
của giấy rất cao, để tụ điện được an toàn với cường độ điện trường cao thì giấy tụ điện phải
đồng nhất và không có tạp chất.Giá thành loại giấy này rất cao.
 Giấy cáp: Thường có độ dày khoảng 0,080,17mm, dùng làm cách điện của
cáp điện lực, cáp thông tin. Đối với giấy cáp cần chú ý đến sức bền cơ giới và số lần xoắn mà
nó có thể chịu được.
Nhìn chung, để làm việc được đảm bảo, các loại giấy này đều phải tẩm dầu hoặc hỗn
hợp dầu-nhựa thông.

b. Vật liệu gần giống giấy:
 Cát tông: dùng trong kỹ thuật điện và cũng được chế tạo từ sợi thực vật như giấy
nhưng có độ dày lớn hơn.Có hai loại giấy các tông:
– Loại dùng trong không khí có độ rắn và đặc tính cao, được sử dụng lót rãnh các máy
điện, vỏ cuộn dây, tấm đệm.
– Loại dùng trong dầu: mềm hơn các tông dùng trong không khí và có thể thấm dầu.
Tùy theo độ dày yêu cầu của loại các tông này mà được chế tạo thành cuộn
(0,10,8mm) hoặc thành tấm (13mm).
 Vải sơn: là vải (bông hoặc lụa) được tẩm bằng sơn dầu. Vải có tác dụng về mặt
cơ, còn lớp sơn có tác dụng về mặt cách điện. Vải sơn được dùng để cách điện trong các
máy điện, các thiết bị khác và cáp
 Vật liệu dệt : Dùng trong cách điện có nguồn gốc là Xenlulo, có độ bền hơn giấy,
khi độ ẩm tăng thì cường độ cách điệ giảm nhanh hơn giấy( vì có rất nhiều lỗ nhỏ).
Gồm :

a/. Bó sợi( Do nhiều loại vải se lại) : Sợi dùng để chế tạo là sợi thực vật như : bông, sợi
động vật như tơ tàm hoặc các sợi tổng hợp.
b/. Băng vải : Thường dùng dưới dạng tẩm sơn và dùng để cách điện là chủ yếu trong
các máy điện và chống va chạm cơ giới cho cuộn dây máy điện.
c/. Tơ tự nhiên và tơ nhân tạo :
BI GING VT LIU IN
ON MINH KHOA [ 21]

-T t nhiờn : ly t kộn tm, Si t cú ng kớnh hiu dng 0.01-0.015mm, vi t ny
thỡ cỏch in s mng hn vi, chu cn tỏc dng ca m, cng c gi cao v
dp hn vi nhng t tin nờn ớt c dựng.
– T nhõn to : Gũm cac t Visco v t Axeta :loi ny d hũa tan trong dung mụi thớch
hp, T Visco cú tớnh cỏch in kộm hn vi, Cũn t Axeta thỡ tt hn t t nhiờn.
d/. Vi sn : c ch to t vi bụng hay bng la c tm bng sn du hay sn
Bitum. Vi cú tỏc dng v sc bn cũn thỡ nõng cao cng chc thng cỏch in.

2.4.3.3. AMIAN- XI MNG AMING :
Aming : L nhúm khoỏng vt cú cu trỳc x, x cng di cht lng cng tt v
cng t tin. Nú chu c nhit cao,si Amiang d un, cú th tỏch thnh si nh hoc
ộp thnh tm, núng chy nhit 1500
0
C nhng tớnh cỏch in khụng cao, khụng dựng lm
cỏch in cao ỏp, cao tn. Gm :
Giấy amiang làm bằng amiăng tẩm nhựa silicone chịu nhiệt đến 200
0
C, chịu axit
bazow và dầu dùng làm cách điện biến áp khô.
Giấy amiăng-mica làm bằng mica dán lên giấy amiăng đợc sử dụng làm cách
điện trong trờng hợp đòi hỏi co tính không cao mà đòi hỏi tính chịu nhiệt và tính
chất cách điện cao nh trong cuộn dây điện trở, phần tử đốt nóng.

Xi mng Amian: L cht do c ộp ngui. Thnh phn ca nú l nhng cht vụ
c, cht n l amian, kt dớnh l xi mng. Sn xut thnh tm, ng. Cú c tớnh c khụng ti
v chu c nhit cao, chng c tỏc dng ca tia la v h quang => dựng lm bng
phõn phi v tm chn ngn cỏch cỏc bung dp h quang. Vỡ c tớnh cỏch in
khụng cao nờn khi dựng lm cỏch in phi tm.

2.4.3.4. SN V HP CHT CCH IN
1. Khỏi nim:
Sn l dung dch keo ca nha bitum (bitum l nhúm vt liu thuc loi vụ nh hỡnh
gm hn hp phc tp ca cacbua hyro v mt ớt oxy, lu hunh), du khụ v cỏc cht t
to nờn gc sn trong dung mụi bay hi. Khi sn c sy khụ thỡ dung mụi s bay hi cũn
gc sn s chuyn sang trng thỏi rn to nờn mng sn.
Hp cht khỏc vi sn ch thnh phn ca nú khụng cú dung mụi. Nú gm cỏc loi
nha, bi tum, sỏp du trng thỏi u nu nú l cht rn thỡ trc lỳc em dựng ngi
ta un núng nú lờn thu c 1 cht cú nht khỏ thp.

2. Sn:
– Sn tm: Dựng sn, tm nhng cht cỏch in xp v c bit l cỏch in
dng x (giy, vi, si, cỏch in ca dõy qun mỏy in v thit b in). Khi c tm cht
cỏch in cú in ỏp ỏnh thng cao hn, tớnh chu nhit cao, tớnh thm m gim i, tớnh c
hc tt hn. Sau khi tm cht cỏch in hu c ớt b nh hng ụxy hoỏ ca khụng khớ vỡ vy
tớnh chu núng tng lờn.
– Sn ph ( sn bo v ): Dựng to trờn b mt ca vt c quột sn 1 lp mng
nhn búng, gim bỏm bi, chu m trờn mt c quột sn v bn v c hc. Quột sn ny
lờn cỏch in rn xp ci thin c tớnh ca cht cỏch in ú (tng in ỏp phúng in b
mt v in tr b mt, chng hi m, gim c tớnh bỏm bi, ng thi lm cho b mt
ngoi p hn ). Cú 1 s loi sn ph (Emay) dựng quột trc tip lờn kim loi nhm to ra
trờn b mt ca nú 1 lp cỏch in (cỏch in ca dõy emay, cỏc lỏ tụn silic )
+ Men mu cng c xp vo loi sn ph: L nhng loi sn trong ú cú cha cỏc cht
sc t ( thng l cỏc oxit kim loi) lm cho sn cú mu, tng cng c gii v tớnh dn

nhit.
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 22]

+ Sơn bán dẫn cũng là 1 loại men màu đặc biệt, được dùng trong các bộ dây của máy điện cá
điện áp cao nhằm làm cho điện trường phân bố đều hơn dọc bó dây đặc biệ là những chổ bẻ
gốc của các bối dây.
+ Sơn men bảo vệ kim loại : được dùng để quét lên các lá thép, dùng làm gông từ trog các
máy điện, MBA để cách điện và chống ăn mòn.
– Sơn dán: Dùng để dán các vật liệu cách điện rắn lại với nhau hoặc gắn vật liệu cách
điện vào kim loại. Ngoài các đặc tính cần thiết cho sơn cách điện nó còn phải có lực bám
dính cao, hút ẩm ít và có tính cách điện cao.
* Theo chế độ sấy sơn được chia thành 2 loại:
Sơn sấy nóng: (dùng dung môi sôi ở nhiệt độ cao) là loại sơn lâu khô ở nhiệt độ thấp,
phải sấy khô ở nhiệt độ > 1000C.
Sơn sấy nguội: (dùng dung môi dễ bay hơi) khô khá nhanh và tốt trong không khí ở
nhiệt độ trong phòng.
* Một số loại sơn cách điện quan trọng: Sơn nhựa, sơn Bakêlit, sơn Polyclovinyl, sơn
Polistirol, sơn cánh kiến, sơn xenlulo, sơn dầu, Sơn dầu nhựa…

3. Hợp chất cách điện:
Gồm 2 nhóm chính là: hợp chất tẩm và hợp chất làm đầy, dùng để tẩm và làm đầy
các lỗ trống giữa các chi tiết khác nhau trong thiết bị điện, giữa các mối nối nhằm bảo vệ
chất cách điện chống ẩm và chống tác dụng của các chất có hoạt tính hoá học, tăng cường
điện áp phóng điện, hoàn thiện điều kiện toả nhiệt có thể làm tăng công suất của các thiết
bị.
4. Tẩm sấy cách điện:
– Mục đích: Nhằm tạo ra trên bề mặt lớp cách điện và trong thiết bị 1 lớp cách điện tốt hơn
nhằm tăng tuổi thọ của các thiết bị điện.
– Trước khi tẩm chất cách điện cần đem sấy khô cẩn thận. Sau khi sơn tẩm cần đem sấy khô

lần nữa để loại bỏ dung môi. Nếu là sơn nhiệt cứng thì cần nhiệt luyện để làm rắn màng sơn.

2.4.3.5 Điện môi sáp và hổn hợp cách điện:
1. Điện môi sáp : Dùng trong kỹ thuật vô tuyến điện, có màu trắng hoặc vàng tươi, là
chất cách điện rắn, dễ nõng chảy và dễ cháy, độ bền cơ thấp, ít hút ẩm, khi đông đặc thì co lại
khá nhiều.
1.1 Parafin: Thuộc vật liệu trung tính có kết cấu tinh thể, nhiệt độ nóng chảy 52
0
c, còn
ở nhiệt độ bình thường thì ổn định về mặt hoá học, ở nhiệt độ cao dễ bị oxi hóa, không hòa
tan trong nước và rượu, được dùng tẩm giấy tụ điện, cáp và một số vật liệu Xenlulo.
1.2. Xêrêzin : Thuộc vật liệu trung tính có kết cấu tinh thể, nhiệt độ nóng chảy 75
0
c,
có điện trở suất lớn hơn điện trở suất Parafin.
1.3 Vazelin : Ở nhiệt độ bình thường là một chất nưa lỏng, là hỗn hợp của Cacbua
hyđrô lỏng và rắn. Dùng để tẩm giấy tự nhiên.
2. Hỗn hợp cách điện:
Gồm hỗn hợp : Bitum, Sáp, Xenlulo. Khi đun nóng đến nhiệt độ cao sẽ chuyển sang trạng
thái lỏng và khi để nguội thì đông lại. Để nâng cao tính chất của hỗn hợp người ta thêm vào
các chất phụ như : bột thạch anh, bột đá tan. Theo công dụng gồm hai loại:
2.1. Loại để tẩm : Để nâng cao cường độ chọc thủng cách điện của một số vật liệu có
tính hút ẩm cao, người ta thường dùng Bitum có nhiệt độ mềm cao để chế tạo hỗn hợp. Dùng
để tẩm các cuộnn dây Stato của máy phát điện ( không dùng tẩm cuộn dây Roto).
2.2 loại để ngâm :
Để lắp các chi tiết của các khe hở giữa các chi tiết khác nhau trong thiết bị điện để
nâng cao điện áp phóng điện, tăng khả năng chịu nhiệt và chống ẩm
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐỒN MINH KHOA [ 23]

– Sợi bông axetanhydrit hay cotopa có tính hút ẩm bằng một nửa sợi bông thường, có khả
năng chòu nhiệt và cách điện tốt hơn; dùng làm cách điện cuộn dây biến thế, cách điện
dây dẫn ở các trung tâm điện thoại.
– Sợi poliamit (có hai loại: sợi nylon và sợi perlon) chòu axit, bazơ; không bò oxi hoá; có
thể chòu đến nhiệt độ 120 – 150
0
C; có cơ tính tốt, bền, dẽo, chòu ma sát; dùng làm cách
điện cho cáp điện.
– Sợi thuỷ tinh có độ bền cách điện cao; có tính trơn láng thường sử dụng với nhựa silicon,
nhựa teflon; dùng làm cách điện cho các cuộn dây.

2.4.3.6. Mica và sản phẩm gốc mica
Mica là loại vật liệu khống sản cách điện rất quan trọng, bởi nó có nhiều tính chất tốt
như: cường độ cách điện, tính chịu nhiệt, chịu ẩm rất tốt so với các vật liệu khác. Ngồi ra,
mica có cường độ cơ giới, độ uốn cao nên nó được sử dụng để làm cách điện trong các thiết
bị quan trọng, đặc biệt để làm cách điện của các máy điện có điện thế cao, cơng suất lớn và
làm điện mơi của tụ điện.
Trong thiên nhiên, mica ở dạng tinh thể, có thể bóc thành từng miếng mỏng. Theo thành
phần hóa học, mica được chia thành hai loại:
 Mica mutscơvit có thành phần biểu thị bằng cơng thức: K
2
O.3Al
2
O
3
.6SiO
2
.2H
2
O, ở

dạng mỏng trong suốt khơng màu (màu trắng) hoặc có màu hồng hoặc xanh, bề mặt
nhẵn và bóng, độ bền cơ giới cao, tổn hao điện mơi tg nhỏ.
 Mica flogopit: với thành phần K
2
O.6MgO.Al
2
O
3
.6SiO
2
.2H
2
O, có màu vàng sáng, nâu
hoặc xanh lá cây, đơi khi cả màu đen, bề mặt sù sì, có đường vân chằng chịt.
So sánh theo tính chất về điện thì loại mica mutscơvit có tính năng điện mơi tốt hơn loại
mica flogopit. Ngồi ra nó còn rắn hơn, chắc hơn, đàn hồi và dễ uốn hơn so với loại mica
flogopit.
Tuy nhiên, ở nhiệt độ 600700
0
C, mutscơvit đã bị mất nước tinh thể, mất tính trong suốt
và trở nên dòn (hóa vơi). Còn flogơppit thì đến 9001000
0
C vẫn còn giữ ngun được các
tính năng, trừ khả năng cách điện thì đến 700800
0
C đã mất hẳn.
Khi mica bị nóng lên đến nhiệt độ nào đó thì nước trong mica bắt đầu bốc hơi. Khi đó,
mica khơng còn trong suốt, độ dày của nó tăng lên (do bị phồng) và các tính chất cơ điện sẽ
giảm. Mica chảy ở nhiệt độ khoảng 12501300
0

C. Khơng được sử dụng mica trong dầu vì nó
sẽ bị phân huỷ và nhão ra.
Mica được sử dụng chủ yếu để làm cách điện cổ góp và cách điện các cuộn dây trong
máy điện. Ngồi ra nó còn được dùng trong kỹ thuật vơ tuyến để làm các tụ điện và các chi
tiết cách điện trong thiết bị vơ tuyến
Gần đây, để nâng cao phẩm chất cách điện của mica, người ta đã chế tạo được mica nhân
tạo có kết cấu giống mica tự nhiên nhưng chịu nhiệt tốt hơn, có nguồn gốc từ mica, đó là:
micanit và micalec.

