Vật liệu vô cơ lý thuyết phần 10

giá trị α và độ thấm điện môi ε’ có thể xác định bằng thực nghiệm bằng cách đo điện dung, đo microvon và đo tính chất quang học trong một khoảng khá rộng của tần số của dòng xoay chiều (hình 164). Khi tần số thấp (103 hz) có thể có mặt cả 4 hợp phần trong α, ở tần số sóng vô tuyến (106 hz) thì hợp phần trong αs điện tích thể tích không kịp tạo thành trong đa số vật liệu dẫn ion, do đó không có ảnh ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật liệu vô cơ lý thuyết phần 10 35 Giá trị α và độ thấm điện môi ε’ có thể xác định bằng thực nghiệm bằng cách đo điệndung, đo microvon và đo tính chất quang học trong một khoảng khá rộng của tần số của dòngxoay chiều (hình 164). Khi tần số thấp (103 hz) có thể có mặt cả 4 hợp phần trong α, ở tần sốsóng vô tuyến (106 hz) thì hợp phần trong αs điện tích thể tích không kịp tạo thành trong đa sốvật liệu dẫn ion, do đó không có ảnh hưởng đến giá trị tích thoát. Trong dãy sóng ngắn (109hz) có thể dừng sự định hướng của các lưỡng cực vĩnh cửu, vì rằng lưỡng cực không theo kịpsự thay đổi của điện trường ngoài. Thời gian tích thoát đối với sự phân cực ion (αi) biến mất ởcác tần số lớn hơn vùng phổ hồng ngoại (1012 hz). Tiếp tục tăng tần số lên nữa thì chỉ còn hợpphần αe đo được trong vùng cực tím. Khi đặt một điện áp xoay chiều vào chất điện môi thì xảy ra sự mất mát năng lượng liênquan đến các quá trình phân cực. Sự mất mát năng lượng trong chất điện môi được biểu diễnbằng hệ thức: W = V2.G.C.tgδ (55) G = 2π/f, f là tần số của điện áp xoay chiều, C là điện dung của mẫu nghiên cứu, V là phầnhiệu dụng của điện áp, tgδ là tỉ số giữa dòng thực hiện (active) trong chất điện môi và dòng hưkháng (reactive), thường gọi là tang của góc tổn thất của chất điện môi. Trong kĩ thuật người takhông dùng giá trị tuyệt đối của sự mất mát năng lượng mà dùng giá trị tang của góc tổn thất(tgδ). ®é thÈm ®iÖn m«i ε 106 αe + αi + αd + αs 105 104 αe + αi + αd 10 3 102 αe + αi εo 10 αe ε 1 10 3 106 10 9 1012 tÇn sè f Hình 164 Hiện tượng phân cực trong chất điện môi Đối với chất điện môi đồng nhất thuộc loại phân cực electron (αe) và phân cực ion (αi) thìtgδ thay đổi tỉ lệ nghịch với tần số của điện áp và tăng khi tăng nhiệt độ. Các loại sứ cách điện,điện áp dùng có tần số 50 hz ở 20oC, tgδ nằm trong khoảng 0,0025 ÷ 0,035. Với các loại chấtđiện môi tốt thì tgδ có thể đạt tới 10−5. Một đại lượng quan trọng nữa của chất điện môi là điện áp đánh thủng. Ta có thể hiểumột cách gần đúng khái niệm điện áp đánh thủng là với một độ dày xác định của chất điệnmôi, khi đặt giữa một điện áp bằng bao nhiêu sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện. VEt = UEt/h (56) VEt là trị số trung bình của điện áp đánh thủng (kV/mm hoặc kV/cm); UEt là điện áp đánhthủng (kV), h là độ dày của chất điện môi ở điểm bị đánh thủng (mm hoặc cm). 36 Đánh thủng là một hiện tượng khá phức tạp. Đối với chất điện môi khí thì điện áp đánhthủng là điện áp đủ để ion hoá khí. Tất nhiên giá trị đó liên quan với năng lượng liên kết củacác obitan hoá trị của các chất khí đó. Ví dụ đối với không khí ở áp suất khí quyển trongtrường đồng nhất thì VEt = 30 kV/cm. Cơ chế sự đánh thủng của chất điện môi lỏng (ví dụ vớicác loại dầu biến thế) phụ thuộc vào độ sạch và mức độ loại hết khí có trong chất điện môi.Khi trong chất lỏng chứa hợp chất dẫn điện tốt thì giữa các cực trước khi bị đánh thủng đã cómột cầu nối bằng các tạp chất đó. Dòng điện qua chất lỏng được tăng dần làm tăng sự toảnhiệt và nhiệt độ chất điện môi quanh vùng cầu nối tăng dần đến điểm sôi. Lúc này tạo ra mộtrãnh khí và bắt đầu phóng điện. Điện áp đánh thủng các chất điện môi lỏng chưa được sạch vàchưa đuổi hết khí có giá trị nằm trong khoảng 1 ÷ 10 kV/cm. Khi làm sạch thật cẩn thận thìgiá trị này có thể đạt tới 1000 kV/cm. Sự đánh thủng các chất lỏng nguyên chất là do cácelectron đập lên các phân tử chất lỏng làm ion hoá nó. Như vậy, cơ chế sự đánh thủng củachất lỏng nguyên chất cũng tương tự như cơ chế sự đánh thủng của chất khí. Điện áp đánh thủng của chất điện môi rắn cao hơn nhiều điện áp đánh thủng của chất điệnmôi khí cũng như chất điện môi lỏng. Có một số chất điện môi rắn có VEt đạt tới 10.000kV/cm. Với chất điện môi rắn có thể phân thành hai dạng đánh thủng: đánh thủng vì nhiệt vàđánh thủng vì điện. Đánh thủng vì nhiệt có thể giải thích như sau: Khi tăng cường độ của dòng đi qua chất điện môi thì lư ...