Bài giảng Vật liệu điện và cao áp: Chương 6 - Ngô Quang Ước

Tính hút ẩm của điện môi, tính chất cơ học của điện môi, tính chất nhiệt của điện môi,... là những nội dung trong chương 6 "Tính chất cơ-lý-hóa của điện môi" trong bài giảng Vật liệu điện và cao áp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung bài giảng để nắm bắt nội dung chi tiết.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật liệu điện và cao áp: Chương 6 - Ngô Quang Ước CHƯƠNG VI TÍNH CHẤT CƠ – LÝ – HOÁ - CỦA ĐIỆN MÔI6.1. TÍNH HÚT ẨM CỦA ĐIỆN MÔI6.1.1. Độ ẩm của không khí- Độ ẩm tuyệt đối của không khí được đánh giá bằng khối lượng (mg) của hơi nước chứa trong một đơn vị thể tích không khí (m3). Hình 6-1 đưa ra hệ số ẩm bão hoà tuyệt đối của không khí (mmax) theo nhiệt độ.- Độ ẩm tương đối : Độ ẩm tương đối của không khí được tính bằng tỷ số phần trăm giữa độ ẩm tuyệt đối với độ ẩm tuyệt đối tối đa. .6.1.2. Độ ẩm của vật liệu- Khi vật liệu cách điện làm việc ở trong môi trường không khí với độ ẩm φ% và nhiệt độ t0C nào đo, sau một thời gian độ ẩm của vật liệu là φvl - là lượng hơi nước chứa trong vật liệu sẽ đạt tới giới hạn độ ẩm cân bằng tương ứng với độ ẩm của môi trường không khí. M 2 - M1 vl = .100% M1với M1, M2 - trọng lượng của mẫu vật liệu trước và sau khi bị ẩm.- Đối với những vật liệu dệt hay những vật liệu khác như: giấy, bìa các tông người ta dùng khái niệm độ ẩm quy ước, tương ứng với độ ẩm cân bằng khi đặt để trong không khí ở điều kiện bình thường.- Ở điện áp xoay chiều, tham số thay đổi nhiều nhất là: tgδ và ε của vật liệu khi độ ẩm của vật liệu thay đổi. Vì vậy, trong nhiều trường hợp người ta đo trị số điện dung để xác định vật liệu có bị ngấm ẩm hay không.φ% Sấy khô (thoát ẩm)φcb Hút ẩm τ (h) Hình 6.3. Sự biến đổi độ ẩm φ của vật liệu6.1.3. Tính thấm ẩm- Là khả năng cho hơi nước đi qua bản thân nóĐặc điểm này rất quan trọng khi đánh giá chất lượng của vật liệu dùng để sơn, phủ bảo vệ chống sự xâm nhập ẩm vào bên trong những vật liệu hay chi tiết cần được bảo vệ.- Lượng hơi ẩm m (g) trong thời gian giờ đi qua mặt phẳng S (cm2) của lớp vật liệu cách điện có chiều dày h (cm) dưới tác dụng của hiệu số áp suất hơi nước P1 và P2 (mm Hg) ở hai phía bề mặt vật liệu được tính bằng công thức: (P1 -P2 )S m  τ Trong đó: Φ - độ thấm ẩm của vật liệu. h- Khi sử dụng lâu dài các thiết bị điện trong điều kiện nhiệt đới, trên các điện môi hữu cơ có thấy nấm mốc phát triển. Sự xuất hiện nấm mốc làm cho điện trở suất mặt của điện môi xấu đi, làm tăng tổn hao điện môi, làm cho độ bền cơ học giảm đi và gây nên sự ăn mòn các bộ phận kim loại tiếp xúc với nó.- Trong vùng nhiệt đới nóng - ẩm cần phải tính đến khả năng gây hư hỏng cách điện , vỏ cáp bởi các côn trùng, mối, kiến, hay các động vật khác, ngay cả khi chuyển chở hay lưu giữ. Do vậy khi chọn vật liệu cho các thiết bị điện làm việc ở môi trường nhiệt đới cần phải thí nghiệm xác định tính bền nhiệt đới và tuổi thọ của vật liệu để thiết bị làm việc tốt nhất đem lại hiệu quả kinh tế cao.