Giáo trình nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI

GIÁO TRÌNH

Vật liệu điện lạnh

NGHỀ: KTML VÀ ĐHKK

TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP

Ban hành kèm theo Quyết định số:

2018

/QĐ-CĐCN&TM, ngày tháng năm

của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại

Vĩnh Phúc, năm 2018

MỤC LỤC

ĐỀ MỤC

TRANG

LỜI GIƠI THIỆU.................................................................................................. 1

MỤC LỤC............................................................................................................. 2

CHƯƠNG 1. VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN ...................................................... 4

1. Vật liệu cách điện.............................................................................................. 4

1.1. Khái niệm và đặc tính của chất cách điện...................................................... 4

1.2. Chất cách điện thể khí.................................................................................... 5

1.3. Chất cách điện thể lỏng.................................................................................. 6

1.4. Chất cách điện hữu cơ.................................................................................... 7

1.5. Sơn và êmay cách điện................................................................................... 8

1.6. Vật liệu cách điện dạng xơ............................................................................. 9

1.7. Vật liệu cách điện dạng dẻo ......................................................................... 10

1.8. Vật liệu cách điện từ Mica ........................................................................... 11

1.9. Sứ cách điện ................................................................................................. 12

2. Vật liệu dẫn điện ............................................................................................. 13

2.1. Vật liệu dẫn điện .......................................................................................... 13

2.2. Đồng............................................................................................................. 14

2.3. Nhôm............................................................................................................ 15

2.4. Một số kim loại dẫn điện khác..................................................................... 16

2.5. Các hợp kim có điện trở suất cao................................................................. 17

2.6. Dây dẫn làm dây quấn máy điện (dây điện từ) ...................................................18

2.7. Vật liệu bán dẫn............................................................................................ 19

CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU KỸ THUẬT LẠNH.........................................................20

1. Vật liệu kỹ thuật lạnh...............................................................................................20

1.1.Vật liệu kim loại............................................................................................ 20

1.2. Vật liệu phi kim............................................................................................ 23

1.3. Vật liệu cách nhiệt cơ bản............................................................................ 25

1.4. Dầu bôi trơn.................................................................................................. 27

2. Vật liệu cách ẩm hút ẩm.................................................................................. 30

2.1. Vật liệu cách ẩm........................................................................................... 30

2.2. Vật liệu hút ẩm............................................................................................. 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 35

1

CHƯƠNG 1: VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN

Mục tiêu:

- Cung cấp cho học sinh, sinh viên những kiến thức cơ bản về cơ, lý, hoá

và tính năng tác dụng của vật liệu cách điện;

- Cung cấp cho học sinh, sinh viên những kiến thức cơ bản về cơ, lý, hoá

và tính năng tác dụng của vật liệu dẫn điện đồng thời giúp học sinh nắm được

phạm vi ứng dụng của vật liệu dẫn điện.

1. VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN

1.1. Khái niệm và đặc tính của chất cách điện

1.1.1. Khái niệm

- Vật liệu cách điện hoặc chất điện môi là chất dùng nó để thực hiện cách

điện cho các phần dẫn điện của các chi tiết trong thiết bị điện.

- So với vật liệu dẫn điện thì vật liệu cách điện có điện trở lớn hơn nhiều.

- Đặc tính của chất điện môi là khả năng tạo nên ở trong nó một điện

trường lớn và tích luỹ được năng lượng điện.

1.1.2. Phân loại các chất điện môi

+ Theo trạng thái vật thể chất điện môi gồm: chất khí, lỏng và rắn

+ Theo bản chất hóa học,chất điện môi được chia ra: chất vô cơ và hữu cơ

+ Theo khả năng chịu nhiệt chất điện môi được phân thành các cấp: Y, A,

E, B, F, H, C.

1.1.3. Tính chất chung của vật liệu cách điện

1. Tính hút ẩm

- Hút ẩm: Là khả năng hút ẩm từ môi trường xung quanh.

+ Tác hại:tăng dòng điện rò, tổn hao điện môi và giảm điện áp phóng điện

+ Biện pháp khắc phục: thực hiện sơn phủ trên bề mặt điện môi.

- Tính thẩm thấu: là khả năng cho hơi nước xuyên qua vật liệu.

