Bài giảng Vật liệu điện và cao áp: Chương 8 - Ngô Quang Ước

Vật liệu dẫn điện, hợp kim có điện trở cao, cáp và dây dẫn điện,... là những nội dung chính trong chương 8 "Vật liệu dẫn điện và cáp điện" trong bài giảng Vật liệu điện và cao áp do giáo viên Ngô Quang Ước biên soạn. Mời các bạn cùng tham khảo.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật liệu điện và cao áp: Chương 8 - Ngô Quang Ước CHƯƠNG 8. VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN VÀ CÁP ĐIỆN1. VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN1.1. Phân loại và các tính chất cơ bản của vật liệu dẫn điện* Phân loại:- Thế rắn: có các kim loại và các hợp kim. Kim loại gồmloại có điển dẫn cao (dùng làm dây dẫn, cáp điện..) và loạicó điện trở cao (dùng làm biến trở, đèn thăm sáng...).- Thể lỏng: Gồm các kim loại nóng chảy và dung dịch điệnphân.- Thể khí: Loại này trở thành vật dẫn nếu ở một điều kiệnnhất định.* Tính chất: l- Điện dẫn suất và điện trở suất. R Ω.m S- Hệ số nhiệt của điện trở suất. t   0 (1    .t )Trong đó: ρt - điện trở suất của vật liệu đo ở nhiệt độ t0; ρ0 - điện trở suất ở nhiệt độ ban đầu; αρ - hệ số nhiệt của điện trở suất Hệ số nhiệt của điện trở suất nói lên sự thay đổi điện trở suất của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi: t  0 TK       0 t- Sự biến đổi điện trở suất khi biến dạng.Kim loại bị kéo hay bị nén, điện trở suất của nó có thể tính gần đúng như sau:  L   (1   )Với: - σ ứng suất cơ ở tiết diện mẫu; - φ hệ số ứng suất cơ. Dấu cộng (+) ứng với biến dạng kéo, còn dấu trừ (-) là khi nén.- Nhiệt dẫn suấtTheo định luật thực nghiệm Viđeman Frantx n  aT Hệ số a đối với đa số kim loại giống nhau: a = 2,23.10-8- Sức nhiệt động.+ Khi cho hai kim loại khác nhau tiếp xúc thì giữa chúng phát sinh hiệu điện thế. Và được xác định theo công thức: KT n U AB  U B  U A  .ln OA e nOBTrong đó: UA và UB - điện thế tiếp xúc của kim loại A và B nOA và nOB - mật độ điện tử trong kim loại A và B T – Nhiệt độ tại chỗ tiếp xúc K – hằng số Boltzman k = 1,38.10-23 (J/K)+ Nguyên nhân phát sinh hiệu điện thế tiếp xúc là do công thoát của mỗi kim loại khác nhau do đó số điện tử tự do trong các kim loại (hoặc hợp kim) không bằng nhau+ Hiệu điện thế tiếp xúc của các cặp kim loại dao động vài phần mười đến vài vôn, nếu nhiệt độ của cặp bằng nhau, tổng hiệu điện thế trong mạch kín bằng không. Nhưng khi một phần tử của cặp có nhiệt độ là T1 còn cặp kia là T2 thì trong trường hợp này sẽ phát sinh sức nhiệt điện động (s.n.đ.đ) K n U (T 1 T2 ) ln OA  A(T1  T2 ) e nOB A mV B T2 T1 Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo cặp nhiệt điện+ Sự xuất hiện hiệu điện thế tiếp xúc đóng vai trò quan trọng ở hiện tượng ăn mòn điện hóa và được úng dụng trong một số khí cụ đo lường, đặc biệt là ứng dụng để chế tạo các cặp nhiệt ngẫu dùng để đo nhiệt độ- Hệ số nhiệt giãn nở dài của vật dẫn kim loại.+ Hệ số giãn nở nhiệt theo chiều dài của vật dẫn kim loại 1 dL  L  TK L  Lt dTGiá trị: - αL cao nóng chảy ở nhiệt độ thấp. - αL nhỏ khó nóng chảy+ Hệ số nhiệt độ của vật dẫn được tính: R   L- Tính chất cơ học của vật dẫn.+ Đặc tính cơ được đặc trưng bằng giới hạn bền và độ dãn dài tương đối khi đứt ∆l/l1.2. Vật liệu có điện dẫn cao1) Đồng (Cu)- Ưu điểm: Điện trở suất nhỏ; Độ bền cơ tương đối cao; Chống ăn mòn tốt; Khả năng gia công tốt; Hàn và gắn tương đối dễ dàng.- Sản xuất:Được tiều chế từ quặng sunfít trong tự nhiên, sau đó được làm sạch bằng điện phân và sau đó được kéo thành sản phẩm có tiết diện cần thiết.- Chế tạo dây dẫn:Thỏi đồng được cán nóng thành dây đường kính 6,5 – 7,2 mm, sau đó dây được rửa sạch trong dung dịch axít sunfuric loãng để khử đồng ôxít CuO2 sinh ra trên bề mặt khi đốt nóng đồng, cuối cùng kéo nguội thành sợi có đường kính cần thiết đến 0,03 ÷ 0,02 mm.• Phân loại đồng- Theo thành phần tạp chất+ M1 có 99,90%Cu, các tạp chất khác là 0,10% và lượng ôxy không được quá 0,08%,+ MO có MO – 99,95% có tính cơ học tốt hơn, không quá 0,05% tạp chất, trong đó ôxy không quá 0,02%.- Theo quá trình sản xuất+ Khi thực hiện gia công kéo nguội sẽ được đồng cứng MT. loại này có giới hạn bền cao, độ giãn dài nhỏ.+ Đồng ủ sẽ được đồng mềm MM, loại này tương đối dẻo, có độ cứng nhỏ, độ bền không lớn nhưng độ dãn dài rất lớn khi đứt và điện dẫn suất cao hơn.• Đồng tiêu chuẩn là đồng ở trạng thái ủ. ở nhiệt độ 200C có điện dẫn suất 58 (m/Ω.mm2).• Các tính chất của đồng:+ Có màu đỏ nhạt sáng ...