- Để khắc phục và chấm nấm mốc của vật liệu cách điện hữu cơ người ta đưa thêm vào thành phần của nó chất fungixít hoặc phủ lên chất cách điện lớp sơn có chưa fungixít. Đây là chất độc hạn chế nấm mốc phát triển.6.1.4. Sự hấp phụ nước trên bề mặt điện môi.• Đối với vật liệu không thấm ẩm khi đặt vào trong môi trường có độ ẩm cao thì trên mặt vật liệu hình thành màng ẩm hay bị ngưng tụ lớp nước. Quá trình ngưng tụ hơi nước trên mặt vật liệu gọi là sự hấp phụ nước của vật liệu.• Lớp nước hấp thụ phụ thuộc vào độ ẩm, cấu trúc bề mặt và loại vật liệu.• Độ ẩm càng lớn thì bề dày của lớp hấp thụ lớn. Những vật liệu có kết cấu ion hay cực tính mạng thì có khả năng hấp thụ mạnh vì lực tác dụng giữa các phân tử vật liệu với phân tử nước lớn; còn các vật liệu trung tính hay cực tính yếu thì lực hút này nhỏ nên có sự hấp phụ yếu.• Khả năng dính nước của của điện môi được đặc trưng bởi θ “góc biên dính nước”. Góc θ càng nhỏ, sự dính nước càng mạnh, đối với vật liệu với bề mặt dính nước thì θ < 900 (hình 6-4a), đối với bề mặt không dính nước (kị nước) có θ > 900 (hình 6-4b). θ > 900 θ < 900 Hình 6-4 Góc biên dính nước• Khi bề mặt vật liệu bị hút ẩm thì dòng điện dẫn mặt tăng lên, tổn hao năng lượng cũng sẽ tăng và dễ dàng gây nên phóng điện bề mặt, gây nên sự cố trong các thiết bị điện.• Để hạn chế tác động của độ ẩm đối với vật liệu cách điện dùng các biện pháp sau:+ Sấy khô và sấy trong chân không để hơi ẩm thoát ra bên ngoài.+ Tẩm các loại vật liệu xốp bằng sơn cách điện.+ Quét lên bề mặt điện môi lớp sơn phủ nhằm ngăn chặn sự xâm nhập hơi ẩm vào bên trong điện môi.+ Để nâng cao điện áp phóng điện bề mặt phải tăng cường chiều dài dò điện bằng cách đặt thêm các gờ, tán như ở các sứ cách điện…trong điều kiện cho phép làm vệ sinh tẩy bụi bẩn bám trên bề mặt điện môi. 6.2. TÍNH CHẤT CƠ HỌC CỦA ĐIỆN MÔI6.2.1. Độ bền chịu nén, chịu kéo và uốn.- Trị số của độ bền chịu kéo ký hiệu σk , chịu nén σn , chịu uốn σu;được đo bằng kG/cm2 hoặc N/cm2(1N/cm2 =10-5 kG/cm2).- Các vật liệu có kết cấu không đẳng hường (vật liệu có nhiều lớp, sợi ..) thì độ bền cơ học phụ thuộc vào phương tác dụng của tải trọng.- Đối với các vật liệu như: thuỷ tinh, sứ, chất dẻo… độ bền uốn có trị số bé.- Một số còn phụ thuộc vào diện tích tiết diện ngang của mẫu, phụ thuộc vào nhiệt độ và thường giảm khi nhiệt độ tăng.- Những vật liệu hút ẩm có độ bền phụ thuộc vào độ ẩm…6.2.2. Tính giòn- Vật liệu giòn tức là trong khi có độ bền tường đối cao đối với phụ tải tĩnh thì lại dễ bị phá huỷ bởi lực động bất ngờ đặt vào.- Để đánh giá khả năng của vật liệu chống lại tác động của phụ tải động người ta xác định ứng suất dai và đập.- Ứng suất dai và đập của vật liệu tìm được bằng cách chia năng lượng A tiêu tốn để bẻ gẫy vật mẫu có tiết diện ngang S cho tiết diện này. Đơn vị đo: ...