+ Lượng hơi ẩm m trong thời gian  giờ đi qua mặt phẳng S (cm²) của lớp

vật liệu cách điện có chiều dày h (cm), dưới tác dụng của hiệu số áp suất hơi

nước P₁và P₂(mmHg) ở hai phía bề mặt vật liệu được tính theo công thức sau:

(p₁ p₂).S.

m 

Trong đó:  là độ thấm ẩm của vật liệu

h

+ Tác hại: tương tự như tính hút ẩm.

- Tính dính ước: Khả năng hình thành màng ẩm trên bề mặt vật liệu khi bề mặt

vật liệu đặt trong môi trường có độ ẩm cao.

+ Tác hại: tăng dòng điện rò và giảm đáng kể điện áp phóng điện.

+ Biện pháp khắc phục: thực hiện sơn phủ trên bề mặt điện môi.

2. Tính cơ học

- Độ bền kéo, nén và uốn trong các điện môi khác nhau rất nhiều. Độ bền

phụ thuộc rất nhiều vào tiết diện của mẫu vật liệu. Ví dụ: sợi thuỷ tinh khi

đường kính giảm thì độ bền cơ học tăng, khi đường kính giảm tới 0,01 mm thì

đạt được giới hạn bền như dây đồng. Độ bền cơ học giảm khi nhiệt độ tăng.

2

- Tính giòn: khả năng của bề mặt vật liệu chống lại các tải cơ học động.

- Độ cứng: biểu thị khả năng của bề mặt vật liệu chống lại các biến dạng

gây nên bởi lực nén truyền từ vật liệu có kích thước bé hơn.

- Ngoài ra đối với các chất lỏng hoặc nửa lỏng như: dầu, sơn, hỗn hợp các

chất tráng, tẩm thì độ nhớt là một đặc tính quan trọng.

3. Tính chất hoá học và khả năng chịu phóng xạ của điện môi

- Khi làm việc lâu dài, không bị phân huỷ để giải thoát ra các sản phẩm

phụ và không bị ăn mòn khi kim loại tiếp xúc với nó, không phản ứng với các

chất khác như nước. axít ...

- Khi sản xuất các chi tiết có thể dùng các hoá chất khác như: Chất kết

dính, chất hoà tan, trong các điện môi khác.

4. Hiện tượng đánh thủng điện môi và độ bền cách điện

- Khi cường độ điện trường cao hơn giới hạn độ bền cách điện của chất

điện môi, thì xảy ra đánh thủng điện môi. Đánh thủng chính là quá trình phá

hoại chất điện môi, điện môi mất tính chất cách điện ở chỗ bị đánh thủng.

- Trị số điện áp lúc xảy ra đánh thủng điện môi gọi là điện áp đánh thủng

(U_đt) và trị số cường độ điện trường tương ứng gọi là độ bền cách điện của chất

điện môi (E_đm).

- Độ bền cách điện của chất điện môi được xác định theo công thức:

E_đt= U_dt/ d [kV/mm]

Trong đó: d: chiều dày chất điện môi ở chỗ đánh thủng, mm.

5. Độ bền điện

- Đặc trưng bằng giá trị điện áp lớn nhất đặt vào bề mặt của vật liệu mà

vật liệu vẫn đảm bảo tính cách điện.

- Các yếu tố ảnh hưởng tới độ bền điện chủ yếu là nhiệt và điện. Ngoài ra

còn phụ thuộc vào khoảng cách và áp suất. Nếu áp suất giảm thì độ bền điện lớn,

nếu áp suất tăng thì độ bền điện nhỏ.

6. Tính chịu nhiệt

- Đánh giá khả năng chịu nóng của vật liệu cách điện và các chi tiết chịu

nhiệt không bị hư hại trong thời gian ngắn cũng như lâu dài dưới tác dụng của

nhiệt độ cao và sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ được gọi là độ bền chịu nóng.

- Đối với điện môi vô cơ: Độ bền chịu nóng được xác định bởi nhiệt độ

mà tại đó điện môi bắt đầu có sự thay đổi tính chất điện.

- Đối với điện môi hữu cơ: Độ bền chịu nóng được xác định bởi nhiệt độ

mà tại đó bắt đầu có sự biến đổi về mặt cơ học.

1.2. Chất cách điện thể khí

1. Không khí

Không khí phổ biến ở khắp nơi, nó thường tham gia vào các thiết bị điện

và giữ vai trò như là vật liệu cách điện hổ trợ thêm cho các vật liệu cách điện

rắn, lỏng. Tuy nhiên việc tồn tại bọt khí trong vật liệu cách điện rắn, những

3

khoang rỗng trong các cuộn dây của máy điện và thiết bị điện do tẩm không kỹ

sẽ làm xấu chất lượng cách điện.

