Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 10 - Phạm Thành Chung

Bài giảng "Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 10 - Phạm Thành Chung" được biên soạn nhằm giúp các em sinh viên nắm được các nội dung cơ bản về: Hiện tượng dẫn điện trong điện môi lỏng; Phóng điện chọc thủng trong điện môi lỏng; Khả năng làm mát của cách điện lỏng; Các tính chất vật lý quan trọng khác... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng tại đây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 10 - Phạm Thành ChungChương 10. Điện môi lỏng Cách điện Nhiệm vụ Làm mát Điện môi lỏng có mật độ lớn hơn nhiều Đ.M.K Điện dẫn của Đ.M.L > Đ.M.K ( coi ĐMK có σ≈ 0) --> Đ.M.L có σ xác định Cách điện Đ.M.L Dẫn điện10.1 Hiện tượng dẫn điện trong Đ.M.LCấu tạo 2 phân tử chất lỏng A.B dễ dàng bị phân ly thành ion A+ và B- và cảquá trình tái hợp kd- hệ số phân ly kr- hệ số tái hợpKhi hình thành cách điện tích + và –Các ion này sẽ chuyển động về cácđiện cực trái dấu và tạo thành cáclớp điện tích trái dấu trên bề mặtđiện cực với độ dầy λ+ và λ-Sự xuất hiện các lớp đtích trái dấulàm E ở giữa 2 đcực thay đổi Nếu U đủ nhỏ coi E giữa 2 đcực là đều 23310.1 Hiện tượng dẫn điện trong Đ.M.LDòng điện tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào Điện áp đặt vào càng lớn I càng tăng Htg dẫn điện trong trường hợp này goi là giả Ohm U tăng -> kd tăng ->λ+ và λ- tăng và nó sẽ tiếp xúc nhau ở giữa 2 đ.cực-> khả năng kr tăng. Hiệu ứng tăng đtích do U tăng = hiệu ứng giảm đtích do các ion trái dấu trung hòa với nhau. Dòng điện ko thể tăng được nữa mặc dù tăng U Chế độ dẫn điện gọi là chế độ bão hòa 23410.2 Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.L1. Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.L do bọt khíCác quá trình hình thành bọt khí bao gồm: 23510.2 Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.L1. Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.L do bọt khíKhi một bọt khí được hình thành,nó sẽ bị kéo dài theo hướng củađiện trường do ảnh hưởng của lựctĩnh điện (d tăng)Thể tích của bọt khí V=const trongquá trình bị kéo dài. P=const ->P.dtăng.Quá trình phóng điện sẽ diễn ra khi điện áp rơi dọc theo chiều dàicủa bọt khí bằng với giá trị nhỏ nhất trên đường cong Paschen ứngvới khí bên trong bọt khí. 236 10.2 Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.L 1. Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.L do bọt khí Giá trị điện trường bên trong bọt khíTrong đó: σ là sức căng mặt ngoài, ε1 là hằng số điện môi tương đối của chất lỏng, ε2 là hằng số điện môi tương đối của khí bên trong bọt khí, r là bán kính ban đầu của bọt khí (giả sử ban đầu là hình cầu) Vb là điện áp rơi trên chiều dài của bọt khí. Epđct phụ thuộc vào kích cỡ ban đầu của bọt khí , mà kích cỡ nàylại phụ thuộc vào áp suất thủy tĩnh và nhiệt độ của chất lỏng. Hiện tượng phóng điện này làm giải phóng NL nhiệt và làm hóa hơichất lỏng -> tạo các bọt khí mới. Quá trình cứ thế tiếp diễn và xảy ra pđ trên toàn bộ k/c giữa 2 đ.cực. 237 10.2 Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.L 2. Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.L do các phần tử chất rắn Trong thực tế, các quy trình làm sạch chất lỏng không bao giờ loại trừ hết được các tạp chất rắn cỡ dưới µm. Các tạp chất rắn này có thể tồn tại trong chất lỏng như các sợi hoặc các phần tử phân tán trong chất lỏng. Khi đặt E thì các phần tử chất rắn chịu 2 lực tác dụng F:Trong đó: r- hình cầu bán kính ε2 hằng số điện môi của chất rắn, (ε2 =hàng trăm) ε1hằng số điện môi của chất lỏng (ε1 =2÷4)grandE2 – chỉ E chỗ nào lớn nhất Nếu ε2>ε1 (thực tế điều này luôn đúng), lực này sẽ có hướngvề vùng có điện trường lớn nhất. 238 10.2 Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.L 2. Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.L do các phần tử chất rắn-> các ptử chất rắn đc kéo về khu vực đ.cực có Emax (ví dụ đỉnhnhọn trên bề mặt điện cực) Tạo thành cầu nối giữa 2 đ.cực -> pđct Thu hẹp khoảng cách giữa 2 đ.cực 23910.3 Khả năng làm mát của cách điện lỏng VD: Khi I tăng -> t tăng ->phần nóng nổi lên trên Phần lạnh xuống dưới (ĐH luôn treo cao) Môi chất làm mát bên ngoài: Nước, không khí, quạt giớ (làm mát tự nhiên) 24010.3 Khả năng làm mát của cách điện lỏng Trong một thiết bị cách điện bằng dầu (máy biến áp, cáp,máy cắt…) nhiệt được tản bằng đối lưu. Ở điều kiện làm mát tự nhiên khả năng đối lưu N được tínhbởi công thức: Trong đó K là nhiệt dẫn A là hệ số giãn nở nhiệt, C là nhiệt dung riêng trên một đơn vị thể tích, ν là độ nhớt động lực học, n =0,25-0,33. 2411 ...