1. Micanit
Micanit là do mica dán lên các vật liệu sợi (giấy hoặc vải) bằng keo hoặc nhựa. Micanit
có ưu điểm hơn so với mica thuần túy ở chỗ: nhẹ hơn, chịu nén tốt hơn, ít cứng hơn cho nên
dễ gia cơng hơn, khơng có bọt khí do đó, độ bền cách điện lớn hơn.
Tùy theo thành phần và cơng dụng, người ta có các loại micanit khác nhau:
 Micanit dùng cho vành góp máy điện: ở dạng tấm cứng, được đặt xen vào giữa
các phiến đồng của vành góp trong máy điện để cách điện giữa các phiến ấy.
 Micanit dùng để tạo hình: ở nhiệt độ bình thường, loại micanit này cứng nhưng
khi đốt nóng lại có thể dập được theo một hình dáng nào đó mà nó vẫn giữ
ngun sau khi nguội hẳn. Loại micanit này được dùng để chế tạo vòng đệm của
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 24]

vành góp (lớp cách điện giữa các vành góp và trục của máy điện, khung cuộn
dây, ).
 Micanit dùng để đệm lót: Loại này dùng để làm những tấm lót cách điện theo
những những hình dạng khác nhau và dùng làm vòng đệm (long đen).
 Micanit mềm: Loại này uốn được ở nhiệt độ bình thường, dùng làm lớp cách điện
trong các rãnh máy điện và các thiết bị điện khác để cách điện giữa các cuộn dây
dẫn điện với vỏ máy và giữa các phần dẫn điện với nhau.

2. Micalec: Là loại vật liệu gốc mica có phẩm chất rất cao, tính chịu nhiệt, khả năng chịu va
đập và chịu hồ quang tốt, có tổn hao điện môi nhỏ (nhỏ hơn so với vật liệu sứ cách điện từ 4
 5 lần).
Thành phần của micalec gồm 60% mica và 40% thủy tinh dễ cháy (có BaO) và được ép
mỏng ở nhiệt độ 600
0
C với áp lực 500  700 kG/cm
2
trong khuôn thép thành bán sản phẩm
có màu xám sáng trông như đá.
Micalec được dùng làm buồng dập hồ quang trong máy cắt điện, tay nắm cách điện,
phích cắm, các giá đèn công suất lớn, bảng panen trong kỹ thuật vô tuyến điện

2.4.3.7. Thủy tinh
Thủy tinh là vật liệu vô cơ có kết cấu vô định hình dạng nhiệt dẻo (chất mà khi nung
nóng chảy, dần dần mềm ra, bắt đầu loang ra và dần dần trở nên trạng thái lỏng, khi làm lạnh,
nó dần dần rắn lại và ta không thể phát hiện thấy một dấu vết nào của tinh thể ở chỗ vỡ của
chúng).
Thủy tinh là hỗn hợp phức tạp của các loại oxyt như: Na
2
O, K
2
O, CaO, BaO, PbO,
ZnO, Al
2
O
3
,, SiO
2
, P

2
O
5
, trong đó thành phần chủ yếu là SiO
2
.
Tính chất của thủy tinh phụ thuộc nhiều vào thành phần các oxyt và quá trình gia công
nhiệt của nó. Theo công dụng, có các loại thủy tinh như sau:
 Thuỷ tinh tụ điện: loại thủy tinh này được dùng làm điện môi trong các tụ điện
(thường là tụ dùng trong các bộ lọc cao thế, trong các máy phát điện áp xung kích và
các mạch dao động cao tần).
 Thủy tinh định vị: dùng để chế tạo sứ cách điện: sứ đỡ, sứ xuyên, sứ chuỗi.
 Thủy tinh làm đèn chiếu sáng: dùng làm bóng hoặc làm chân của các đèn chiếu
sáng. Yêu cầu của loại thủy tinh này là phải có tính liên kết với kim loại.
 Men thủy tinh: là thủy tinh dễ chảy, có màu đục dùng để phủ mặt ngoài các sản
phẩm, có tác dụng bảo vệ chống ăn mòn và làm tăng vẻ đẹp mặt ngoài.
Sợi thủy tinh: là thủy tinh được kéo thành sợi mềm dùng để chế tạo vật liệu dệt
và các mục đích khác nhau. Thuỷ tinh ở dạng tấm là loại vật liệu dòn dễ vỡ nhưng nếu
làm thành sợi càng mảnh thì có độ uốn càng cao nên được dùng để dệt. Từ các sợi
thuỷ tinh có thể dệt thành vải và băng thuỷ tinh. Vải và băng thuỷ tinh làm cách điện
thường dày 0,025  0,28 mm. Sợi thuỷ tinh được dùng làm cách điện cho các cuộn
dây.
Ưu điểm : có tính chịu nhiệt cao, có sức bền tốt, ít hút ẩm so với các sợi hữu cơ khác.
Vì vậy cách điện thuỷ tinh được dùng để làm việc trong môi trường có nhiệt độ và độ
ẩm cao.
Khuyết điểm : ít đàn hồi, độ uốn kém, ít chịu được mài mòn hơn so với sợi hữu cơ. Vì
thế cách điện thuỷ tinh rất dễ bị hỏng khi bị va đập vào mép nhọn.

2.4.3.8. VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN BẰNG GỐM
1. Giới thiệu

Vật liệu gốm sứ cách điện là vật liệu vô cơ, hằng số điện môi rất cao, chịu nóng tốt.
dùng để chế tạo các chi tiết cách điện có hình dáng khác nhau. Nó không bị biến dạng khi
chịu tải trọng cơ trong 1 thời gian dài.
BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆN
ĐOÀN MINH KHOA [ 25]

Trước kia, vật liệu gốm được tạo thành chủ yếu từ đất sét và được nung ở nhiệt độ cao
để được các chi tiết có một số tính chất cần thiết. Hiện nay còn có nhiều vật liệu gốm khác có
hàm lượng đất sét ít, thậm chí không chứa đất sét nữa.
Trong kỹ thuật điện, thường dùng loại gốm cách điện, trong đó loại vật liệu sứ có nhiều
ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật cách điện. Cho đến nay, sứ vẫn là loại vật liệu cách điện
chủ yếu, đặc biệt là cách điện ở điện cao áp.
Vật liệu sứ có thành phần từ: cao lanh (Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O), fenspat (Al
2
O
3
.6SiO
2
.K
2
O
hoặc Al

2
O
3
.6SiO
2
.Na
2
O) và thạch anh (SiO
2
). Chất cao lanh chịu nhiệt, fenspat đảm bảo độ
bền cách điện và thạch anh đảm bảo tính cơ.
Để chế tạo sứ, đem hỗn hợp này nghiền thật nhỏ, khử hết các tạp chất và hòa vào nước
tạo nên một chất dẻo. Khối chất dẻo ấy sau khi đã khử hết nước được đưa vào khuôn theo các
hình dáng, chi tiết mong muốn. Sau đó chúng được tráng men và nung nóng từ từ đến nhiệt
độ khoảng 1300  1350
0
C (nếu dùng cho cao áp cần nhiệt độ nung đến 1300  1410
0
C) trong
thời gian từ 20  70 giờ.
Vì sứ có tính xốp và khi nung nóng, bề mặt của nó không bóng, do đó cần phải tráng men để
các lỗ xốp và các chỗ lõm trên bề mặt sứ được lấp kín sẽ ngăn cản được tính hút ẩm của sứ,
làm cho sứ cách điện có thể làm việc ở ngoài trời. Ngoài ra men còn làm cho mặt ngoài của
sứ đẹp hơn, ít bám bụi, ít bị rò điện và nâng cao được điện áp phóng điện mặt ngoài.
* Những yêu cầu của cách điện bằng sứ:
– Bề dày của lớp sứ không quá dày (trường hợp cần lớp sứ dày người ta gắn các lớp sứ
mỏng lại bằng men sứ hoặc chất kết dính khác).
– Tránh sự thay đổi đột ngột của bề dày lớp sứ, các góc cạnh của sứ cần nhẵn và tròn.
– Nên để cho sứ chịu nén trong quá trình làm việc.
– Cần đảm bảo điện áp phóng điện bề mặt sứ (kể cả phóng điện khô và ướt).

– Điện áp đánh thủng qua bề dày lớp sứ phải nằm trong phạm vi cho phép.