2. Nitơ

Đôi khi được dung thay không khí để lấp đầy các tụ điện khí, cũng như

trong các trường hợp khác, bởi vì nó có những đặc tính cách điện gần giống với

không khí, lại không có chứa 0₂là chất có thể gây tác dụng oxy hóa trên các vật

liệu tiếp xúc với nó.

3. Elaga (SF₆)

Elaga nặng hơn không khí 5 lần, nhiệt độ sôi – 64⁰C, trong nhiệt độ bình

thường có thể nén tới 20at vẫn không hóa lỏng. Elaga không độc, chịu được tác

dụng hóa học, không bị phân hủy khi bị đốt nóng tới 800⁰C, được sử dụng trong

tụ điện, trong cáp, máy cắt,…một cách có kết quả.

4.Hydrô

- Đó là một chất khí nhẹ, có những đặc tính rất thuận lợi để dùng làm môi

trường làm mát thay cho không khí. Sự làm mát máy điện được cải thiện hơn

nhiều khi ta sử dụng hyđrô. Dùng hyđrô thay cho không khí sẽ giảm được nhiều

tổn thất công suất do ma sát của roto với chất khí và do quạt gió gây ra, bởi vì

tổn hao ấy gần như tỷ lệ với tỷ trọng của chất khí.

- Do không có tác dụng ôxy hóa của ôxy trong không khí nên dùng hyđrô

sẽ làm chậm sự hóa già chất cách điện hữu cơ trong dây quấn máy điện và loại

trừ được khả năng hỏa hoạn trong trường hợp bị ngắn mạch ở bên trong máy

điện. Sau cùng là điều kiện làm việc của chổi điện được cải thiện trong môi

trường hyđrô. Do đó sự làm nguội bằng hyđrô cho phép tăng công suất và hiệu

suất công tác của máy điện, người ta thường chế tạo các máy phát nhiệt điện,

máy bù đồng bộ công suất lớn làm máy bằng hyđrô.

5. Các loại khí khác:

- Một số khí – chủ yếu là các hợp chất halogen (Flo, Clo,…) có khối

lượng phân tử và tỷ trọng cao, năng lượng ion hóa lớn, có độ bền điện cao hơn

hẳn không khí.

- Một số khí là hyđrô cácbon flo hóa (ví dụ: CF₄, C₂F₆– hexafloetan…),

hoặc hơi của một số chất lỏng hyđrô các bon hóa (ví dụ: C₇E_14;C₈F₁₆…), cũng

có độ bền lớn hơn không khí nhiều. Chỉ cần một lượng nhỏ khí trên lẫn vào

không khí cũng làm tăng độ bền điện của hỗn hợp lên một cách đáng kể.

- Các loại khí trơ như: Neon, Acgon… cũng như hơi thủy ngân có độ bền

điện thấp được dùng để lấp đầy các dụng cụ điện chân không các bóng đèn.

1.3. Chất cách điện thể lỏng

1. Dầu mỏ cách điện (dầu máy biến áp)

- Là vật liệu cách điện được ứng dụng nhiều nhất trong ngành kỹ thuật

điện. Dầu có công dụng là làm mát và cách điện cho máy biến áp, làm cách điện

và dập tắt hồ quang trong máy cắt dầu.

4

- Tính chất của dầu: Tạp chất có trong dầu làm giảm sút rất lớn đến độ

bền cách điện của dầu. Vì vậy trước khi cho dầu vào máy phải làm sạch và

khuấy trong chân không. Điện trở suất của dầu khoảng 10⁴– 10⁶(.cm), làm

việc dài hạn ở nhiệt độ 90 – 95 ⁰C.

- Ưu điểm: Có độ bền cách điện cao, trong trường hợp dầu chất lượng cao

có thể đạt tới 160 kV/cm,  = 2,2 – 2,3. Vì là chất lỏng nên dầu có tính phục hồi

cách điện cao. Có thể thâm nhập vào các khe rãnh hẹp.

- Nhược điểm: Dầu nhạy cảm cao với các tạp chất và độ ẩm. Ở nhiệt độ

cao dầu tạo ra những bọt khí sinh ra độ nhớt, làm cho tính năng cách điện và làm

mát đều giảm sút. Dễ cháy khi cháy phát sinh ra khói đen, hơi dầu bốc lên hòa

lẫn cùng không tạo thành hỗn hợp nổ.

