Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Vật liệu điện lạnh gồm 4 chương với các nội dung vật liệu cách điện, vật liệu dẫn điện, vật liệu kỹ thuật lạnh, vật liệu cách ẩm và hút ẩm. Mời các bạn cùng tham khảo giáo trình để nắm chi tiết hơn nội dung nghiên kiến thức, hỗ trợ cho học tập và nghiên cứu.
Giáo trình : v t li u i n l nh _ Giới thiệu môn học I Vị trí nhiệm vụ môn học: Môn học Vật liệu kỹ thuật điện l nh môn hỗ trợ cho môn học chuyên ngành ngành điện l nh, nhằm giúp cho sinh viên cán kỹ thuật ngành điện l nh hiĨu biÕt vỊ vËt liƯu kü tht ®iƯn l nh, sở lựa chọn sử dụng thích hợp vật liệu trình chế tạo sửa chữa thiết bị điện l nh đồng thời đề đợc biện pháp sử dụng bảo quản tốt thiết bị điện l nh II Yêu cầu môn học: - Nắm đợc tợng, chất tợng xảy vật liệu điện l nh sử dụng chúng vào mục đích khác - Biết đợc tính chất vật liệu điện l nh để sử dụng chúng cách thích hợp, đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật phù hợp với điều kiện vận hành - Biết cách bảo quản vật liệu điện l nh, bảo quản thiết bị điện l nh nhằm tăng tuổi thä cđa chóng III TÝnh chÊt m«n häc: M«n häc VËt liƯu kü tht ®iƯn l nh gióp cho sinh viên giải thích đợc lý sử dụng loại vật liệu kỹ thuật điện l nh thiết bị điện đánh giá đợc u nhợc điểm vật liệu tác dụng IV Quan hệ với môn học khác: Môn học Vật liệu kỹ thuật điện l nh có liên quan trực tiếp với môn học có nội dung thiết kế, chế tạo chi tiết, phận kết cấu thiết bị điện V Ti li u tham khảo: - Giỏo trình k thu t l nh s -Nguy n Đ c L i - Ph m Văn Tùy - Giáo trình Kỹ thuật điện cao áp Khoa ĐHTC -1972 - VËt liƯu Kü tht ®iƯn – NXB KHKT - 2001 Nguyễn Xuân Phú Hồ Xuân Thanh - VËt liƯu Kü tht ®iƯn – NXB KHKT - 2004– Nguyễn Đình Thắng VI Kết cấu chơng trình: Gồm Chơng Chơng 1: Vật liệu cách điện Chơng 2: Vật liệu dẫn điện Chơng 3: Vật liệu k thu t l nh Ch−¬ng 4: VËt liƯu cách m, hút m _ Khoa điện- Trung C p Ngh Bỡnh Thnh Giáo trình : v t li u n l nh _ Ch−¬ng 1: Vật liệu cách điện KháI niệm chung vật liệu cách điện 1.1 khỏi nim v Tầm quan trọng vật liệu cách điện Vật liệu cách điện có ý nghÜa cùc kú quan träng ®èi víi kü tht điện Chúng đợc dùng để tạo cách điện bao quanh phận dẫn điện thiết bị điện tách rời phận có điện khác Nó cho dòng điện theo đờng mà sơ đồ quy định Vật liệu cách điện đợc dùng làm điện môi công tác tụ điện Nếu vật liệu cách điện chế tạo đợc loại thiết bị Tuỳ thuộc vào trờng hợp sử dụng vật liệu điện phải đáp ứng đợc nhiều yêu cầu khác Ngoài tính chất điện tính chất cơ, nhiệt, lý hoá khác nh khả gia công vật liệu để chế tạo thành sản phẩm cần thiết giữ vai trò to lớn Vì điều kiện khác phải chọn vật liệu khác a Phân loại: - Phân theo trạng thái: Vật liệu cách điện đợc phân loại theo dạng: Khí, lỏng, rắn Ngoài có vật liệu hoá rắn Trớc đa vào sản xuất chất cách điện chúng chất lỏng, sau chế tạo xong chúng chất rắn (sơn chất hỗn hợp) - Phân theo chất hoá học: Vật liệu cách điện vô hữu Chất hữu cơ: Những hợp chất chứa bon, H2, O2, N2 Chất vô cơ: Có thể có Si, Al, kim loại + Cách điện hữu có tính học đáng quý tính dẻo, đàn hồi nhiên chúng có độ bền nhiệt thấp Cách điện hữu đợc ứng dụng rộng rÃi tạo đợc thành dạng sợi, màng mỏng sản phẩm có hình dạng khác + Cách điện vô thờng giòn, tính dẻo đàn hồi Chế tạo phức tạp nhng có độ bền nhiệt cao Tuy công nghệ chế tạo phức tạp nhng chúng đợc dùng chất cách điện phải