2.Phân loại theo công dụng
Trong kỹ thuật điện, sứ được dùng để chế tạo các loại sứ cách điện cho đường dây tải
điện cao áp và hạ áp, cho các trạm biến áp, các máy cắt điện, dao cách ly, thiết bị chống sét
(chống sét ống, chống sét van) và các chi tiết bằng sứ.
a. Sứ cách điện đường dây:
Sứ đứng: Đảm bảo siết cứng dây dẫn vào những vị trí nhất định của cột, dùng ở U <
35 KV.
Sứ treo: sứ cách điện treo thường gồm hàng chuỗi các bát, Ta nối sứ treo riêng biệt
thành chuỗi dùng để treo và giữ chặt dây dẫn trên các đường dây tải điện điện áp 35kV và
trên 35kV trên không. Số lượng các bát cách điện phụ thuộc vào điện áp đường dây. Cũng có
thể sử dụng ở dạng thanh.
Ví dụ: Đối với đường dây 35 kV: trong chuỗi có 2  3 bát sứ.
Đối với đường dây 110 kV: trong chuỗi có 6  7 bát sứ.
Đối với đường dây 220 kV: trong chuỗi có 12  14 bát sứ.
b. Sứ dùng trong trạm:
Sứ đỡ: có chân đế bằng kim loại (thường là sắt) để bắt chặt vào giá đỡ hoặc tường. Sứ
đỡ dùng để đỡ và giữ chặt các phần dây dẫn trên các cột đường dây tải điện và các dây dẫn,
thanh dẫn trong các trạm biến áp phân phối điện (ở cấp điện áp dưới 35 kV).
Sứ xuyên: dùng để đưa dây dẫn điện cao áp từ trong máy biến áp ra ngoài và làm
cách điện cho dây dẫn qua tường.
c. Sứ dùng trong điện báo điện thoại: Kích thước nhỏ hơn và yêu cầu kém chặt chẽ
hơn sứ đứng.
d. Sứ đặt trên các thiết bị: Có hình dáng và kích thước khác nhau. Quan trọng nhất
là sứ đầu vào (đưa dây dẫn vào trong vỏ hoặc thùng chứa thiết bị bằng kim loại của
MBA, của máy cắt dầu ).
2.1.2. Tính chất của vật liệu dẫn điện 292.1.3. Các tác nhân thiên nhiên và môi trường ảnh hưởng tác động đến tính dẫn điện của vật liệu 302.1.4. Hiệu điện thế tiếp xúc và sức nhiệt động 312.2. TÍNH CHẤT CHUNG CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 322.2.1. Tầm quan trọng của sắt kẽm kim loại của sắt kẽm kim loại và kim loại tổng hợp 322.2.2. Tính chất của sắt kẽm kim loại của sắt kẽm kim loại và kim loại tổng hợp 332.3. NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH CHỌN VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN 332.3.1. Những hư hỏng thường gặp 342.3.2. Cách chọn vật liệu dẫn điện 342.4. MỘT SỐ VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN THÔNG DỤNG 342.4.1. Đồng và kim loại tổng hợp của đồng 342.4.2. Nhôm và kim loại tổng hợp của nhôm 372.4.3. Chì và kim loại tổng hợp của chì 392.4.4. Sắt và kim loại tổng hợp của sắt 402.4.5. Kẽm 412.4.6. Một số sắt kẽm kim loại và hợi kim khác 432.5. HỢP KIM CÓ ĐIỆN TRỞ CAO 462.6. VẬT LIỆU LÀM ĐIỆN TRỞ 472.7. VẬT LIỆU DÙNG LÀM TIẾP ĐIỂM VÀ CỔ GÓP 482.8. LƯỠNG KIM LOẠI 49CH ƯƠNG 4 : VẬT LIỆU DẪN TỪI. KHÁI NIỆM VÀ TÍNH CHẤT VẬT LIỆU TỪ 511. Khái niệm 512. Các đặc thù của vật liệu dẫn từ 513. Các đặc tính của vật liệu dẫn từ 514. Đường cong từ hóa 52II. MẠCH TỪ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH TỪ 531. Các công thức cơ bản 532. Sơ đồ thay thế sửa chữa của mạch từ và tính từ dẫn khe hỏe không khí của mạch từ 543. Mạch từ xoay chiều 574. Mạch từ một chiều 585. Vật liệu sắt từ 586. Các vật liệu sắt từ thông dụng 597. Vật liệu từ có hiệu quả đặc biệt quan trọng 60B ÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 2 ] CHƯƠNG 1 : KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN1. 1. KHÁI NIỆM : Vật liệu điện là tổng thể những vật liệu dùng để sản suất những thiết bị sử dụng trong lĩnhvực ngành điện. Thường được phân ra những vật liệu theo đặc thù, đặc thù và tác dụng củanó, thường là những vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện, vật liệu bán dẫn và vật liệu dẫn từ. 1.2. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ CỦA VẬT LIỆU : Nguyên tử là thành phần cơ bản nhất của vật chất. Mọi vật chất đều được cấu trúc từnguyên tử và phân tử theo quy mô nguyên tử của Bo. Nguyên tử được cấu trúc bởi hạt nhân mang điện tích dương ( gồm proton p và nơtronn ) và những điện tử mang điện tích âm ( electron, ký hiệu là e ) hoạt động xung quanh hạtnhân theo một quỹ đạo xác lập. Nguyên tử : Là phần nhỏ nhất của một phân tử hoàn toàn có thể tham gia phản ứng hoá học, nguyên tửgồm có hạt nhân và lớp vỏ điện tử hình 1.1 – Hạt nhân : gồm có những hạt Proton và Nơrton – Vỏ hạt nhân gồm những electron chuyển độngxung quanh hạt nhân theo quỹ đạo xác lập. Tùy theo mức nguồn năng lượng mà những điện tử được xếpThành lớp. Ở điều kiện kèm theo thông thường, nguyên tử trung hòavề điện, tức là :   ( + ) hạt nhân  =   ( – ) e  Khối lượng của e rất nhỏ : m = 9,1. 10-31 ( Kg ) = 1,601. 10-19 ( C ) Do điện tử có khối lượng rất nhỏ cho nên vì thế độ linh động của vận tốc hoạt động khá cao. Ở một nhiệt độ nhất định, vận tốc hoạt động của electron rất cao. Nếu vì nguyên do nàođó một nguyên tử bị mất điện tử e thì nó trở thành Ion ( + ), còn nếu nguyên tử nhận thêm e thìnó trở thành Ion ( – ). Quá trình biến hóa 1 nguyên tử trung hòa trở thành điện tử tự do hay Ion ( + ) được gọi làquá trình Ion hóa. Để có khái niệm về nguồn năng lượng của điện tử xét trường hợp đơn thuần của nguyên thửHydro, nguyên tử này được cấu trúc từ một proton và một điện tử e ( hình 1.2 ). Khi điện tử hoạt động trên quỹ đạo có nửa đường kính r bao quanh hạt nhân, thì giữa hạtnhân và điện tử e có 2 lực : Lực hút ( lực hướng tâm ) : f ( 1-1 ) và lực ly tâm : fmv ( 1-2 ) trong đó : m – khối lượng của điện tử, v – tốc độ dài của hoạt động trònỞ trạng thái trung hòa, hai lực này bân bằng : f = fhay mv ( 1-3 ) Năng lượng của điện tử sẽ bằng : = T + U ( Động năng T + Thế năng U ) trong đó : T = mv, U = – Hình 1.2. Mô hình nguyên tử HHình 1.1. Cấu tạonguyên tửVỏnguyn tH ạt nhânBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 3 ] Vậy W = T + U = = – hay W = – ( 1-4 ) Biểu thức trên chứng tỏ mỗi điện tử của nguyên tử đều tương ứng với một mức nănglượng nhất định và để chuyển dời nó tới quỹ đạo xa hơn phải cung ứng nguồn năng lượng cho điệntử, Năng lượng của điện tử nhờ vào vào nửa đường kính quỹ đạo hoạt động. Điện tử ngoàicùng có mức nguồn năng lượng thấp nhất do đó dễ bị bứt ra và trở thành trạng thái tự do. Nănglượng phân phối cho điện tử e để nó trở thành trạng thái tự do gọi là nguồn năng lượng Ion hóa ( W ). Để tách một điện tử trở thành trạng thái tự do thì phải cần một nguồn năng lượng W  WKhi W  Wchỉ kích thích xê dịch trong một khoảng chừng thời hạn rất ngắn, những nguyên tử sauđó lại trở lại trạng thái bắt đầu. Năng lượng Ion hóa cung ứng cho nguyên tử hoàn toàn có thể là nguồn năng lượng nhiệt, năng lượngđiện trường hoặc do va chạm, nguồn năng lượng tia tử ngoại, tia cực tím, phóng xạ. trái lại với quy trình Ion hóa là quy trình phối hợp : Nguyên tử + e  Ion ( – ). Ion ( + ) + e  nguyên tử, phân tử trung hòa. 1.3. CẤU TẠO PHÂN TỬ CỦA VẬT LIỆULà phần nhỏ nhất của một chất ở trạng thải tự do nó mang không thiếu những đặc thù, tínhchất của chất đó, trong phân tử những nguyên tử link với nhau bởi link hóa học. Vật chấtđược cấu trúc từ nguyên, phân tử hoặc ion theo những dạng link dưới đây : 1.3.1. Liên kết đồng nhất trịLiên kết này đặc trưng bởi sự kiện là một số ít điện tử đã trở thành chung cho những nguyêntử tham gia hình thành phân tử. Lấy cấu trúc của phân tử clo làm ví dụ : phân tử này gồm 2 nguyên tử clo và như đãbiết, nguyên tử clo có 17 điện tử, trong đó 7 điện tử ở lớp ngoài cùng ( điện tử hoá trị ). Hainguyên tử clo link vững chắc với nhau bằng cách sử dụng chung hai điện tử như trên hình1. 3. Lớp vỏ ngoài cùng của mỗi nguyên tử được bổ trợ thêm một điện tử của nguyên tửkia.          ClCl         ClClPhân tử link đồng hoá trị hoàn toàn có thể là trung tính hoặc cực tính. Phân tử clo thuộc loạitrung tính vì những TT điện tích dương và điện tích dương trùng nhau. Axit clohydric HCl là ví dụ của phân tử cực tính. Các TT điện tích dương và âmcách nhau một khoảng chừng và như vậy phân tử này được xem như một lưỡng cực điện. Tùy theocấu trúc những phân tử đối xứng hay không đối xứng mà chia những phân tử ra làm hai loại : – Phân tử không phân cực : là phân tử mà trọng tâm điện tích âm trùng với trọng tâmđiện tích dương – Phân tử phân cực : là phân tử mà tâm điện tích âm cách trọng tâm điện tích dươngmột khoảng chừng lĐể đặc trưng cho sự phân cực nguời ta dùng mô men lưỡng cực = q. lTrong đó : q : là điện tíchl : có chiều – q đến + q và có độ lớn bằng l ( khoảng cách giữa trọng tâm điện tích dương vàtrọng tâm điện tích âm ) 1.3.2. Liên kết IonHình 1.3. BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 4 ] Liên kết ion được xác lập bởi lực hút giữa những Ion ( + ) và Ion ( – ). Liên kết này chỉ xảy ragiữa những nguyên tử của những nguyên tố hóa học có đặc thù khác nhau. Đặc trưng cho dạng link sắt kẽm kim loại là link giữa những sắt kẽm kim loại và phi kim để tạothành muối, đơn cử là Halogen và sắt kẽm kim loại kiềm gọi là muối Halogen của sắt kẽm kim loại kiềm. Liên kết này khá bền vững và kiên cố. Nên nhiệt độ nóng chảy của những chất có link Ion rất cao. Ví dụ : link giữa Na và Cl trong muối NaCl là link ion ( vì Na co 1 electron lớpngoài cùng cho nên vì thế dễ nhường 1 electron tạo thành Na, Cl có 7 electron ở lớp ngoài cùngcho nên dễ nhận 1 electron tạo thành Cl, hai ion này trái dấu sẽ hút nhau và tạo thành phântử NaCl, muối NaCl có tính hút ẩm tnc = 800C, tsôi < 1450C. Dạng link này lý giải được những đặc thù đặc trưng của sắt kẽm kim loại : - Tính nguyên khối ( rắn ) : Lực hút giữa những ion âm và những điện tử tạo nên tính nguyên khối, sắt kẽm kim loại thường ở dạng mạng tinh thể - Tính dẻo : do sự di dời và trượt lên nhau của những ion - Do sống sót những điện tử tự do nên sắt kẽm kim loại thường có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt cao. 1.3.4. Liên kết VanDecVan : Tương tự như link sắt kẽm kim loại nhưng là link yếu, do vậy nhiệt độ nóng chảy thấp ( Ví dụ : paraphin ). 1.4. NHỮNG KHUYẾT TẬT TRONG CẤU TẠO VẬT RẮN : Thực tế những mạng tinh thể có cấu trúc đồng đều hay không đồng đều, tuy nhiên trongkỹ thuật nguời ta thường sử dụng những những vật liệu có cấu trúc đồng đều. Sự tàn phá cáckết cấu đều và tạo nên những khuyết tật trong vật rắn thường gặp nhiều trong thực tiễn. Nhữngkhuyết tật hoàn toàn có thể được tạo nên bằng sự ngẫu nhiên hay cố ý trong quy trình công nghệ tiên tiến chế tạovật liệu. Khuyết tật trong vật rắn : Là bất kể 1 hiên tượng nào làm cho trường tĩnh điện củamạng tinh thể mất tính chu kỳ luân hồi. Các dạng khuyết tật trong vật rắnthường là : tạp chất, đoạn tầng, khe rãnhKhuyết tật trong vật dẫnthường tạo những đặc thù vậtý đặc biệt quan trọng, được ứng dụngtrong kỹ thuật những vật liệuvà những dụng cụ khác nhauVí dụ : chất bán dẫn n – p, những kim loại tổng hợp điện tử1. 3.3. Liên kết kim loạiLà link trong những sắt kẽm kim loại mà hạt nhân ởcác nút mạng tinh thể. Xung quanh hạt nhân có cácđiện tử link, ngoài những còn có những điện tử tự do. Do đó, sắt kẽm kim loại có đặc thù dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. Khi không kể đến hoạt động nhiệt thì cáchạt ( gồm nguyên tử, phân tử hoặc ion ) ở một vị tríxác định gọi là nút. Các nút được sắp xếp theo mộttrật tự xác lập hợp thành mạng tinh thể. Hình 1.4. Mạng tinh thể lập phương cơản của kim loạiTinh thể lýtưởngChứa tạpchấtChứa lỗtrốngChènnguyên tDịch chuyểnCác tạp chất Lỗ trốngBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 5 ] 1.5. LÝ THUYẾT PHÂN VÙNG NĂNG LƯỢNG VẬT CHẤT : Trên hình 1.5 cho sơ đồ phân bổ vùng nguồn năng lượng của vật rắn ở nhiệt độ tuyệt đối 0K. Mỗi một điện tử đều có một mức nguồn năng lượng nhất định. Các điện tử hóa trị của lớpngoài cùng ở nhiệt độ 0K chúng tập trunglại thành một vùng, gọi là vùng hóa trị hayvùng đầy ( 1 ). Các điện tử tự do có mức năng lượngcao hơn tập hợp lại thành dải tự do gọi làvùng tự do hay vùng dẫn ( 2 ). Giữa vùng đầy và vùng tự do có mộtvùng trống gọi là vùng cấm ( 3 ). Để một điện tử hóa trị ở vùng đầy trở thành trạng thái tự do cần phân phối cho nó mộtnăng lượng W đủ để vượt qua vùng cấm : W   W (  W : nguồn năng lượng vùng cấm ). Khi điện tử từ vùng đầy vượt qua vùng cấm sang vùng tự do nó tham gia vào dòng điệndẫn. Tại vùng đầy sẽ Open những lỗ trống ( tưởng tượng như một điện tích dương ) do điện tửnhảy sang vùng tự do tạo ra. Các lỗ trống liên tục đổi khác vì khi một điện tử của một vị tríbứt ra tạo thành một lỗ trống thì một điện tử của nguyên tử ở vị trí lân cận lại nhảy vào lấpđầy lỗ trống đó và lại tạo ra một lỗ trống mới khác, … cứ như vậy dẫn đến những lỗ trống liêntục được đổi khác tạo thành những cặp “ điện tử lỗ ’ ’ trong vật chất. Khi có ảnh hưởng tác động của củađiện trường những lỗ sẽ hoạt động theo chiều của điện trường giống như những điện tíchdương, còn những điện tử sẽ hoạt động theo chiều ngược lại. Cả hai chuyển đổng này hìnhthành tính dẫn điện của vật chất. Số lượng điện tử trở thành trạng thái tự do tuỳ theo mức độ nguồn năng lượng từ cao xuốngthấp. Dựa vào triết lý phân vùng nguồn năng lượng, người ta chia ra vật liệu kỹ thuật điện thành : vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện và vật cách điện ( chất điện môi ).  