2. Dầu tụ điện

- Là loại dầu dùng để tẩm các tụ điện giấy, đặc biệt là tụ điện động lực để

bù trong các trạm phân phối điện.

- Khi cách điện bằng giấy của tụ điện được tẩm dầu thì điện trở cách điện

cũng như độ bền điện của nó tăng lên. Do đó giảm được kích thước, trọng lượng

và giá thành của tụ điện.

- Các đặc tính của dầu tụ điện rất giống với dầu biến áp. Độ bền điện của

tụ đã được làm khô phải lớn hơn 20 kV/mm.

3. Dầu cáp điện

Được dùng trong việc tẩm cáp điện lực có công dụng làm mát và tăng độ

bền điện. Có nhiều loài dầu khác nhau:

- Loại cáp chứa dầu làm việc ở điện cao áp trên 110kV, người ta dùng loại

dầu có độ nhớt thấp   3,5 mm²/s. Ở nhiệt độ 100⁰C, ở nhiệt độ 50⁰C   10

mm²/s, ở nhiệt độ 20⁰C   40 mm²/s.

- Loại cáp chứa dầu làm việc ở điện áp trên 35kV có vỏ nhôm hoặc chì

người ta dùng dầu có độ nhớt cao, không nhỏ hơn 23 mm²/s ở nhiệt độ 100⁰C.

Để tăng độ nhớt người ta còn thêm nhựa thông vào dầu.

4. Điện môi lỏng tổng hợp

Trong những năm gần đây người ta đã điều chế ra được nhiều loại vật liệu

cách điện lỏng tổng hợp có một vài tính chất tốt hơn dầu mỏ cách điện:

- Hyđrô cacbon clo hóa.

- Silic hữu cơ và flo hữa cơ.

1.4. Chất cách điện hữu cơ

- Trong các loại vật liệu cách điện, vật liệu cách điện hữu cơ đóng một vai

trò quan trọng, nó tham gia vào hầu hết cách điện của các thiết bị điện.

- Người ta gọi các hợp chất của cacbon với các nguyên tố khác là các chất

hữu cơ. Cacbon có khả năng tạo ra một số lớn các hợp chất hóa học với nhiều

loại cấu trúc phân tử rất khác nhau. Cụ thể là cácbon tham gia vào sự thạo thành

các chất có “khung” phân tử hình chuỗi xích, hình nhánh hoặc mạch vòng. Cấu

trúc phân tử có ảnh hưởng rất lớn đến những tính chất của các chất hữu cơ.

5

- Một số vật liệu hữu cơ dùng trong lĩnh vực cách điện là những chất thấp

phân tử, số lượng nguyên tử tham gia vào phân tử của các chất này không nhiều.

Tuy nhiên số lượng lớn nhất các vật liệu cách điện hữu cơ thuộc về các hợp chất

cao phân tử. Đó là những chất có phân tử lớn.

- Trong tự nhiên ta gặp một số vật liệu thuộc về các vật liệu hữu cơ cao

phân tử, chúng có tầm quan trọng rất lớn đối với kỹ thuật như: tơ tằm, cao su,…

- Dựa vào nguồn gốc của các vật liệu hữu cơ cao phân tử người ta có thể

phân thành 2 loại: Loại thứ nhất là vật liệu nhân tạo, được sản xuất ra bằng cách

chế biến hóa học những chất cao phân tử có sẵn trong thiên nhiên. Loại thứ hai

có tầm quan trọng lớn hơn đối với kỹ thuật cách điện cũng như đối với nhiều

ngành kỹ thuật khác. Đó là các vật liệu cao phân tử tổng hợp, chúng được sản

xuất ra bằng cách tổng hợp từ các chất thấp phân tử.

- Những hợp chất cao phân tử quan trọng nhất về bản chất hóa học là các

chất trùng hợp hay polime. Đó là những chất mà các phân tử của chúng được coi

là sự tổng hợp một lượng rất lớn các nhóm nguyên tử có cấu trúc giống nhau.

- Theo cấu trúc phân tử của các polime, người ta chia thành 2 nhóm:

polime đường thẳng và polime không gian. Phân tử của polime đường thẳng có

hình dáng như một chuỗi xích. Trái lại phân tử của các polime không gian thì

phát triển theo nhiều hướng khác nhau.