làm việc ë nhiƯt ®é cao _ Khoa ®iƯn-Trung C p Ngh Bình Thạnh Giáo trình : v t li u i n l nh _ + Ngoài có vật liệu có tính trung gian vô hữu cơ: vật liệu hữu nhng phân tử chúng có chứa nguyên tố đặc trng cho vật liệu vô cơ: Si, Al, P - Phân theo khả chịu nhiệt: vật liệu đợc phân thành cấp Y, A, E, B, F, H, C Việc phân cấp theo nhiệt độ làm việc lớn cho phÐp cã ý nghÜa thùc tiÔn quan träng 1.2 tính chất chung vật liệu cách điện a Tính hút ẩm vật liệu cách điện: Khi lựa chọn vật liệu cách điện với mục đích cụ thể cần phải ý tới tính chất điện điều kiện bình thờng độ ổn định tính chất có tác động độ ẩm, nhiệt độ tia phóng xạ Tuổi thọ cách điện điều kiện nhiệt đới phụ thuộc vào khả vật liệu đợc bảo vệ hoá học chống tạo thành nấm mốc, côn trùng - Độ ẩm không khí: - Không khí chứa lợng nớc định - Độ ẩm tuyệt đối không khí: Đợc đánh giá khối lợng (m) nớc chứa đơn vị thể tích không khí (m3) Độ ẩm tuyệt đối cần thiết để gây bÃo hoà không khí tăng mạnh theo nhiệt độ tức áp suất nớc tăng lên ứng với nhiệt độ xác định, không khí chứa lợng nớc lớn rơi xuống dới dạng sơng m - Độ ẩm tơng đối không khí: kk % = max % 100 Điều kiện bình thờng không khím đợc lấy độ ẩm (60 ữ 70)% nhiệt độ (20 5)0C - Tác động độ ẩm làm giảm tính chất điện điện môi Đặc biệt nhiệt độ (30 ữ 400C) kk có trị số cao 98 ữ 100% làm cho điều kiện vận hành máy điện thiết bị điện trở nên nặng nề Độ ẩm cao không khí làm ảnh hởng đến điện trở bề mặt điện môi Để bảo vệ chống tác động độ ẩm cho điện môi rắn cực tính ngời ta phủ lên chúng loại dầu không dính nớc Khả dính nớc chất lỏng khác điện môi đợc đặc trng góc biên dính nớc giọt n ớc đổ lên bề mặt ph¼ng cđa vËt liƯu _ Khoa ®iƯn-Trung C p Ngh Bình Thạnh Giáo trình : v t li u i n l nh _ θ > 900 θ < 900 θ cµng nhá dính nớc mạnh Khi điện môi có lỗ xốp hở ẩm vào bên vật liệu - Độ ẩm vật liệu: Các vật liệu cách điện với mức độ nhiều hay hút ẩm tức có khả hút vào ẩm từ môi trờng xung quanh thấm ẩm tức có khả cho nớc xuyên qua Mẫu vật liệu cách điện để điều kiện độ ẩm (2 nhiệt độ định cđa m«i tr−êng xung quanh sau thêi ψC (1 gian dài không hạn định đạt đến trạng thái cân độ B ẩm Hình vẽ biĨu sù biÕn ®ỉi ®é Èm cđa mÉu vËt t liệu hút ẩm (đờng 1) sấy khô (đờng 2) Nếu mẫu vật liệu tơng đối khô hút ẩm môi trờng độ ẩm tăng dần cân độ ẩm môi trờng (đờng 1) Nếu mẫu vật liệu có độ ẩm lớn độ ẩm cb độ ẩm mẫu giảm xuống giá trị cb - Giá trị cb tơng ứng với độ ẩm tơng đối kk không khí Trị số độ ẩm cân cb mẫu vật liệu khác độ ẩm tơng đối kk không khí khác Việc xác định độ ẩm vật liệu cách điện quan trọng để chọn điều kiện thử nghiệm tính chất điện vật liệu Đối với vật liệu hút ẩm mạnh mà thu nhận giao hàng lại tiến hành theo trọng lợng việc xác định độ ẩm quan trọng để tính toán xác số lợng vật liệu Đối với vật liệu dệt dùng khái niệm độ ẩm quy ớc tơng ứng với độ ẩm cân vật liệu để không khí điều kiện bình thờng Cấu tạo chất hoá học có ảnh hởng định đến tÝnh hót Èm cđa vËt liƯu: C¸c vËt liƯu xèp nhiều, đặc biệt vật liệu sợi, hút ẩm mạnh vật liệu cấu tạo đặc Việc xác định độ hút ẩm theo tăng trọng lợng mẫu không phản ánh hoàn toàn mức độ biến đổi tính chất điện vật liệu bị ẩm _ Khoa ®iƯn-Trung C p Ngh Bỡnh Thnh Giáo trình : v t li u n l nh _ NÕu h¬i Èm hót vào tạo nên sợi màng mỏng theo chiều dày cách điện mà lớp màng sợi xuyên qua toàn hay phần đáng kể khoảng cách điện cực cẩn