Đối với vật liệu cách điện ( hình 1.6 c ) : Vùng dẫn ( 2 ) rất nhỏ. Vùng cấm ( 3 ) rộng tới mức ở điều kiện kèm theo thông thường những điện tử hoá trị tuy được cungcấp thêm nguồn năng lượng của hoạt động nhiệt vẫn không hề chuyển dời tới vùng dẫn ( 2 ) để trởthành tự do. Năng lượng  W của vùng ( 3 ) lớn,  WCĐ = 1,5  vài eVNhư vậy trong điều kiện kèm theo thông thường vật liệu có điện dẫn bằng không ( hoặc nhỏkhông đáng kể ).  Đối với vật liệu bán dẫn có vùng hoá trị ( 1 ) nằm sát hơn vùng dẫn ( 2 ) so vớivật liệu cách điện ( hình 1.6 b ). Năng lượng vùng cấm ( 3 ) lớn hơn so với vật liệu cách điện :  WBD = 1,2  1,5 eV. nên ở điều kiện kèm theo thông thường một số ít điện tử hoá trị trong vùng ( 1 ) với sự tiếp sức của chuyểnđộng nhiệt đã hoàn toàn có thể chuyển tới vùng ( 2 ) để hình thành tính dẫn điện của vật liệu. Vùng tự do ( vùng dẫn ) Vùng cấmVùng đầy ( vùng hoáHình 1.5. Sơ đồ phân bổ vùng nguồn năng lượng của vật rắna ) b ) c ) Hình 1.6 a ) Vật liệu dẫn điện b ) Vật liệu bán dẫn c ) BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 6 ]  Đối với vật liệu dẫn điện ( hình 1.6 a ) : có vùng hoá trị ( 1 ) nằm sát hơn vùng dẫn ( 2 ) sovới vật liệu bán dẫn, với mức nguồn năng lượng vùng cấm :  WDĐ < 0,2 eV. Các điện tử hoá trị trong vùng ( 1 ) hoàn toàn có thể chuyển dời một cách không điều kiện kèm theo tới vùng ( 2 ) và do đó loại vật liệu này có điện dẫn rất cao.  Vật liệu dẫn điện tốt :  W  0.  Vật liệu siêu dẫn :  W < 0. Chú ý : Vật liệu điện không phải cố định và thắt chặt trọn vẹn. Chúng hoàn toàn có thể quy đổi từ vật dẫn sangbán dẫn hoặc cách điện hoặc ngược lại tùy thuộc vào nguồn năng lượng ảnh hưởng tác động giữa chúng hayphụ thuộc vào điều kiện kèm theo tác động ảnh hưởng của môi trường tự nhiên. Ở điều kiện kèm theo này hoàn toàn có thể là vật cách điệnnhưng ở điều kiện kèm theo khác nó lại trở thành vật dẫn điện. Ngoài cách phân loại vật liệu nêu trên, dựa vào độ từ thẩm  người ta còn phân loại vậtliệu theo từ tính. Những chất có độ từ thẩm :  > 1 : gọi là vật liệu thuận từ.  < 1 : gọi là vật liệu nghịch từ.  >> 1 : gọi là vật liệu dẫn từ. 2. PHÂN LOẠI VẬT LIỆU ĐIỆN : 2.1. Phân loại theo năng lực dẫn điện : 1. Điện môi : là chất có vùng cấm lớn đến mức ở điều kiện kèm theo thông thường sự dẫn điệnbằng điện tử không xảy ra. Các điện tử hóa trị tuy được phân phối thêm nguồn năng lượng củachuyển động nhiệt vẫn không hề duy chuyển tới vùng tự do để tham gia vào dòng điện dẫn. Chiều rộng vùng cấm của điện môi  W nằm trong khoảng chừng từ 1,5 đến vài điện tử von ( eV ). 2. Bán dẫn : Là chất có vùng cấm hẹp hơn so với điện môi, vùng này hoàn toàn có thể đổi khác nhờ tác độngnăng lượng từ bên ngoài. Chiều rộng vùng cấm chất bán dẫn bé (  W = 0,5 – 1,5 eV ), do đó ởnhiệt độ thông thường một số ít điện tử hóa trị ở vùng đầy được tiếp sức của hoạt động nhiệtcó thể vận động và di chuyển tới vùng tự do để tham gia vào dòng điện dẫn. 3. Vật dẫn : Là chất có vùng tự do nằm sát với vùng đầy thậm chí còn hoàn toàn có thể chồng lên vùng đầy (  W < 0,2 eV ). Vật dẫn điện có số lượng điện tử tự do lớn, ở nhiệt độ thông thường những điện tử hóatrị trong vùng đầy hoàn toàn có thể chuyển sang vùng tự do rất thuận tiện, dưới tính năng của lực điệntrường những điện từ này tham gia vào dòng điện dẫn, chính vì thế vật dẫn có tính dẫn điện tốt. 2.2. Phân loại theo từ tínhNguyên nhân đa phần của vật liệu gây nên từ tính là do những điện tích chuyển độngngầm theo quĩ đạo kín tạo nên những dòng điện vòng. Cụ thể hơn đó là do sự quay của cácđiện tử xung quanh trục của chúng – spin điện đử và sự quay theo quĩ đạo của những điện tửtrong nguyên tử. - Các điện tử hoạt động xung quanh hạt nhân tạo nên dòng điện cơ bản mà nó đượcđặc trưng bởi mômen từ M. Mône từ M tính bằng tích của dòng điện cơ bản với một diện tíchS được số lượng giới hạn bởi đường viền cơ bản : M = i. SChiều véc tơ M được xác lập theo quy tắc vặn nútchai. hình 1.7 và theo phương thẳng góc với diện tích quy hoạnh S.Mômen từ của vật thể là tác dụng tổng hợp của tấtcả những mômen từ cơ bản đã nêu trên. - Ngoài những mômen quĩ đạo đã nêu trên, những điện tử nàycòn quay xung quanh những trục của nó, do đóình 1. Biểu diễn chiềuBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 7 ] còn tạo nên những mômen gọi là mômen Spin. Các spin này đóng vai trò quan trọng trong việctừ hóa vật liệu sắt từ. - Khi nhiệt độ dưới nhiệt độ curri, việc hình thành những dòng xoay chiều này có thểnhìn thấy được bằng mắt thường, được gọi là vùng từ tính, vùng này trở nên song song thẳnghàng cùng một hướng. Như vậy vật liệu sắt từ bộc lộ hầu hết sự phân cực từ hóa tự phátkhi không có những từ trường đặt bên ngoài. - Qúa trình từ hóa của vật liệu sắt từ dưới tính năng của từ trường ngoài dẫn đến làmtăng những khu vực mà mômen từ của nó tạo góc nhỏ nhất với hướng của từ trường, giảmkích cỡ những vùng khác và sắp xếp thẳng hàng những mômen từ tính theo hướng từ trường bênngoài. Sự bão hòa từ tính sẽ đạt được khi nào sự tănglên của khu vực dùng từ lại và mômen từ tính của tấtcả những phần tinh thể nhỏ nhất đựợc từ tính hóa tưhsinh trở thành cùng hướng theo hướng của từ trường - Khi từ hóa dọc theo cạnh hình khối, nó mởrộng theo hướng đường chéo, nghĩa là co lại theohướng từ hóa, hiện tượng kỳ lạ đó gọi là hiện tường từ gião. 1 - Sắt đặc biệt quan trọng tinh khiết2 - Sắt tinh khiết ( 99,98 % Fe ) 3 - Sắt kỹ thuật tinh khiết ( 99,92 % Fe ) 4 - Pecmanlôi ( 78 % Ni ) 5 - S - Niken6 - Hợp kim Sắt - Niken ( 26 % Ni ) Theo từ tính người ta phân vật liệu thành nghịc từ, thuận từ và dẫn từ1. Nghịch từ : là những chất có độ từ thẩm  < 1 và không phụ thuộc vào vào cường độ từ trường bênngoài. Loại này gồm có Hyđro, những khí hiếm, hầu hết những hợp chất hữu cơ, muối mỏ và những sắt kẽm kim loại như : đồng, kẽm, bạc, vàng, thủy ngân2. Thuận từ : là những chất có độ từ thẩm  > 1 và cũng không nhờ vào vào cường độ từtrường bên ngoài. Loại này gồm có oxy, nitơ oxit, muối sắt, những muối coban và niken, kimloại kiềm, nhôm, bạch kim3. Chất dẫn từ : là những chất có  > 1 và phụ thuộc vào vào cường độ từ trường bên ngoài. Loạinày gồm có : sắt, niken, coban, và những kim loại tổng hợp của chúng kim loại tổng hợp crom và mangan2. 3. Phân loại theo trạng thái vật thể – Vật liệu điện theo trạng thái vật rắn – Vật liệu điện theo trạng thái vật lỏng – Vật liệu điện theo trạng thái the khiCÂU HỎI CHƯƠNG 11. Trình bày cấu trúc nguyên tử, phân tử, phân biệt chất trung tính và chất cực tính ? 2. Trình bày nguyên do gây ra những khyết tật trong vật rắn ? 3. Phân loại vật liệu theo triết lý phân vùng nguồn năng lượng của vật chất4. Tính lực hút hướng tâm và lực hút ly tâm một nguyên tử biết m = 9,1. 10-31 ( Kg ) q1, 601. 10-19 ( C ), v = 1,26. 10 m / s5. Tính năng lượng một nguyên tử biết m = 9,1. 10-31 ( Kg ), q = 1,601. 10-19 ( C ), v = 1,24. 10 m / s6. Trình bày cách phân loại vật liệu điện ? Hình 1.9. Đường cong từ hóa của vật liệu sắt từHinh 1.8 Hướng từ hóa khó và dễ trong đơn tinh thể SắtBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 8 ] CHƯƠNG 2V ẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN2. 1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN : 2.1.1 KHÁI NIỆM : Vật liệu làm cách điện ( còn gọi là chất điện môi ) là những chất mà trong điều kiện kèm theo bìnhthường điện tích Open ở đâu thì ở nguyên ở chỗ đó, tức là ở điều kiện kèm theo thông thường, điệnmôi là vật liệu không dẫn điện, điện dẫn  của chúng bằng không hoặc nhỏ không đáng kể. Vật liệu cách điện có vai trò quan trọng và được sử dụng thoáng rộng trong kỹ thuật điện, Việc nghiên cứu và điều tra vật liệu cách điện để tìm hiểu và khám phá những đặc thù, đặc thù, để từ đó lựa chọn chophù hợp. 2.1.2. PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN : 2.1.2. 1. Phân loại theo trạng thái vật lýTheo trạng thái vật lý, có : Vật liệu cách điện thể khí, Vật liệu cách điện thể lỏng, Vật liệu cách điện thể rắn. Vật liệu cách điện thể khí và thể lỏng luôn luôn phải sử dụng với vật liệu cách điện ởthể rắn thì mới hình thành được cách điện vì những thành phần sắt kẽm kim loại không hề giữ chặt đượctrong không khí. Vật liệu cách điện rắn còn được phân thành những nhóm : cứng, đàn hồi, có sợi, băng, màng mỏng mảnh. Ở giữa thể lỏng và thể rắn còn có một thể trung gian gọi là thể mềm nhão như : những vậtliệu có tính bôi trơn, những loại sơn tẩm. 2.1.2. 2. Phân loại theo thành phần hóa học1. Vật liệu cách điện hữu cơ : chia thành hai nhóm : nhóm có nguồn gốc trong thiên nhiênvà nhóm tự tạo.  Nhóm có nguồn gốc trong vạn vật thiên nhiên sử dụng những hợp chất cơ bản có trong thiênnhiên, hoặc giữ nguyên thành phần hóa học như : cao su đặc, lụa, phíp, xenluloit,  Nhóm tự tạo thường được gọi là nhựa tự tạo gồm có : nhựa phênol, nhựa amino, nhựa polyeste, nhựa epoxy, xilicon, polyetylen, vinyl, polyamit, 2. Vật liệu cách điện vô cơ : gồm những chất khí, những chất lỏng không cháy, những loại vật liệurắn như gốm, sứ, thủy tinh, mica, amiăng2. 1.2.3. Phân loại theo tính chịu nhiệtPhân loại theo tính chịu nhiệt là sự phân loại cơ bản, thông dụng vật liệu cách điện dùngtrong kỹ thuật điện. Khi lựa chọn vật liệu cách điện, tiên phong cần biết vật liệu có tính chịunhiệt theo cấp nào. Người ta đã phân vật liệu theo tính chịu nhiệt như bảng 3.2. Bảng 2.2 Cấp cáchđiệnNhiệt độcho phépC ) Các vật liệu cách điện chủ yếuY 90G iấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su đặc, gỗ và những vật liệu tương tự như khôngtẩm nhựa, những loại nhựa polyetylen, PVC, polistinol, anilin, abomitA 105G iấy, vải sợi, lụa trong dầu, nhựa polyeste, cao su đặc tự tạo, cácloại sơn cách điện có dầu làm khôE 120N hựa tráng Polyvinylphocman, poliamit, epoxi. Giấy ép hoặc vảiép có nhựa phendfocmandehit ( gọi chung là Bakelit giấy ). NhựaBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 9 ] Melaminfocmandehit có chất động xenlulo. Vải có tẩm thấmPolyamit. Nhựa Polyamit. Nhựa Phênol-Phurphurol có độnxenlulo. B 130N hựa Polyeste, amiang, mica, thủy tinh có chất độn. Sơn cáchđiện có dầu làm khô dùng ở những bộ phận tiếp xúc với không khí. Sơn cách điện alkit, sơn cách điện từ nhựa phênol. NhựaPhênolPhurol có chất độn khoáng, nhựa epoxi, sợi thủy tinh, nhựa Melaminfocmandehit. F 155 Sợi amiang, sợi thủy tinh có chất kết dínhH 180 Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dínhC > 180M ica không có chất kết dính, thủy tinh, sứ, Polytetraflotylen, Polymonoclortrifloetylen. 2.2. TÍNH CHẤT CHUNG CỦA VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆNKhi lựa chọn, sử dụng vật liệu cách điện cần phải quan tâm đến không những những phẩmchất cách điện của nó mà còn phải xem xét tính không thay đổi của những phẩm chất này dưới cáctác dụng cơ học, hóa lý học, công dụng của môi trường tự nhiên xung quanh, gọi chung là những điềukiện quản lý và vận hành ảnh hưởng tác động đến vật liệu cách điện. Dưới tác động ảnh hưởng của điều kiện kèm theo quản lý và vận hành, tínhchất của vật liệu cách điện bị giảm sút liên tục, người ta gọi đó là sự lão hóa vật liệu cáchđiện. Do vậy, tuổi thọ của vật liệu cách điện sẽ rất khác nhau trong những điều kiện kèm theo khácnhau. Nên cần phải điều tra và nghiên cứu về đặc thù cơ lý hoá, nhiệt của vật liệu cách điện để có thểngăn cản quy trình lão hoá, nâng cao tuổi thọ của vật liệu cách điện. 2.2.1. Tính hút ẩm của vật liệu cách điệnCác vật liệu cách điện với mức độ khác nhau đều hoàn toàn có thể hút ẩm ( hút hơi nước từ môitrường không khí ) và thấm ẩm ( cho hơi nước xuyên qua ). Nước là loại điện môi cực tínhmạnh, hằng số điện môi tương đối  = 80  81, độ điện dẫn  = 10-5  10-6 ( 1 / cm ) nên khi vậtliệu cách điện bị ngấm ẩm thì phẩm chất cách điện bị giảm sút trầm trọng. Hơi ẩm trong không khí còn hoàn toàn có thể ngưng tụ trên mặt phẳng điện môi, đó là nguyên nhânkhiến cho điện áp phóng điện mặt phẳng có trị số rất thấp so với điện áp đánh thủng. 