Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 7 - Phạm Thành Chung

Bài giảng "Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 7 - Phạm Thành Chung" được biên soạn nhằm giúp các em sinh viên nắm được các nội dung về: Tính hút ẩm của điện môi; Đặc tính nhiệt của điện môi; Tính chất cơ học của điện môi; Tính chất hoá học của điện môi. 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 7 - Phạm Thành Chung Chương 7. Đặc tính Cơ- Lý -Hóa của điện môiKhi chọn vật liệu cách điện, ta không những chỉ chú ý đến các đặc tính về cách điện của nómà còn phải xét đến tính ổn định lâu dài và điều kiện làm việc của chúng. Mặt khác, khilàm việc trong môi trường khác nhau (tia tử ngoại, sóng ngắn, môi trường hoá chất, nướcmuối…) phải xét đến tác hại của môi trường nếu không sẽ dẫn đến sự cố trầm trọng ảnhhưởng đến thiết bị. Do vậy cần phải xét đến tính năng cơ - lý - hoá của vật liệu để đảm bảolàm việc lâu dài và hiệu quả nhất.7.1 Tính hút ẩm của điện môi Vật liệu cách điện nói chung ở mức độ ít hay nhiều đều hút ẩm vào bên trong từ môitrường xung quanh, hay thấm ẩm tức là cho hơi nước xuyên qua chúng. Khi bị thấm ẩmcác tính chất cách điện của điện môi bị giảm nhiều. Những vật liệu cách điện không chonước đi vào bên trong nó khi đặt trong môi trường có độ ẩm cao, trên bề mặt có thểngưng tụ 1 lớp ẩm làm cho dòng rò bề mặt tăng, điện áp phóng điện dọc theo bề mặt giảmvà có thể gây ra sự cố cho thiết bị điện. 7.1.1 Độ ẩm của không khí a - Độ ẩm tuyệt đối: m [g H2O / m3] được đánh giá bằng khối lượng (gram) của hơinước chứa trong 1 đơn vị thể tích không khí (m3). Ở 1 nhiệt độ nhất định nào đó, độ ẩm không vượt quá 1 trị số nhất định m ≤ mmax : độẩm bão hoà. m b - Độ ẩm tương đối: ϕ= .100% m maxĐiều kiện chuẩn của khí hậu: t0 = 200C, P = 760mmHg, m = 11g/m3, ϕ = 65% 176 Chương 7. Đặc tính Cơ- Lý -Hóa của điện môi7.1.2 Độ ẩm của vật liệu (ψ) ψ Là lượng hơi nước trong 1 đơn vị trọng lượng vật liệu.Khi vật liệu có độ ẩm ψ vào môi trường φ thì sau 1 thời giannó tiến tới ψcân bằng ψcb + ψ > ψcb : ψ giảm xuống ψcb  Vật liệu được sấy khô + ψ < ψcb : ψ tăng lên ψcb  Vật liệu bị thấm ẩm t (giờ)7.1.3 Tính thấm ẩm của vật liệuLà khả năng cho hơi ẩm xuyên thấu qua điệnmôi, được biểu thị bằng độ thấm ẩm m.h Φ= [μg/cm.h.mmHg] S.τ.(P1 − P2 )Trong đó: m - khối lượng hơi ẩm (μg) h - bề dày vật liệu cách điện (cm) S - diện tích mặt phẳng của VL cách điện (cm2) τ - thời gian đặt VL cách điện vào môi trường (h) (P1 - P2) - chênh lệch áp suất 2 phía bề mặt của VL cách điện (mmHg) Đây là tham số quan trong để đánh giá phẩm chất cách điện của vật liệu. Độ thấmẩm của các vật liệu khác nhau thì khác nhau: Parafin: Φ = 0,0007 Polistirol: Φ = 0,03 Xenlulô: Φ = 1 177÷ Chương 7. Đặc tính Cơ- Lý -Hóa của điện môi 7.1.4 Sự ngưng ẩm trên bề mặt vật liệu Sự ngưng ẩm trên bề mặt vật liệu được đánh giá bởi góc biên dính nước θ θ>900 θ 900. 178Chương 7. Đặc tính Cơ- Lý -Hóa của điện môi7.1.5 Ảnh hưởng của tính ẩm đến phẩm chất điện môi - Nước là chất có cực tính mạnh: ε = 80÷82, ρ= 10-5 ÷ 10-6 [1/Ω.cm]. Do đókhi hơi ẩm xuyên qua điện môi  làm giảm điện trở cách điện  điện dẫn tăng tăng tổn hao tgδ và giảm điện áp chọc thủng Uct  điện môi chóng bị pháhuỷ. - Khi hơi ẩm ngưng tụ trên bề mặt, nó kết hợp với bụi bẩn trên bề mặt tạora những dung dịch điện phân  tạo ra các ion (+), ion (-) chuyển động về cáccực  làm tăng dòng điện rò trên bề mặt  làm giảm Upđ bề mặtCác biện pháp giảm tác hại của độ ẩm:- Sấy khô và sấy trong chân không để thoát hơi ẩm ra bên ngoài.- Tẩm các loại vật liệu xốp bằng sơn cách điện.- Quét, phủ lên bề mặt điện môi lớp sơn hoặc men cách điện nhằm ngăn chặnsự xâm nhập hơi ẩm vào bên trong.- Để nâng cao điện áp phóng điện trên bề mặt phải tăng cường chiều dài rò điệnbằng cách đặt thêm các gờ như ở các sứ cách điện…Thường xuyên định kỳ làmsạch bề mặt cách điện. 179 Chương 7. Đặc tính Cơ- Lý -Hóa của điện môi7.2 Đặc tính nhiệt của điện môi7.2.1 Tính chịu nóng (Độ bền nhiệt)- Là khả năng chịu đựng của vật liệu cách điện không bị hư hỏng dưới tác độngcủa nhiệt độ cao và sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ.- Đối với điện môi vô cơ: độ bền nhiệt biểu thị bằng nhiệt độ mà từ đó có sựbiến đổi rõ rệt các phẩm chất cách điện: tgδ, Rcách điện…- Đối với vật liệu hữu cơ: độ bền nhiệt là nhiệt độ gây biến dạng cơ học mà từđó làm giảm phẩm chất của điện môi. Từ độ bền nhiệt, người ta nhận Ký hiệu cấp chịu nhiệt Nhiệt độ làm việc lớn thấy rằng mỗi loại vật liệu cách ...