lợng ẩm nhỏ hút vào làm xấu tính chất điện nhiều Nếu ẩm phân bè theo thĨ tÝch vËt liƯu d−íi d¹ng t¹p chÊt nhỏ riêng biệt không nối với ảnh hởng ẩm đến tính chất điện nhiều Khi điện áp xoay chiều, tg tăng lên rõ rệt vật liệu bị ẩm, số điện môi tăng theo nhng nhạy Vì ngời ta thờng đoán tính hút ẩm theo độ tăng điện dung mẫu dới tác dụng ẩm - Tính thấm ẩm: Là khả cho nớc qua vật liệu cách điện Đặc điểm quan trọng đánh giá chất lợng vật liệu dùng để sơn phủ bảo vệ Phần lớn vật liệu thấm ẩm qua lỗ xốp nhỏ có độ ẩm đo đợc: m= Π (P1 − P2 ) S t h Víi: m: Lợng ẩm (microgam) t: Thời gian (giờ) S: Diện tích mặt phẳng (cm2) h: Chiều dày lớp vật liệu cách điện (cm) P1, P2: áp suất phía cđa vËt liƯu (mmHg) Π: §é thÊm Èm cđa vËt liệu xét Riêng có thuỷ tinh, gốm đà nung kỹ kim loại có độ thấm ẩm thực tế = - Cải thiện thấm ẩm hút ẩm: Để làm giảm độ thấm ẩm hút ẩm vật liệu cách điện xốp ngời ta dùng biện pháp tẩm Việc tẩm làm hút ẩm vật liệu cách điện chậm lại phân tư cđa chÊt tÈm cã kÝch th−íc rÊt lín so với kích thớc phân tử nớc nên khả bịt kín lỗ xốp đợc, với lỗ nhỏ vật liệu phân tử chất tẩm lại không chui vào đợc.để khắc phục vấn đề ngời ta dùng phơng pháp tẩm sấy chân không điện môi hữu thờng có nấm mốc phát triển huỷ hoại Nấm mốc làm _ xÊu ®iƯn trở suất mặt điện môi, tăng tổn thất giảm độ bền chất cách điện, gây ăn mòn phận kim loại tiếp xúc với Khoa điện-Trung C p Ngh Bỡnh Thnh Giáo trình : v t li u n l nh _ §Ĩ chèng nấm mốc ngời ta thêm vào thành phần vật liệu cách điện hữu chất Fungixit phủ lên chất cách điện lớp sơn chứa Fungixit b Tính chất học ch t cỏch in: Các chi tiết vật liệu cách điện luôn chịu tác động phụ tải học nên độ bền vật liệu khả không bị biến dạng lực học có ý nghĩa thực tế lớn - Độ bền đứt, nén, uốn: Xác định trị số giới hạn bền biến dạng tơng đối bị phá huỷ cho ta khái niệm độ bền khả biến dạng dới tải (tính dẻo) cđa vËt liƯu Mét sè vËt liƯu (chÊt nhiƯt dỴo) đợc đặc trng khả biến dạng trông thấy tác động lâu dài phụ tải tơng đối nhỏ (hiện tợng chảy dẻo hay chảy nguội) Sự chảy dẻo tai hại vận hành yêu cầu phải trì lâu dài hình dáng kích thớc vật Độ bền vật liệu cách điện phụ thuộc vào nhiệt độ thờng giảm nhiệt độ tăng Độ bền vật liệu hút ẩm phụ thuộc đáng kể vào độ ẩm Khi nhiệt độ tăng lên gần đến nhiệt độ làm mềm chảy dẻo vật liệu tăng lên mÃnh liệt - Tính giòn: Nhiều vật liệu giòn tức có độ bền tơng đối cao phụ tải tĩnh lại bị phá huỷ lực động (bất ngờ đặt vào) Phơng pháp đánh giá khả vật liệu chống lại tác động phụ tải động thí nghiệm uốn va đập (xác định ứng suất dai va đập) Trong nhiều trờng hợp ngời ta thờng kiểm tra khả vật liệu cách điện chịu tác động rung lâu dài tức dao động lặp lại có tần số biên độ xác định Cách kiểm tra thờng tiến hành cho thành phẩm - Độ cứng: Là khả lớp bề mặt vật liƯu chèng l¹i biÕn d¹ng lùc nÐn trun tõ vật có kích thớc nhỏ vào Đối với điện môi độ cứng có ý nghĩa quan trọng đợc xác định theo nhiều phơng pháp Đối với vật liệu vô cơ: Độ cứng đợc xác định theo thang khoáng vật thang thập phân quy ớc độ cứng (trong hoạt thạch đợc chọn làm đơn vị đo xếp theo độ cứng tăng dần nh sau: _ Khoa điện-Trung C p Ngh Bỡnh Thnh Giáo trình : v t li u n l nh _ Ho¹t th¹ch - 1; th¹ch cao - 1,4; CaCO3 - 10; Florit(CaF2)- 27; Apatit - 44; Thạch anh - 1500; Kim cơng - 5.000 000) Độ cứng xác định theo độ chèng x−íc cđa nã: chÊt cã ®é cøng