1. Độ ẩm của không khíTrong không khí luôn chứa hơi ẩm, lượng ẩm trong không khí được xác lập bởi thamsố gọi là nhiệt độ của không khí. Độ ẩm gồm có nhiệt độ tuyệt đối và nhiệt độ tương đối. a. Độ ẩm tuyệt đối : Độ ẩm tuyệt đối là khối lượng hơi nước trong 1 đơn vị chức năng thể tích không khí ( g / m ). Ởnhiệt độ xác lập, nhiệt độ tuyệt đối không thểvượt qua mmax ( mmaxđược gọi là nhiệt độ bão hoà ). Nếu khối lượng nước nhiều hơn giá trị mmaxthìhơi nước sẽ rơi xuống dưới dạng sương. b. Độ ẩm tương đối, Độ ẩm tương đối là tỷ số :  % = max. 100 % ( 3-12 ) Hình 3.6. Quan hệ giữa nhiệt độ bào hoà mmaxtheo nhiệt độ10 20 30 40 50908070605040302010 – 10-20 Max ( g / cmt ( C ) BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 10 ] Ở trạng thái bão hòa của hơi nước trong không khí sẽ có  % = 100 %. Thường những ẩmkế chỉ cho số liệu về nhiệt độ tương đối  % nên khi cần xác lập nhiệt độ tuyệt đối sẽ phải tínhtheo công thức : m = 100 max ( 3-13 ) và do mmaxlà hàm của nhiệt độ môi trường tự nhiên không khí ( t ) nên m = f (  %, t ). Như vậy, từ những số liệu về nhiệt độ tương đối và nhiệt độ của không khí hoàn toàn có thể xấc địnhđược nhiệt độ tuyệt đối m ( bằng cách thống kê giám sát, tra bảng số, đồ thị ). Theo quy ước quốc tế, điều kiện kèm theo khí hậu chuẩn của không khí được qui định : Áp suất p = 760 mmHg. Nhiệt độ t = 20C. Độ ẩm tuyệt đối m = 11 g / m ( nhiệt độ tương đối  % khoảng chừng 60  70 % ). Khí hậu Nước Ta khác xa với khí hậu chuẩn. Khí hậu Nước Ta thuộc vùng khí hậunhiệt đới. Ở miền Bắc, nhiệt độ trung bình hàng năm là 22,7 C, nhiệt độ cực lớn hoàn toàn có thể đạt tới42, 8C. Độ ẩm liên tục cao là một trong những đặc thù điển hình nổi bật của khí hậu nước ta. Độẩm tuyệt đối trung bình hàng năm ở đồng bằng Bắc bộ là m = 24  26 g / m, trong những thánghè hoàn toàn có thể lên tới 30  33 g / mvà trong những tháng mùa đông cũng đến hơn cả 13  17 g / mét vuông. Độ ẩm của vật liệu  Độ ẩm của vật liệu  là lượng hơi nước trong một đơn vị chức năng khối lượng của vật liệu. Khi đặt mẫu vật liệu cách điện trong thiên nhiên và môi trường không khí có nhiệt độ  % và nhiệt độ tC ) thì sau một thời hạn nhất định, nhiệt độ của vật liệu  sẽ đạt tới số lượng giới hạn được gọi là độẩm cân đối (  cb ). Nếu mẫu vật liệu vốn khô ráo được đặt trong môi trường tự nhiên không khí ẩm ( vật liệu có độẩm khởi đầu  <  cb ) thì vật liệu sẽ bị ẩm, nghĩa là nó hút hơi ẩm trong không khí khiến chođộ ẩm sẽ tăng dần tới trị số cân đối  cbnhư đường 1 trên hình 3.7 ( vật liệu bị ngấm ẩm ). Đối với vật liệu xốp, loại vật liệu có năng lực hút ẩm rất mạnh, người ta đưa ra độ ẩmquy ước. Đó là trị số  cbkhi vật liệu được đặt trong không khí ở điều kiện kèm theo khí hậu chuẩn. 3. Tính thấm ẩmTính thấm ẩm là năng lực cho hơi ẩm xuyên thấu qua vật liệu cách điện. Khi vật liệu bịthấm ẩm thì tính năng cách điện của nó giảm :   (   ),  , tg    Eđt . Nếu vật liệu không thấm nước sẽ hấp thụ trên mặt phẳng một lượng nước hoặc hơi nước. Căn cứ vào góc biên dính nước  của giọt nước trên bề mặt phẳng của vật liệu ( hình 3.6 ), người ta chia vật liệu cách điện hấp phụ tốt và hấp phụ yếu.  < 90 : vật liệu hấp phụ tốt ( hình 3.8 a ).  > 90 : vật liệu hấp phụ yếu ( hình 3.8 b ). t ( h ) 1 ( vật liệu ngấm ẩm ) Hình 3.72 ( vật liệu sấy khô ) cbNgược lại, khi mẫu vật liệu đã bẩm trầm trọng ( có nhiệt độ ban đầucb ) thì nhiệt độ mẫu sẽ giảm tới trị sốcbnhư đường 2 trên hình 3.7. ( vậtliệu sấy khô ). a ) b ) Hình 3.8 BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 11 ] Vật liệu hấp phụ tốt sẽ dễ bị phóng điện, dòng dò lớn do   (   ). Sự hấp phụ của vậtliệu cách điện phụ thuộc vào vào loại vật liệu, cấu trúc vật liệu, áp suất, nhiệt độ, nhiệt độ, của môitrường. 4. Nhận xétQua nghiên cứu và phân tích, ta thấy rằng tính hút ẩm của vật liệu cách điện không những phụ thuộcvào cấu trúc và loại vật liệu mà nó còn phụ thuộc vào vào nhiệt độ, áp suất, nhiệt độ của môitrường thao tác. Nó sẽ làm đổi khác đặc thù bắt đầu của vật liệu dẫn đến lão hóa và làmgiảm phẩm chất cách điện của vật liệu, tg  , hoàn toàn có thể dẫn đến phá hỏng cách điện. Đặc biệt làđối với những vật liệu cách điện ở thể rắn. Để hạn chế nguy cơ tiềm ẩn do hơi ẩm so với vật liệu cách điện cần sử dụng những giải pháp sau đây :  Sấy khô và sấy trong chân không để hơi ẩm thoát ra bên ngoài.  Tẩm những loại vật liệu xốp bằng sơn cách điện. Sơn tẩm lấp đầy những lỗ xốp khiến chohơi ẩm một mặt thoát ra bên ngoài, mặt khác làm tăng phẩm chất cách điện của vậtliệu.  Quét lên mặt phẳng những vật liệu rắn lớp sơn phủ nhằm mục đích ngăn ngừa hơi ẩm lọt vào bêntrong.  Tăng mặt phẳng điện môi, liên tục vệ sinh mặt phẳng vật liệu cách điện, tránh bụi bẩnbám vào làm tăng năng lực thấm ẩm hoàn toàn có thể gây phóng điện trên mặt phẳng. 2.2.2 Tính chất cơ học của vật liệu cách điệnTrong nhiều trường hợp thực tiễn, vật liệu cách điện còn phải chịu tải cơ học, do đó khinghiên cứu vật liệu cách điện cần xét đến đặc thù cơ học của nó. Khác với vật liệu dẫn điện sắt kẽm kim loại có độ bền kéo, nénvà uốnhầu như gầnbằng nhau, còn vật liệu cách điện, những tham số trên chênh lệch nhau khá xa. Căn cứ những độbền này, người ta thống kê giám sát, sản xuất cách điện tương thích với năng lực chịu lực tốt nhất của nó. Ví dụ : Thuỷ tinh có độ bền nén = 2.10 kG / cmtrong khi độ bền kéo = 5.10 kG / cm. Vì thế thuỷ tinh thường được dùng vật liệu cách điện đỡ. Ngoài ra, khi chọn vật liệu cách điện cũng cần phải xét đến năng lực chịu va đập, độrắn, độ co và giãn theo nhiệt của vật liệu. Đặc biệt chú ý quan tâm khi gắn những loại vật liệu cách điện vớinhau cần phải chọn vật liệu có thông số co và giãn vì nhiệt gần bằng nhau. 2.2.3. Tính hóa học của vật liệu cách điệnTính chịu nhiệt của vật liệu cách điện là năng lực chịu công dụng của nhiệt độ cao và sựthay đổi bất thần của nhiệt độ. Mỗi loại vật liệu cách điện chỉ chịu được một nhiệt độ nhấtđịnh ( tức là có độ bền chịu nhiệt độ nhất định ). Độ bền chịu nhiệt được xác lập theo nhiệtđộ làm đổi khác tính năng của vật liệu cách điện. Đối với vật liệu cách điện vô cơ, độ bền chịu nhiệt được bộc lộ bằng nhiệt độ mà nóbắt đầu có sự đổi khác rõ ràng những phẩm chất cách điện như tổn hao tg  tăng, điện trở cách điệngiảm sútĐối với vật liệu cách điện hữu cơ, độ bền chịu nhiệt là nhiệt độ gây nên những biến dạngcơ học, những biến dạng này đương nhiên sẽ dẫn đến sự suy giảm những phẩm chất cách điệncủa nó. Về mặt hóa học, nhiệt độ tăng sẽ dẫn đến vận tốc của những phản ứng hóa học xảy ra trongvật liệu cách điện tăng ( thực nghiệm cho thấy vận tốc phản ứng hóa học tăng dạng hàm mũtheo nhiệt độ ). Vì vậy, sự giảm sút phẩm chất cách điện của vật liệu ngày càng tăng rất mạnh khinhiệt độ tăng quá mức được cho phép. Bởi thế, ủy ban kỹ thuật điện quốc tế IEC ( International Electrical Commission ) đãphân loại vật liệu cách điện theo nhiệt độ thao tác lớn nhất được cho phép ( đã nêu ở bảng 3.2 ). 2.3. HIỆN TƯỢNG ĐÁNH THỦNG ĐIỆN MÔI VÀ ĐỘ BỀN CÁCH ĐIỆNBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 12 ] 2.3.1. Khái niệm về điện trườngSở dĩ những điện tích có tính năng lực tương tác với nhau vì điện tích tạo ra trong khônggian quanh nó một điện trường. Để đặc trưng cho sự mạnh yếu của điện trường, người ta đưa ra khái niệm cường độđiện trường E : E =, ( V / m ) ( 3-1 ) trong đó : F : lực điện công dụng lên điện tích thử tại điểm ta xét ( N ). q : điện tích thử dương ( C ). Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lý đặc trưng cho điện trường vềphương diện công dụng lực, được đo bằng thương số của lực điện trường tính năng lên mộtđiện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử đó. 2.3.2. Điện môiĐiện môi là những chất không không dẫn điện vì trong điện môi không có hoặc có rấtít những điện tích tự do. Hằng số điện môi : từ công thứcD = . . E ( 3-2 ) D : là cảm ứng điện thường gọi là véc tơ di dời điện tíchE : là điện trường  : là hằng số điện môi : hằng số điện môi trong chân không  = 1/4 . 9.1011 ( F / m ) Trong chân không – thực tiễn – trong không khíD = . E ( 3-3 ) Còn trong thiên nhiên và môi trường có hằng số điện môi  thìD = . . E ( 3-4 ) Khi ta đặt giữa hai điện cực một tấm cách điện hình 3.1 thì có sự khác nhau giữa điện trườngtrong không khí và điện trường trong tấm cách điện. Trong không khí số đường sức điệntrường và số đường di dời bằng nhau, và từ công thức ( 3-3 ) điện trường là : E = D /  ( 3-5 ) Trong cách điện C có hằng số điện môi , điênh trường giảm tỷ suất nghịc với . Trênhình 3.1 cho thấy với  = 3 số đường sức điện trường bằng 1 /  = 1/3 số đường sức trong khôngkhí. Điện tích di dời đến mặt phẳng của cách điện C, thì một số ít điện tích bị giữ lại, còn lạisố điện tích tự do hoạt động qua được cách điện. Số điện tích tự do này tạo ra điện trườngtrong cách điện. Nếu khe hở Elà điện trường trong không khí theo công thức ( 3.3 ) ta có 😀 = . E = ECòn trong cách điện C với hằng số điện môi , thì điện trường giảm  lần tức làE = E /  2.3.3. Đặc điểm điện môi đặt trong điện trườngHình 3.1. Tấm cách điện nằmBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 13 ] Khác với sắt kẽm kim loại và những chất điện phân, trong điện môi không có những hạt mang điện tựdo. Sự phân bổ điện tích âm và điện tích dương trong phân tử thường đối xứng, những trọng tâmđiện tích dương và điện tích âm trùng nhau. Người ta gọi những phân tử đó là loại phân tửkhông phân cực. Khi đặt điện môi thuộc loại không phân cực trong điện trường ( hình 3.2 ), điện trường sẽchuyển những phân tử thành những lưỡng cực điện. Các lưỡng cực điện đầu dương hướng về phíacực âm của điện trường, đầu âm hướng về phía cực dương của điện trường. Kết quả là trongđiện môi hình thành điện trường mới gọi là điện trường phân cực E, ngược chiều với điệntrường ngoài. Cường độ điện trường phân cực Enhỏ hơn cường độ điện trường ngoài Engnên cường độ điện trường tổng hợp E trong chất điện môi có chiều cùng với chiều của điệntrường ngoài và có trị số cường độ điện trường nhỏ hơn cường độ điện trường ngoài chotrước. Nếu cường độ điện trường trong chân không là Ethì khi đặt điện môi vào, cường độđiện trường sẽ là : E = ( 3-6 ) – gọi là hằng số điện môi tương đối của chất điện môi. Tuy nhiên khi điện môi đặt trong điện trường thì có những biến hóa cơ bản khi đó điện môichịu tính năng của cường độ điện trường E được xác lập như sau : E  ( 3-7 ) Trong đó : U là điện áp đặt lên hai cực điện môih là chiều dầy khối điện môiĐiện môi trong điện trường phụ thuộc vào vào : – Cường độ điện trường ( mạnh, yếu, xoay chiều, một chiều ) – Thời gían điện môi nằm trong điện trường ( dài, ngắn ) – Yếu tố môi trường tự nhiên : nhiệt độ, nhiệt độ, áp suất … Về cơ bản dưới tính năng của điện trường hoàn toàn có thể xảy ra bốn hiện tượng kỳ lạ cơ bản sau : – Sự dẫn điện của điện môi – Sự phân cực điện môi – Tổn hao điện môi – Phóng thủng điện môi2. 