Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 11 - Phạm Thành Chung

Bài giảng "Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 11 - Phạm Thành Chung" trình bày nội dung kiến thức về điện môi rắn bao gồm: Một số tính chất điện môi của điện môi rắn; Phóng điện chọc thủng trong điện môi rắn; Một số điện môi rắn thông dụng. 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 11 - Phạm Thành ChungChương 11. Điện môi rắnNhiệm vụ: Cách điện, che chắn, đỡ…Điện môi rắn có mật độ lớn hơn nhiều Đ.M.K và Đ.M.LKhả năng tích lũy năng lượng E của rắn>lỏng>khí11.1 Một số tính chất điện môi của Đ.M.R1. Điện trở suất:Đ.M.R có điện trở suất cao ρ≥106 Ωm và có thể đến 1016ΩmKhi Đ.M.R làm việc lâu dài có thể bị lão hóa, hư hỏng.Tuổi thọ cách điện thông qua trị sốEchịu đựng (kV/mm) hay Upđ ρ: đặc trưng cho khả năng dẫn điện và khả năng bị lão hóaChương 11. Điện môi rắn11.1 Một số tính chất điện môi của Đ.M.R2. Hằng số điện môi:εr thể hiện qua năng lượng tích lũy của Đ.M.R Năng lượng tích lũy (WE)Năng lượng tích lũy tăng khi E tăng nhưng ->Lim sẽ phóngđiện -> chỉ có thể tăng εr(VD: Tụ điện được quan tâm đến εr) Chương 11. Điện môi rắn 11.2 Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.RPhân biệt 2 loại phóng điện chọc thủng Bản thân trong Đ.M.R Phóng điện trong thực tế• Khi tăng E -> sẽ xảy ra pđcttrong bản thân Đ.M.R• Phóng điện thực tế nhưPđ bề mặt trên sứ cách điệnChương 11. Điện môi rắn11.2 Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.R11.2.1. Phóng điện chọc thủng trong bản thân Đ.M.R1. Cơ chế phóng điện điện tử (Electronic breakdown) Trong Đ.M.R tồn tại e -> cực ⊕->va chạm với các nút mạng tinh thể ion ⊕. e di chuyển đc do E đặt vào -> khi va chạm sẽ mất đi năng lượngChương 11. Điện môi rắn11.2 Phóng điện chọc thủng trong Đ.M.R11.2.1. Phóng điện chọc thủng trong bản thân Đ.M.R1. Cơ chế phóng điện điện tử (Electronic breakdown)Gọi: A: Năng lượng nhận B: Năng lượng mất We: Năng lượng trungbình của điện tử e We tăng khi A tăng đến khi We bão hòa và không tăng nữa. Nếu We tăng -> e di chuyển càng nhanh Quá trình phóng điện xảy ra khi A > BChương 11. Điện môi rắn11.2.1. Phóng điện chọc thủng trong bản thân Đ.M.R2. Cơ chế phóng điện nhiệt (Thermal breakdown) Phần nhiệt nhận > Phần nhiệt mất đi VD: nóng do I chạy qua dây dẫn -> cách điện nóng Phần năng lượng nhiệt khi có I chạy qua điện môi thì điện môi sẽ nhận 1 năng lg có trị số σ.E2  Năng lượng nhiệt gồm 2 thành phần: • Nóng điện môi • Tỏa ra môi trường xung quang Chương 11. Điện môi rắn 11.2.1. Phóng điện chọc thủng trong bản thân Đ.M.R 2. Cơ chế phóng điện nhiệt (Thermal breakdown) Cv: nhiệt dung riêng của đmôi Phần năng lượng làm nóng điện môi thời gian T: nhiệt độ của càng lâu ->nhiệt độ càng cao ->nóng lên đmôi t: thời gian Phần năng lượng nhiệt tỏa ra môi trường xung quanh K: Nhiệt dẫn div(KgradT) T: nhiệt độ của Khi điều kiện cân bằng nhiệt: đmôi Phóng điện nhiệt xảy ra khi: Dấu (-) do nhiệt độ mất đi Toán tử div là 1 toán tử đo mức độ phát ra hay thu vào của trường vecto tại 1 điểm cho trướcChương 11. Điện môi rắn11.2.1. Phóng điện chọc thủng trong bản thân Đ.M.R2. Cơ chế phóng điện nhiệt (Thermal breakdown)Nếu xét một hình hộp có bề mặt là A độ rộng là ∆x. Nhiệt lg đi vào và ra VL hình khối lập phươngDòng nhiệt chảy theo hướng x ta có thành phần thứ hai của vếphải là:Chương 11. Điện môi rắna. Ở điện áp xungĐiện áp đặt vào tồn tại trong thời gian rất ngắn thì lượng nhiệttỏa ra môi trường xung quanh ít, ko đáng kể.Giải phương trình này tính được E để xảy ra pđct:Trong đó: W- Năng lượng hoạt tính kb- Hằng số Bonzoman T- nhiệt độ của đ.môi tại lúc xảy ra pđ A- hệ số tpđ- thời điểm xảy ra pđ Chương 11. Điện môi rắn a. Ở điện áp xung Xung có dạng ∆ Nếu Cv càng lớn thì khả năng chịu đựng Upd, Epđct càng cao. Tỷ lệ nghịch với tpđ. Thời gian đặt điện áp xung vào càng lâu -> nóng tăng ->phóng điện nhiệt dễ dàng -> Epđct càng giảmChương 11. Điện môi rắnb. Ở điện áp ổn định Thời gian tồn tại rất lâu ->gt nhiệt của cách điện và nhiệt của môi trường xung quanh không thay đổi nhiều. Coi phần nhiệt lượng làm cho cách điện nóng lên ≈0.Giải phương trình ta được:Trong đó: σo – điện dẫn của điện môi K- nhiệt dẫn Upđct tỷ lệ thuận với K. Nếu vật liệu dẫn nhiệt tốt thì hiện tượng xảy ra pđ càng khó (nhiệt dẫn tốt là nhiệt độ tỏa ra xung quanh nhiều)Chương 11. Điện môi rắnc. Cơ chế phóng điện cơ điện Khi đặt E -> Đ.M.R chịu 1 lực nén tĩnh điện bằng • Điện áp đặt ...