3.4. Độ bền cách điệnTrong điện môi có lẫn tạp chất có năng lực tạo ra 1 số ít điện tử tự do. Trong điều kiệnbình thường độ dẫn điện của điện môi rất thấp, dòng điện qua điện môi gọi là dòng điện rò, trị số rất bé. Khi cường độ điện trường đủ lớn, lực tĩnh điện công dụng lên điện tử, hoàn toàn có thể bứt điện tửra khỏi mối link với hạt nhân trở thành điện tử tự do. Độ dẫn điện của điện môi tăng lên. Dòng điện qua điện môi tăng lên bất ngờ đột ngột, điện môi trở thành vật dẫn. Đó là hiện tượng kỳ lạ đánhthủng cách điện. ngHình 3.2 Sự phân cực của điện môiHình 3.3. Điện môi khi đặttrong điện trườngBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 14 ] Cường độ điện trường đủu để gây ra hiện tượng kỳ lạ đánh thủng điện môi gọi là cường độđánh thủng Eđt. Điện môi có Eđtcàng lớn thì độ bền cách điện càng tốt. Vì thế cường độ đánhthủng được gọi là độ bền cách điện. Cường độ đánh thủng của điện môi phụ thuộc vào vào trạng thái của vật liệu cách điện như : nhiệt độ, nhiệt độ, công dụng của những tia bức xạ, Để bảo vệ cho điện môi làm việc tốt, cường độ điện trường đặt vào điện môi khôngvượt quá trị số số lượng giới hạn gọi là cường độ được cho phép Ecp. Thông thường chọn trị số Ecpnhỏ hơnđttừ hai đến ba lần : đt = katcp ( 3-9 ) ( kat – thông số bảo đảm an toàn, thường lấy kat = 2-3 ). Căn cứ vào độ dày ( d ) của điện môi hoàn toàn có thể xác lập trị số điện áp đánh thủng Uđtvàđiện áp được cho phép Ucpcủa thiết bị : đt = Eđt. d ( 3-10 ) cp = Ecp. d ( 3-11 ) Ví dụ : Xác định điện áp được cho phép và điện áp đánh thủng của một tấm cáctông cáchđiện có bề dày d = 0,15 cm áp sát vào hai điện cực, cho biết thông số bảo đảm an toàn bằng 3. GiảiTra bảng ( 3-1 ), được cường độ đánh thủng của cáctông cách điện lấy trung bình Eđt = 100 kV / cm. Ta có điện áp đánh thủng theo ( 3-10 ) : đt = Eđt. d = 100. 0,15 = 15 kVĐiện áp được cho phép : Ucp = Uđt / kat = 15/3 = 5 kVBảng 3.1 thông số kỹ thuật đặc trưng của một số ít vật liệu cách điện thường gặp. Vật liệu Eđt, kV / cm,  cmGiấy tẩm dầu100  2503,6 Không khí 30 1V ảI sơn10040010111013Đá hoa3050101011Paraphin200  250 2  2,2 1016  1017P olietylen 500 2,251014  1016C ao su15020010131014Thủy tinh100  150 6  101014T hủy tinh hữu cơ40050010141016Vải thủy tinh300  400 3  45.1013 Mica500  10005,45. 101014D ầu Xovon 150 5,35. 10145.1015 Dầu biến áp501802, 510141015S ứ150  2005,510151016 Ebonit600  800 3  3,5 101010C áctông cách điện80  120 3  3,5 101110132.3.5. Độ bền nhiệt : Là năng lực chịu đựng của điện môi mà không bị hư hỏng khi có tác động ảnh hưởng nhiệt thayđổi bất ngờ đột ngột.  Đối với điện môi vô cơ, độ bền nhiệt là nhiệt độ khởi đầu cósự biến hóa đặc thù điện.  Đối với điện môi hữu cơ, độ bền nhiệt là nhiệt độ khởi đầu có sự biến dạng cơ khi kéo, nén …  Đối với điện môi lỏng, độ bền nhiệt biểu hiện ở nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ cháy. 2.4. MỘT SỐ VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN THỒNG DỤNG2. 4.1 VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN THỂ KHÍ2. 4.1.1. Không khíBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 15 ] Trong số vật liệu cách điện ở thể khí vừa nêu, thứ nhất phải kể đến không khí bởi nóđược sử dụng rất thoáng đãng để làm cách điện trong những thiết bị điện, phối hợp với chất cáchđiện rắn và lỏng, trong 1 số ít trường hợp nó là cách điện đa phần ( Ví dụ : đường dây tải điệntrên không ). Nếu lấy cường độ cách điện của không khí là đơn vị chức năng thì 1 số ít loại khí đượcdùng trong kỹ thuật điện cho ở bảng 3.3 Bảng 3.3 Tính chất Khôg khí NCOTỷ trọng 1 0,97 1,52 0,07 Hệ số tản nhiệt 1 1,03 1,13 1,51 Cường độ cách điện 1 1,00 0,90 0,60 Nhận xét : Đa số chất khí có cường độ cách điện kém hơn không khí tuy nhiên chúngvẫn được sử dụng nhiều : Ví dụ : Nvì nó không có oxi nên nó không bị oxi hóa những kim loạitiếp xúc với nó. Trong thực tiễn điện áp đánh thủng của không khí được xác lập như sau : Với U xoaychiều có f = 50 Hz thì cứ 1 cm khoảng cách không khí chịu được 3,2 đến 3,5 Kv ( ứng vớitrường hợp điện trường rất không giống hệt ) như vậy khoảng cách a thiết yếu để khỏi bịđánh thủng là : 2,3 a  cm ( 3-14 ) 2.4.1. 2. Sunfua haxaflo ( SF6 ) SF6 còn có tên gọi êlêgaz là chất khí nặng hơn không khí 5 lần, hóa lỏng ở nhiệt độ – 18C. Ở trạng thái thông thường, SF6 không mùi, không vị, không độc, không ăn mòn, khôngcháy và rất trơ. Cường độ cách điện của nó cao hơn cường độ cách điện của không khí 2  3 lần, có độ không thay đổi cao, có năng lực dập tắt hồ quang tốt. Nó được dùng làm thiên nhiên và môi trường cách điện đa phần trong những máy cắt cao áp, trung áp. Ngoài ra còn được dùng trong tụ điện, cáp điện lực, …. Tuy nhiên, khi sử dụng cần quan tâm : SFlà khí tự phục sinh. Đó là do khí hấp thụ những điệntử tự do do hồ quang tạo ra làm ion hóa khí. Các ion tái hợp lại tạo khí SF6. Không phải tấtcả ion và nguyên tử tự do tái hợp lại, vì thế khí SF6 bị hồ quang tạo nên những mẫu sản phẩm độchại, thường là sunfua. Sau nhiều lần thao tác khí có mùi trứng thối, nếu có mùi này cần triển khai những bước sau :  Tháo khí khỏi thiết bị.  Mở cửa, thông gió cưỡng bức.  Tách những loại sản phẩm hồ quang ( thể rắn ) trước khi đưa vào thiết bị  Các mẫu sản phẩm hồ quang phải chứa trong thùng chất dẻo và đặt trong thùng kín để đảmbảo bảo đảm an toàn. 2.4.1. 3. Nitơ ( NNitơ nhiều lúc được dùng để thay không khí trong những tụ điện khí do nó có cường độcách điện gần không khí ( Nếu lấy cường độ cách điện của không khí là 1 thì của Nitơ cũngkhoảng gần 1 ). Mặt khác, vì nó không chứa oxy Onên không có hiện tượng kỳ lạ oxyt hóa cáckim loại nó tiếp xúc. 2.4.1. 4. Hyđrô ( HHydro là một loại khí rất nhẹ ( nếu lấy tỷ trọng của không khí là 1 thì tỷ trọng của Hlà0, 07 ) lại có thông số tản nhiệt cao ( nếu không khí 1 thì Hlà 1,51 ) vì vậy nó được dùng nhiềuđể làm mát những máy điện thay cho không khí. Do không có oxy nên nó sẽ làm chậm được tốcđộ lão hóa vật liệu cách điện hữu cơ và khử được sự cố cháy cuộn dây khi có ngắn mạch ởbên trong máy điện. Khi thao tác trong thiên nhiên và môi trường Hcách điện, chổi than được cải thiệnhơn. BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 16 ] Song khi dùng Hđể cách điện cần phải bọc kín máy điện lại và phải giữ cho áp suấtcủa khí Hlớn hơn áp suất khí quyển để không cho không khí lọt vào tránh xảy ra cháy nổ. 2.4.1. 5. Các khí khácNgoài những khí trên người ta còn dùng những khí như Argon, Nêon, hơi thủy ngân, hơiNatri, trong những dụng cụ chân không. Chẳng hạn những loại đèn điện dùng chiếu sáng trongkỹ thuật và đời sống hoạt động và sinh hoạt. 2.4.2. VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN Ở THỂ LỎNG2. 4.2.1. Dầu máy biến ápDầu máy biến áp là hỗn hợp của cacbua hyđrô ở thể lỏng, có sắc tố khác nhau. Loại dầu này được dùng trong những máy biến áp với mục tiêu :  Lấp kín những lỗ xốp của vật liệu cách điện sợi, lấp kín những khoảng trống giữa những cuộndây, giữa những cuộn dây và vỏ để làm tăng năng lực cách điện của vật liệu.  Cải thiện điều kiện kèm theo tản nhiệt do tổn hao hiệu suất trong cuộn dây và lõi máy biến áp ( dầu tản nhiệt tốt hơn không khí trung bình khoảng chừng 28 lần ).  Ngoài ra, dầu máy biến áp còn được dùng trong những máy cắt điện có dầu, tụ điện, cápđiện lực, – Dầu biến thế có ưu điểm sau : + / Độ bền cách điện cao : khoảng chừng 160 kV / cm với dầu mới + / Hằng số điện môi  = 2,2  2,3 gần bằng 50% điện môi chất rắn + / Sau khi đánh thủng, năng lực cách điện năng lực cách điện của dầu phụ hồi trở lại. + / Có thể xâm nhập vào những khe rãnh hẹp, vừa có công dụng cách điện vừa có tác dụnglàm mát. + / Cỏ thể sử dụng làm môi trường tự nhiên dập tắt hồ quang trong MCĐ ( máy cắt dầu hiệnnay ít dùng ) – Dầu biến thế có điểm yếu kém sau : + / Khả năng cách điện của dầu biến hóa lớn khi dầu bị bẩn, sợi bông, giấy nước, muộithan … Với dầu MBA sạch, độ bền cách điện : 20-25 kV / mm, nhưng nếu hàm lượng nước trong dầulớn hơn 0,05 % thì độ bền cách điện chỉ còn 4-5 kV / mm. + / Khi có nhiệt độ cao, dầu có sự biến hóa về hóa học, sự biến hóa đó là hạn chế, đó làsự hóa già của dầu. + / Dễ nổ, dễ cháy. – Dầu biến thế có những đặc thù sau : + / Điện trở suất lớn 1014 – 1016  cm + / Hằng số điện môi  = 2,2  2,3 gần bằng 50% điện môi chất rắn + / Nhiệt độ thao tác ở chính sách dài hạn 90 – 95C không bị hóa già nhiều + / Độ bền cách điện rất caoQuy định cường độ cách điện và tổn hao điện môi ở những cấp điện áp : Tiêu chuẩn về cường độ cách điện của dầu máy biến áp ở những cấp điện áp cho ở bảng 3.4 Bảng 3.4 Cấp điện áp ( kV ) Cường độ cách điện của dầumới ( kV / mm ) Cường độ cách điện của dầutrong quản lý và vận hành ( kV / mm ) Đến 6 kV 12 86 kV35 kV12 10T rên 35 kV 16 14N ước, khí ẩm có ảnh hưởng tác động nhiều đến cường độ cách điện của dầu. Càng xấu hơn nữa khitrong dầu có những sợi vải, giấy là những vật liệu dễ hút ẩm. BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 17 ] Vì vậy nếu tác dụng thí nghiệm thấp hơn những trị số nêu ở bảng 3.3 thì cần phải sửa chữa thay thế dầuhoặc lọc và tái sinh. + / Tổn hao điện môi bé : tg  không được vượt quá 0,003 khi ở nhiệt độ 20C. tg  không được vượt quá 0,025 khi ở nhiệt độ 70C. Độ nhớt cũng quan trong so với năng lực làm mát của dầu biến thế < 6,63 E ( Engler ) ởnhiệt độ là 20 C hoặc < 1,8 E ở nhiệt độ 50 ) ( ( 3-15 ) : thời hạn chảy của 200 ml dầu ở nhiệt độ thí nghiệm : thời hạn chảy của 200 ml nước cất ở nhiệt độ 20 Đường kính lỗ chaỷ  = 2,8 mm, chiều dài lỗ chảy l = 2 mm vật liệu là thép trắng + / Nhiệt độ chớp cháy : là nhiệt độ tối thiểu tại dó ngọn lửa Open khi hơi dầu tiếpxúc với ngọn lửa trẵn sau đó lại tắt ngay gọi là nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ chớp cháy củadầu MBA > 135 C + / Trị số áxit ( mg KOH / G dầu ) hàm lượng nước : Nhỏ hơn pháp luật tùy tường loạidầu. Trong quy trình quản lý và vận hành, dầu thường bị sấu đi, phẩm chất của nó giảm đó là sự giàcuỗi của dầu. Khi dầu bị già cuỗi, thương có mầu tối hoặc đặc, đó là dầu hình thành nhiềumàng keo, nhựa hắc ín … vận tốc lão hóa của dầu tăng khi – Có sự xâm nhập của không khí lỏng : ẩm, ôxi … – Có nhiệt độ cao – Có tiếp xúc với những kim lọai : Đồng, sắt, chì … Khi dầu bị gìà cỗi, để dùng lại thì phải tái sinh nó bằng cacg lọc và hắp thụ nhằm mục đích loại bỏnước và tạp chất – Việc lọc được triển khai trong những trường hợp : trước khi cho dầu mới vào TB hay khiphát hiện trong dầu có nước cặn hay những chỉ tiêu kỹ thuật vươt quá pháp luật. – Để lọc bỏ nước người ta dùng phương páhp lọc ly tâm để lọc bỏ cặn người ta dùnggiấy lọc, để lọc những thành phần khác người ta dùng những chất hấp thụ như : Siliccagen – kiềm, Siliccagen – cao lanh … – Xác định điện áp đánh thủng : + / Trường hợp điện trường giống hệt ( hai điện cực phẳng hoặc điện cực trụ và điệncực phẳng ) ) ( 25.40 kVaUđt ( 3-16 ) a : là khoảng chừng cách điện cực với a = 3 – 40 cm và nửa đường kính điện cực hình trụlớn hơn 25 cm + / Trường hợp điện trường rất không như nhau ( giữa hai điện cực nhọn ) ) ( 40 kVaUđt ( 3-17 ) + / Trường hợp điện trường không như nhau ( điện cực nhọn và điện cực phẳng ) ) ( 19 kVaUđt ( 3-18 ) – Một số điểm cần quan tâm khi sử dụng dầu máy biến ápa. Các yếu tố tác động ảnh hưởng đến sự lão hóa của dầu : Trong quy trình quản lý và vận hành, dầu thường bị xấu đi, phẩm chất cách điện của nó giảm. Đó làsự lão hóa của dầu. Khi dầu bị lão hóa thường có màu tối và đặc, điều đó là do trong dầuhình thành nhiều keo, nhựa, hắc ín gọi chung là bị nhiễm bẩn trong quy trình quản lý và vận hành. Tốcđộ lão hóa của dầu tăng nhanh khi : BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 18 ]  Không khí xâm nhập vào dầu, Trong không khí chứa nhiều hơi nước và dầu lại rất nhạy cảm với nhiệt độ. Mặt khác, quátrình lão hóa của dầu còn tương quan đến sự oxyt hóa bởi oxy có trong không khí.  Nhiệt độ cao. Dầu có sự đổi khác về hóa, sự biến hóa này có hại và tạo bọt trong dầu, làm cho độ nhớtgiảm và làm nghẹt những khe hở trong cuộn dây và trong những bộ phận của máy biến áp.  Tiếp xúc với ánh sáng, một số ít sắt kẽm kim loại như Cu, Fe, Pb và 1 số ít hóa chất khác cótác dụng như chất xúc tác của sự lão hóa dầu khi dầu tiếp xúc với ánh sáng. b. Biện pháp khắc phục lão hóa dầu : Để giảm sự lão hóa dầu máy biến áp, cần có cách làm hạn chế những yếu tố ảnh hưởng tác động đãnêu ở trên trong quy trình sử dụng, làm tăng tuổi thọ thiết bị. Khi dầu đã bị lão hoá, hoàn toàn có thể thay thế sửa chữa dầu mới hoặc muốn sử dụng lại cần phải tái sinh lại nó ( tức là khử những loại sản phẩm do sự già cỗi cách điện sinh ra và Phục hồi đặc thù bắt đầu ). Trong việc tái sinh dầu, hoàn toàn có thể dùng những giải pháp :  Lọc bằng xiphông nhiệt.  Dùng những hỗn hợp hay những chất hấp thụ để tái sinh như : hỗn hợp axit sunfuaric-kiềm-caolanh, hỗn hợp axit sunfuaric-caolanh, hỗn hợp silicagen-kiềm, hỗn hợp silicagen-caolanh. 3.8.2. Dầu tổng hợpDầu máy biến áp đã nêu ở trên có nhiều ưu điểm : hoàn toàn có thể sản xuất với giá tiền rẻ, saukhi bị đánh thủng do lão hóa, năng lực cách điện hoàn toàn có thể phục sinh trở lại. Khi được làm sạchtốt thì tg  bé nên cường độ cách điện cao ( hoàn toàn có thể đạt tới 200  250 kV / cm ). Tuy nhiên, nócũng có một số ít khuyết điểm, đó là : dễ cháy, khi cháy phát sinh khói đen, hơi bốc lên hòa lẫnvới không khí làm thành hỗn hợp nổ, ít không thay đổi hóa học khi nhiệt độ cao và tiếp xúc vớikhông khí, hằng số điện môi nhỏ (  = 2,2  2,5 tương tự 50% vật liệu cách điện rắn ). Vì vậy, trong những năm gần đây, người ta đã nghiên cứu và điều tra, sản xuất được những loại dầu tổnghợp có 1 số ít đặc thù tốt hơn so với dầu mỏ. 1. Dầu Xôvôn : Loại này là do sự clo hóa cacbua, nghĩa là thay bớt một số ít nguyên tử H bằngnguyên tử Cl. Dầu Xôvôn là do sự clo hóa cacbua hyđro điphanyl ( C1210thay 5 nguyên tử Cl được12Cl ). Ở nhiệt độ thông thường và tần số thấp, hằng số điện môi của nó  = 5 ( nghĩa là lớn hơndầu mỏ khoảng chừng 2 lần ) và quan hệ với nhiệt độ không thay đổi hơn so với dầu mỏ khi đặt trong điệntrường. Vì hằng số  lớn hơn dầu máy biến áp nên dầu Xôvôn thường được dùng thay cho dầumáy biến áp để làm điện môi trong những tụ điện. Lúc đó, thể tích của tụ hoàn toàn có thể giảm đi 2 lầnmà hiệu suất phản kháng không đổi. Dầu Xôvôn cũng có một số ít điểm yếu kém : độ nhớt lớn, khó xâm nhập vào những khe, rãnhhẹp nên không dùng được trong những máy biến áp và đắt hơn dầu mỏ nhiều. 2. Dầu Xôtôn : Dầu Xôtôn là dầu Xôvôn được pha loãng bằng triclobenzen CClđể có thểsử dụng được trong những máy biến áp. Song cũng như dầu Xôvôn, nó chịu nhiệt độ tốt nhưngkhông dùng trong những máy cắt điện có dầu vì khi bị huỳnh quang đốt cháy sinh ra nhiều bồhóng ăn mòn sắt kẽm kim loại. Mặt khác nó rất ô nhiễm so với con người. 3.8.3. Dầu thực vậtNgoài dầu mỏ và dầu tổng hợp, người ta còn dùng dầu thực vật làm vật liệu cách điện. Dầu thực vật được lấy từ 1 số ít loại cây trong vạn vật thiên nhiên. BI GING VT LIU INON MINH KHOA [ 19 ] 1. Du t khụ ( du gai ) L loi du m di tỏc dng nhit, ỏnh sỏng v tip xỳc vi khụng khớ, nú s chuynsang trng thỏi rn cú cng cỏch in cao v cú th chu c tỏc dng ca dung mụi. Skhụ ca nú khụng phi l do s bc hi ca dung mụi m l mt quỏ trỡnh phc tp cú liờnquan n s hp th mt lng oxy, vỡ th trng lng ca nú tng lờn khi khụ. Cú th dựng loi du ny ngõm tm cỏc cun dõy trong cỏc mỏy in v thit b in. 2. Du thu duLoi ny khụng phi l du t khụ, nú khụ rt chm hoc khụng khụ nờn khụng cú giacụng húa hc. Thng c dựng tm giy t in. 2.4.3. VT LIU CCH IN TH RN2. 4.3.1. VT LIU SI1. S v ngun gc ca nú * Si ( X ) l vt liu m ton b hoc ch yu c cu to bng cỏc phn t nh v di.bn c v do khỏ cao, sn xut thun tin, r tin. bn in vdn in khụng cao, hỳt m cao. * Ngun gc : – Phn ln l vt liu gc hu c gm cú : + Vt liu gc thc vt ( g, bụng, giy ch yu l xenlulụ ) + Vt liu gc ng vt ( t, len ) + X nhõn to : Thu c bng cỏch ch bin hoỏ hc nguyờn liu x thiờnnhiờn ch yu l xenlulụ. + X tng hp : Sn xut t cỏc polyme tng hp. – Ngoi ra cũn cú x vụ c : Trờn c s mica, x thu tinh. 2. Vt liu dtc ch to t cỏc loi x di lm vi, bng cỏch in. Nú cú bn ccao hn giy tm nhng t tin v cú bn in nh hn. Vi v bng thng dựng bov phn cỏch in ch yu ca mỏy in v thit b in chng tỏc dng c t phớa ngoi. Núcũn dựng sn xut vi sn cỏch in ( ú l vi c tm sn va cú bn c va cúbn in cao ) dựng lm cỏch in trong mỏy in v thit b in, trong cỏc sn phm cỏp3. Vật liệu sợiVật liệu sợi đợc dùng nhiều trong nghành nghề dịch vụ KTĐ và vô tuyến điện. Vật liệu sợi cchia ra làm hai nhóm : Vật liệu sợi hữu cơVật liệu sợi vô cơ nh amiăng, sợi thuỷ tinh. * Vật liệu sợi hữu cơ : Nguyên liệu là những loại thực vật nh gỗ, giấy bông, sợi ; động vật hoang dã nh tơi tằm, gầnđây ngời ta còn dùng vật liệu sợi có gốc là vật liệu tổng hợp. Đặc điểm của vật liệu sợi hữu cơ là rất xốp, hút ẩm mạnh nên đặc thù điện khôngcao. Để nâng cao cờng độ cách điện thì phải dùng giải pháp sấy và tẩm, biệnpháp này không trọn vẹn làm mất đặc tính hút ẩm và những lỗ nhỏ trong vật liệu rấtbé thờng khoảng chừng 10-8 cm, do đó sơn và prafin không lấp đợc hết những lỗ đó nênnớc vẫn lọt vào đợc. Tuy vậy giải pháp tẩm còn có tính năng nâng cao tính dẫnnhiệt và giả năng lực ion hoá không khí trong lỗ xốp và nâng cao đợc độ bền cơgiới của vật liệu. Sau đây ta xét một số ít loại vật liều sợi thờng dùng : 2.4.3. 2. Vt liu cỏch in g, giyBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 20 ] Vật liệu cách điện gỗ, giấy là vật liệu có nguồn gốc từ xenlulo ( sợi thực vật ) có côngthức phân tử ( C101. GỗĐặc điểm riêng của nó là nhờ vào vào yếu tố tuổi thọ, loại gỗ, vị trí mọc, gỗ có độbền có giới cao, ứng suất kéo δk = ( 700 ÷ 1300 kg / cmNhược điểm : hút ẩm manh nên cường độ cách điện giảm và làm cho gỗ dễ cong, dễmục và dễ cháy … Gỗ là loại vật liệu dễ gia công và sau khi gia công xong, để nâng cao cường độ cáchđiện người ta thường tẩm bằng parafin ( Hyđro cacbon no C2n + 2 với n = 10  36 ), dầu gai, nhựa và dầu máy biến áp ( tăng 1,5  2 lần so với khi chưa tẩm ). Trong kỹ thuật điện, gỗ được dùng để làm cầu truyền động của dao cách ly và máy cắt điện, những cụ thể đỡ và gắn trong máy biến áp, làm nêm trong rãnh những máy điện, cột và xà củađường dây tải điện, đường dây thông tin. 2. Giấy và vật liệu có đặc thù gần với nóa. Giấy : Là laoij vật liệu sợi ngắn, thành phần hầu hết của giấy là xenlulo vì nó đượcchế tạo từ gỗ. Tùy theo tác dụng của nó trong kỹ thuật điện, người ta chia ra làm hai loại : giấy tụ điện và giấy cáp.  Giấy tụ điện : Là loại giấy dùng làm điện môi trong tụ điện giấy. Giấy cách điệndùng trong tụ điện khác với những loại giấy cách điện khác là rất mỏng dính ( 0,007  0,022 mm ), thường thao tác ở cường độ rất cao và nhiệt độ khoảng chừng 70  100C nên yên cầu phẩm chấtcủa giấy rất cao, để tụ điện được bảo đảm an toàn với cường độ điện trường cao thì giấy tụ điện phảiđồng nhất và không có tạp chất. Giá thành loại giấy này rất cao.  Giấy cáp : Thường có độ dày khoảng chừng 0,08  0,17 mm, dùng làm cách điện củacáp điện lực, cáp thông tin. Đối với giấy cáp cần quan tâm đến sức bền cơ giới và số lần xoắn mànó hoàn toàn có thể chịu được. Nhìn chung, để thao tác được bảo vệ, những loại giấy này đều phải tẩm dầu hoặc hỗnhợp dầu-nhựa thông. b. Vật liệu gần giống giấy :  Cát tông : dùng trong kỹ thuật điện và cũng được sản xuất từ sợi thực vật như giấynhưng có độ dày lớn hơn. Có hai loại giấy những tông : – Loại dùng trong không khí có độ rắn và đặc tính cao, được sử dụng lót rãnh những máyđiện, vỏ cuộn dây, tấm đệm. – Loại dùng trong dầu : mềm hơn những tông dùng trong không khí và hoàn toàn có thể thấm dầu. Tùy theo độ dày nhu yếu của loại những tông này mà được sản xuất thành cuộn ( 0,1  0,8 mm ) hoặc thành tấm ( 1  3 mm ).  Vải sơn : là vải ( bông hoặc lụa ) được tẩm bằng sơn dầu. Vải có tính năng về mặtcơ, còn lớp sơn có tính năng về mặt cách điện. Vải sơn được dùng để cách điện trong cácmáy điện, những thiết bị khác và cáp  Vật liệu dệt : Dùng trong cách điện có nguồn gốc là Xenlulo, có độ bền hơn giấy, khi nhiệt độ tăng thì cường độ cách điệ giảm nhanh hơn giấy ( vì có rất nhiều lỗ nhỏ ). Gồm : a /. Bó sợi ( Do nhiều loại vải se lại ) : Sợi dùng để sản xuất là sợi thực vật như : bông, sợiđộng vật như tơ tàm hoặc những sợi tổng hợp. b /. Băng vải : Thường dùng dưới dạng tẩm sơn và dùng để cách điện là hầu hết trongcác máy điện và chống va chạm cơ giới cho cuộn dây máy điện. c /. Tơ tự nhiên và tơ tự tạo : BI GING VT LIU INON MINH KHOA [ 21 ] – T t nhiờn : ly t kộn tm, Si t cú ng kớnh hiu dng 0.01 – 0.015 mm, vi t nythỡ cỏch in s mng hn vi, chu cn tỏc dng ca m, cng c gi cao vdp hn vi nhng t tin nờn ớt c dựng. – T nhõn to : Gũm cac t Visco v t Axeta : loi ny d hũa tan trong dung mụi thớchhp, T Visco cú tớnh cỏch in kộm hn vi, Cũn t Axeta thỡ tt hn t t nhiờn. d /. Vi sn : c ch to t vi bụng hay bng la c tm bng sn du hay snBitum. Vi cú tỏc dng v sc bn cũn thỡ nõng cao cng chc thng cỏch in. 2.4.3. 3. AMIAN – XI MNG AMING : Aming : L nhúm khoỏng vt cú cu trỳc x, x cng di cht lng cng tt vcng t tin. Nú chu c nhit cao, si Amiang d un, cú th tỏch thnh si nh hocộp thnh tm, núng chy nhit 1500C nhng tớnh cỏch in khụng cao, khụng dựng lmcỏch in cao ỏp, cao tn. Gm : Giấy amiang làm bằng amiăng tẩm nhựa silicone chịu nhiệt đến 200C, chịu axitbazow và dầu dùng làm cách điện biến áp khô. Giấy amiăng-mica làm bằng mica dán lên giấy amiăng đợc sử dụng làm cáchđiện trong trờng hợp yên cầu co tính không cao mà yên cầu tính chịu nhiệt và tínhchất cách điện cao nh trong cuộn dây điện trở, thành phần đốt nóng. Xi mng Amian : L cht do c ộp ngui. Thnh phn ca nú l nhng cht vục, cht n l amian, kt dớnh l xi mng. Sn xut thnh tm, ng. Cú c tớnh c khụng tiv chu c nhit cao, chng c tỏc dng ca tia la v h quang => dựng lm bngphõn phi v tm chn ngn cỏch cỏc bung dp h quang. Vỡ c tớnh cỏch inkhụng cao nờn khi dựng lm cỏch in phi tm. 2.4.3. 4. SN V HP CHT CCH IN1. Khỏi nim : Sn l dung dch keo ca nha bitum ( bitum l nhúm vt liu thuc loi vụ nh hỡnhgm hn hp phc tp ca cacbua hyro v mt ớt oxy, lu hunh ), du khụ v cỏc cht tto nờn gc sn trong dung mụi bay hi. Khi sn c sy khụ thỡ dung mụi s bay hi cũngc sn s chuyn sang trng thỏi rn to nờn mng sn. Hp cht khỏc vi sn ch thnh phn ca nú khụng cú dung mụi. Nú gm cỏc loinha, bi tum, sỏp du trng thỏi u nu nú l cht rn thỡ trc lỳc em dựng ngita un núng nú lờn thu c 1 cht cú nht khỏ thp. 2. Sn : – Sn tm : Dựng sn, tm nhng cht cỏch in xp v c bit l cỏch indng x ( giy, vi, si, cỏch in ca dõy qun mỏy in v thit b in ). Khi c tm chtcỏch in cú in ỏp ỏnh thng cao hn, tớnh chu nhit cao, tớnh thm m gim i, tớnh chc tt hn. Sau khi tm cht cỏch in hu c ớt b nh hng ụxy hoỏ ca khụng khớ vỡ vytớnh chu núng tng lờn. – Sn ph ( sn bo v ) : Dựng to trờn b mt ca vt c quột sn 1 lp mngnhn búng, gim bỏm bi, chu m trờn mt c quột sn v bn v c hc. Quột sn nylờn cỏch in rn xp ci thin c tớnh ca cht cỏch in ú ( tng in ỏp phúng in bmt v in tr b mt, chng hi m, gim c tớnh bỏm bi, ng thi lm cho b mtngoi p hn ). Cú 1 s loi sn ph ( Emay ) dựng quột trc tip lờn kim loi nhm to ratrờn b mt ca nú 1 lp cỏch in ( cỏch in ca dõy emay, cỏc lỏ tụn silic ) + Men mu cng c xp vo loi sn ph : L nhng loi sn trong ú cú cha cỏc chtsc t ( thng l cỏc oxit kim loi ) lm cho sn cú mu, tng cng c gii v tớnh dnnhit. BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 22 ] + Sơn bán dẫn cũng là 1 loại men màu đặc biệt quan trọng, được dùng trong những bộ dây của máy điện cáđiện áp cao nhằm mục đích làm cho điện trường phân bổ đều hơn dọc bó dây đặc biệ là những chổ bẻgốc của những bối dây. + Sơn men bảo vệ sắt kẽm kim loại : được dùng để quét lên những lá thép, dùng làm gông từ trog cácmáy điện, MBA để cách điện và chống ăn mòn. – Sơn dán : Dùng để dán những vật liệu cách điện rắn lại với nhau hoặc gắn vật liệu cáchđiện vào sắt kẽm kim loại. Ngoài những đặc tính thiết yếu cho sơn cách điện nó còn phải có lực bámdính cao, hút ẩm ít và có tính cách điện cao. * Theo chính sách sấy sơn được chia thành 2 loại : Sơn sấy nóng : ( dùng dung môi sôi ở nhiệt độ cao ) là loại sơn lâu khô ở nhiệt độ thấp, phải sấy khô ở nhiệt độ > 1000C. Sơn sấy nguội : ( dùng dung môi dễ bay hơi ) khô khá nhanh và tốt trong không khí ởnhiệt độ trong phòng. * Một số loại sơn cách điện quan trọng : Sơn nhựa, sơn Bakêlit, sơn Polyclovinyl, sơnPolistirol, sơn cánh kiến, sơn xenlulo, sơn dầu, Sơn dầu nhựa … 3. Hợp chất cách điện : Gồm 2 nhóm chính là : hợp chất tẩm và hợp chất làm đầy, dùng để tẩm và làm đầycác lỗ trống giữa những cụ thể khác nhau trong thiết bị điện, giữa những mối nối nhằm mục đích bảo vệchất cách điện chống ẩm và chống tính năng của những chất có hoạt tính hoá học, tăng cườngđiện áp phóng điện, triển khai xong điều kiện kèm theo toả nhiệt hoàn toàn có thể làm tăng hiệu suất của những thiếtbị. 4. Tẩm sấy cách điện : – Mục đích : Nhằm tạo ra trên mặt phẳng lớp cách điện và trong thiết bị 1 lớp cách điện tốt hơnnhằm tăng tuổi thọ của những thiết bị điện. – Trước khi tẩm chất cách điện cần đem sấy khô cẩn trọng. Sau khi sơn tẩm cần đem sấy khôlần nữa để vô hiệu dung môi. Nếu là sơn nhiệt cứng thì cần nhiệt luyện để làm rắn màng sơn. 2.4.3. 5 Điện môi sáp và hổn hợp cách điện : 1. Điện môi sáp : Dùng trong kỹ thuật vô tuyến điện, có màu trắng hoặc vàng tươi, làchất cách điện rắn, dễ nõng chảy và dễ cháy, độ bền cơ thấp, ít hút ẩm, khi đông đặc thì co lạikhá nhiều. 1.1 Parafin : Thuộc vật liệu trung tính có cấu trúc tinh thể, nhiệt độ nóng chảy 52 c, cònở nhiệt độ thông thường thì không thay đổi về mặt hoá học, ở nhiệt độ cao dễ bị oxi hóa, không hòatan trong nước và rượu, được dùng tẩm giấy tụ điện, cáp và một số ít vật liệu Xenlulo. 1.2. Xêrêzin : Thuộc vật liệu trung tính có cấu trúc tinh thể, nhiệt độ nóng chảy 75 c, có điện trở suất lớn hơn điện trở suất Parafin. 1.3 Vazelin : Ở nhiệt độ thông thường là một chất nưa lỏng, là hỗn hợp của Cacbuahyđrô lỏng và rắn. Dùng để tẩm giấy tự nhiên. 2. Hỗn hợp cách điện : Gồm hỗn hợp : Bitum, Sáp, Xenlulo. Khi đun nóng đến nhiệt độ cao sẽ chuyển sang trạngthái lỏng và khi để nguội thì đông lại. Để nâng cao đặc thù của hỗn hợp người ta thêm vàocác chất phụ như : bột thạch anh, bột đá tan. Theo hiệu quả gồm hai loại : 2.1. Loại để tẩm : Để nâng cao cường độ chọc thủng cách điện của một số ít vật liệu cótính hút ẩm cao, người ta thường dùng Bitum có nhiệt độ mềm cao để sản xuất hỗn hợp. Dùngđể tẩm những cuộnn dây Stato của máy phát điện ( không dùng tẩm cuộn dây Roto ). 2.2 loại để ngâm : Để lắp những chi tiết cụ thể của những khe hở giữa những cụ thể khác nhau trong thiết bị điện đểnâng cao điện áp phóng điện, tăng năng lực chịu nhiệt và chống ẩmBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐỒN MINH KHOA [ 23 ] – Sợi bông axetanhydrit hay cotopa có tính hút ẩm bằng 50% sợi bông thường, có khảnăng chòu nhiệt và cách điện tốt hơn ; dùng làm cách điện cuộn dây biến thế, cách điệndây dẫn ở những TT điện thoại cảm ứng. – Sợi poliamit ( có hai loại : sợi nylon và sợi perlon ) chòu axit, bazơ ; không bò oxi hoá ; cóthể chòu đến nhiệt độ 120 – 150C ; có cơ tính tốt, bền, dẽo, chòu ma sát ; dùng làm cáchđiện cho cáp điện. – Sợi thuỷ tinh có độ bền cách điện cao ; có tính trơn láng thường sử dụng với nhựa silicon, nhựa teflon ; dùng làm cách điện cho những cuộn dây. 2.4.3. 6. Mica và mẫu sản phẩm gốc micaMica là loại vật liệu khống sản cách điện rất quan trọng, bởi nó có nhiều đặc thù tốtnhư : cường độ cách điện, tính chịu nhiệt, chịu ẩm rất tốt so với những vật liệu khác. Ngồi ra, mica có cường độ cơ giới, độ uốn cao nên nó được sử dụng để làm cách điện trong những thiếtbị quan trọng, đặc biệt quan trọng để làm cách điện của những máy điện có điện thế cao, cơng suất lớn vàlàm điện mơi của tụ điện. Trong vạn vật thiên nhiên, mica ở dạng tinh thể, hoàn toàn có thể bóc thành từng miếng mỏng dính. Theo thànhphần hóa học, mica được chia thành hai loại :  Mica mutscơvit có thành phần biểu lộ bằng cơng thức : KO. 3A l. 6S iO. 2HO, ởdạng mỏng dính trong suốt khơng màu ( màu trắng ) hoặc có màu hồng hoặc xanh, bề mặtnhẵn và bóng, độ bền cơ giới cao, tổn hao điện mơi tg  nhỏ.  Mica flogopit : với thành phần KO. 6M gO. Al. 6S iO. 2HO, có màu vàng sáng, nâuhoặc xanh lá cây, đơi khi cả màu đen, mặt phẳng sù sì, có đường vân chằng chịt. So sánh theo đặc thù về điện thì loại mica mutscơvit có tính năng điện mơi tốt hơn loạimica flogopit. Ngồi ra nó còn rắn hơn, chắc hơn, đàn hồi và dễ uốn hơn so với loại micaflogopit. Tuy nhiên, ở nhiệt độ 600  700C, mutscơvit đã bị mất nước tinh thể, mất tính trong suốtvà trở nên dòn ( hóa vơi ). Còn flogơppit thì đến 900  1000C vẫn còn giữ ngun được cáctính năng, trừ năng lực cách điện thì đến 700  800C đã mất hẳn. Khi mica bị nóng lên đến nhiệt độ nào đó thì nước trong mica khởi đầu bốc hơi. Khi đó, mica khơng còn trong suốt, độ dày của nó tăng lên ( do bị phồng ) và những đặc thù cơ điện sẽgiảm. Mica chảy ở nhiệt độ khoảng chừng 1250  1300C. Khơng được sử dụng mica trong dầu vì nósẽ bị phân huỷ và nhão ra. Mica được sử dụng hầu hết để làm cách điện cổ góp và cách điện những cuộn dây trongmáy điện. Ngồi ra nó còn được dùng trong kỹ thuật vơ tuyến để làm những tụ điện và những chitiết cách điện trong thiết bị vơ tuyếnGần đây, để nâng cao phẩm chất cách điện của mica, người ta đã sản xuất được mica nhântạo có cấu trúc giống mica tự nhiên nhưng chịu nhiệt tốt hơn, có nguồn gốc từ mica, đó là : micanit và micalec. 1. MicanitMicanit là do mica dán lên những vật liệu sợi ( giấy hoặc vải ) bằng keo hoặc nhựa. Micanitcó ưu điểm hơn so với mica thuần túy ở chỗ : nhẹ hơn, chịu nén tốt hơn, ít cứng hơn cho nêndễ gia cơng hơn, khơng có bọt khí do đó, độ bền cách điện lớn hơn. Tùy theo thành phần và cơng dụng, người ta có những loại micanit khác nhau :  Micanit dùng cho vành góp máy điện : ở dạng tấm cứng, được đặt xen vào giữacác phiến đồng của vành góp trong máy điện để cách điện giữa những phiến ấy.  Micanit dùng để tạo hình : ở nhiệt độ thông thường, loại micanit này cứng nhưngkhi đốt nóng lại hoàn toàn có thể dập được theo một hình dáng nào đó mà nó vẫn giữngun sau khi nguội hẳn. Loại micanit này được dùng để sản xuất vòng đệm củaBÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 24 ] vành góp ( lớp cách điện giữa những vành góp và trục của máy điện, khung cuộndây, ).  Micanit dùng để đệm lót : Loại này dùng để làm những tấm lót cách điện theonhững những hình dạng khác nhau và dùng làm vòng đệm ( long đen ).  Micanit mềm : Loại này uốn được ở nhiệt độ thông thường, dùng làm lớp cách điệntrong những rãnh máy điện và những thiết bị điện khác để cách điện giữa những cuộn dâydẫn điện với vỏ máy và giữa những phần dẫn điện với nhau. 2. Micalec : Là loại vật liệu gốc mica có phẩm chất rất cao, tính chịu nhiệt, năng lực chịu vađập và chịu hồ quang tốt, có tổn hao điện môi nhỏ ( nhỏ hơn so với vật liệu sứ cách điện từ 4  5 lần ). Thành phần của micalec gồm 60 % mica và 40 % thủy tinh dễ cháy ( có BaO ) và được épmỏng ở nhiệt độ 600C với áp lực đè nén 500  700 kG / cmtrong khuôn thép thành bán sản phẩmcó màu xám sáng trông như đá. Micalec được dùng làm buồng dập hồ quang trong máy cắt điện, tay nắm cách điện, phích cắm, những giá đèn hiệu suất lớn, bảng panen trong kỹ thuật vô tuyến điện2. 4.3.7. Thủy tinhThủy tinh là vật liệu vô cơ có cấu trúc vô định hình dạng nhiệt dẻo ( chất mà khi nungnóng chảy, từ từ mềm ra, khởi đầu loang ra và từ từ trở nên trạng thái lỏng, khi làm lạnh, nó từ từ rắn lại và ta không hề phát hiện thấy một dấu vết nào của tinh thể ở chỗ vỡ củachúng ). Thủy tinh là hỗn hợp phức tạp của những loại oxyt như : NaO, KO, CaO, BaO, PbO, ZnO, Al, , SiO, P., trong đó thành phần đa phần là SiOTính chất của thủy tinh nhờ vào nhiều vào thành phần những oxyt và quy trình gia côngnhiệt của nó. Theo tác dụng, có những loại thủy tinh như sau :  Thuỷ tinh tụ điện : loại thủy tinh này được dùng làm điện môi trong những tụ điện ( thường là tụ dùng trong những bộ lọc cao thế, trong những máy phát điện áp xung kích vàcác mạch xê dịch cao tần ).  Thủy tinh xác định : dùng để sản xuất sứ cách điện : sứ đỡ, sứ xuyên, sứ chuỗi.  Thủy tinh làm đèn chiếu sáng : dùng làm bóng hoặc làm chân của những đèn chiếusáng. Yêu cầu của loại thủy tinh này là phải có tính link với sắt kẽm kim loại.  Men thủy tinh : là thủy tinh dễ chảy, có màu đục dùng để phủ mặt ngoài những sảnphẩm, có tính năng bảo vệ chống ăn mòn và làm tăng vẻ đẹp mặt ngoài. Sợi thủy tinh : là thủy tinh được kéo thành sợi mềm dùng để chế tạo vật liệu dệtvà những mục tiêu khác nhau. Thuỷ tinh ở dạng tấm là loại vật liệu dòn dễ vỡ nhưng nếulàm thành sợi càng mảnh thì có độ uốn càng cao nên được dùng để dệt. Từ những sợithuỷ tinh hoàn toàn có thể dệt thành vải và băng thuỷ tinh. Vải và băng thuỷ tinh làm cách điệnthường dày 0,025  0,28 mm. Sợi thuỷ tinh được dùng làm cách điện cho những cuộndây. Ưu điểm : có tính chịu nhiệt cao, có sức bền tốt, ít hút ẩm so với những sợi hữu cơ khác. Vì vậy cách điện thuỷ tinh được dùng để thao tác trong thiên nhiên và môi trường có nhiệt độ và độẩm cao. Khuyết điểm : ít đàn hồi, độ uốn kém, ít chịu được mài mòn hơn so với sợi hữu cơ. Vìthế cách điện thuỷ tinh rất dễ bị hỏng khi bị va đập vào mép nhọn. 2.4.3. 8. VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN BẰNG GỐM1. Giới thiệuVật liệu gốm sứ cách điện là vật liệu vô cơ, hằng số điện môi rất cao, chịu nóng tốt. dùng để sản xuất những chi tiết cụ thể cách điện có hình dáng khác nhau. Nó không bị biến dạng khichịu tải trọng cơ trong 1 thời hạn dài. BÀI GIẢNG VẬT LIỆU ĐIỆNĐOÀN MINH KHOA [ 25 ] Trước kia, vật liệu gốm được tạo thành hầu hết từ đất sét và được nung ở nhiệt độ caođể được những cụ thể có 1 số ít đặc thù thiết yếu. Hiện nay còn có nhiều vật liệu gốm khác cóhàm lượng đất sét ít, thậm chí còn không chứa đất sét nữa. Trong kỹ thuật điện, thường dùng loại gốm cách điện, trong đó loại vật liệu sứ có nhiềuý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật cách điện. Cho đến nay, sứ vẫn là loại vật liệu cách điệnchủ yếu, đặc biệt quan trọng là cách điện ở điện cao áp. Vật liệu sứ có thành phần từ : cao lanh ( Al. 2S iO. 2HO ), fenspat ( Al. 6S iO. Khoặc Al. 6S iO. NaO ) và thạch anh ( SiO ). Chất cao lanh chịu nhiệt, fenspat bảo vệ độbền cách điện và thạch anh bảo vệ tính cơ. Để chế tạo sứ, đem hỗn hợp này nghiền thật nhỏ, khử hết những tạp chất và hòa vào nướctạo nên một chất dẻo. Khối chất dẻo ấy sau khi đã khử hết nước được đưa vào khuôn theo cáchình dáng, chi tiết cụ thể mong ước. Sau đó chúng được tráng men và nung nóng từ từ đến nhiệtđộ khoảng chừng 1300  1350C ( nếu dùng cho cao áp cần nhiệt độ nung đến 1300  1410C ) trongthời gian từ 20  70 giờ. Vì sứ có tính xốp và khi nung nóng, mặt phẳng của nó không bóng, do đó cần phải tráng men đểcác lỗ xốp và những chỗ lõm trên mặt phẳng sứ được lấp kín sẽ ngăn cản được tính hút ẩm của sứ, làm cho sứ cách điện hoàn toàn có thể thao tác ở ngoài trời. Ngoài ra men còn làm cho mặt ngoài củasứ đẹp hơn, ít bám bụi, ít bị rò điện và nâng cao được điện áp phóng điện mặt ngoài. * Những nhu yếu của cách điện bằng sứ : – Bề dày của lớp sứ không quá dày ( trường hợp cần lớp sứ dày người ta gắn những lớp sứmỏng lại bằng men sứ hoặc chất kết dính khác ). – Tránh sự đổi khác bất ngờ đột ngột của bề dày lớp sứ, những góc cạnh của sứ cần nhẵn và tròn. – Nên để cho sứ chịu nén trong quy trình thao tác. – Cần bảo vệ điện áp phóng điện mặt phẳng sứ ( kể cả phóng điện khô và ướt ). – Điện áp đánh thủng qua bề dày lớp sứ phải nằm trong khoanh vùng phạm vi được cho phép. 2. Phân loại theo công dụngTrong kỹ thuật điện, sứ được dùng để sản xuất những loại sứ cách điện cho đường dây tảiđiện cao áp và hạ áp, cho những trạm biến áp, những máy cắt điện, dao cách ly, thiết bị chống sét ( chống sét ống, chống sét van ) và những chi tiết cụ thể bằng sứ. a. Sứ cách điện đường dây : Sứ đứng : Đảm bảo siết cứng dây dẫn vào những vị trí nhất định của cột, dùng ở U <3 5 KV.Sứ treo : sứ cách điện treo thường gồm hàng chuỗi những bát, Ta nối sứ treo riêng biệtthành chuỗi dùng để treo và giữ chặt dây dẫn trên những đường dây tải điện điện áp 35 kV vàtrên 35 kV trên không. Số lượng những bát cách điện nhờ vào vào điện áp đường dây. Cũng cóthể sử dụng ở dạng thanh. Ví dụ : Đối với đường dây 35 kV : trong chuỗi có 2  3 bát sứ. Đối với đường dây 110 kV : trong chuỗi có 6  7 bát sứ. Đối với đường dây 220 kV : trong chuỗi có 12  14 bát sứ. b. Sứ dùng trong trạm : Sứ đỡ : có chân đế bằng sắt kẽm kim loại ( thường là sắt ) để bắt chặt vào giá đỡ hoặc tường. Sứđỡ dùng để đỡ và giữ chặt những phần dây dẫn trên những cột đường dây tải điện và những dây dẫn, thanh dẫn trong những trạm biến áp phân phối điện ( ở cấp điện áp dưới 35 kV ). Sứ xuyên : dùng để đưa dây dẫn điện cao áp từ trong máy biến áp ra ngoài và làmcách điện cho dây dẫn qua tường. c. Sứ dùng trong điện báo điện thoại thông minh : Kích thước nhỏ hơn và nhu yếu kém chặt chẽhơn sứ đứng. d. Sứ đặt trên những thiết bị : Có hình dáng và kích cỡ khác nhau. Quan trọng nhấtlà sứ nguồn vào ( đưa dây dẫn vào trong vỏ hoặc thùng chứa thiết bị bằng sắt kẽm kim loại củaMBA, của máy cắt dầu ) .

Source: https://suanha.org
Category: Vật Liệu