- Theo sự biến đổi tính chất dưới tác dụng nhiệt của polime người ta chia

thành 2 nhóm: các vật liệu nhiệt dẻo và các vật liệu nhiệt cứng.

- Các vật liệu nhiệt dẻo khi ở nhiệt độ thấp ở trạng thái rắn, nhưng khi

được đốt nóng thì chúng trở thành mềm dẻo và dễ biến dạng. Chúng có thể hòa

tan trong những dung môi thích hợp. Tính chất đặc biệt của các vật liệu nhiệt

dẻo là khi được đốt nóng tới những nhiệt độ tương ứng với trạng thái dẻo của

chúng thì không gây ra sự biến đổi không phục hồi tính chất của chúng. Các vật

liệu nhiệt cứng khi được đốt nóng thì thay đổi tính chất không hồi phục được,

chúng bị cứng lại, mất tính hòa tan và tính nóng chảy.

- Tóm lại, những chất cách điện khi vận hành đòi hỏi chịu được nhiệt độ

cao mà không hóa dẻo, không biến dạng và giữ được độ bền cơ học cao hoặc

bền vững khi tiếp xúc với dung môi thì dùng vật liệu nhiệt cứng. Còn vật liệu

nhiệt dẻo co dãn tốt hơn và ít giòn hơn so với vật liệu cứng, ít bị hóa già nhiệt và

trong nhiều trường hợp công nghệ chế tạo các vật liệu nhiệt dẻo nóng cũng đơn

giản hơn.

1.5. Sơn và êmay cách điện

1.5.1. Thành phần chung:

Sơn là vật liệu có vai trò quan trọng trong kỹ thuật điện. Sơn được tạo ra

từ nền sơn (nhựa, Bitum, dầu khô…) hòa tan trong dung môi hữu cơ, dễ bay hơi.

Khi sơn bị sấy khô, dung môi bay hơi còn lại nền sơn chuyển sang trạng thái rắn

tạo thành màng sơn có đặc tính cách điện và rắn chắc.

1.5.2. Tính chất: Theo công dụng chia ra 3 nhóm:

6

- Sơn tẩm: Dùng để làm vào cách điện xốp (giấy, các-tông, bông, vải…)

tẩm các cuộn dây của dây quấn máy điện và thiết bị điện. Sơn tẩm lấp đầy các lỗ

xốp trong vật liệu cách điện, các khoảng rộng giữa vòng dây và các lớp dây

quấn. Khi khô đi các vật được tẩm trở nên có độ bền điện và độ dẫn điện cao

hơn trước đó rất nhiều. Hơn nữa, sơn tẩm còn làm hạn chế mức độ hút ẩm, thấm

ẩm, nâng cao độ bền cơ học cho sản phẩm.

- Sơn phủ: Dùng để phủ lên bề mặt vật liệu hoặc sản phẩm có một lớp

màng nhẵn bóng, chịu ẩm, độ bền về cơ học. Sơn phủ làm nâng cao điện trở bề

mặt, do đó tăng điện áp phóng điện bề mặt cho sản phẩm, bảo vệ chất cách điện

chống lại các tác dụng của hơi ẩm và các chất có hoạt tính hóa học xâm thực,

đồng thời cải thiện vẻ đẹp bề mặt của sản phẩm.

Sơn phủ có loại phủ trực tiếp lên kim loại như: sơn ê-may, sơn các lá tôn

kỹ thuật điện. Men màu cũng thuộc loại sơn phủ, nó được cho thêm chất sắc tố

vào nhằm cải thiện vẻ đẹp, độ bám dính…

- Sơn dán:

+ Dùng để dán các vật liệu cách điện với nhau và với các kim loại, ngoài

khả năng về cách điện nó còn cần độ bám dính cao.

+ Theo chế độ sấy người ta chia sơn thành các loại như sau: Sơn sấy

nóng, sơn sấy nguội.

1.5.3. Các loại sơn

- Sơn nhựa: là dung dịch của nhựa (tự nhiên, nhân tạo và nhựa tổng hợp)

hoà tan trong các dung môi hữu cơ dễ bay hơi.

- Sơn dầu: Được tạo ra từ dầu khô, để giảm độ nhớt và nâng cao tốc độ

khô của sơn người ta thường pha thêm vào sơn dung môi và chất làm khô.

- Sơn dầu nhựa: là sơn dầu có pha thêm nhựa tổng hợp nhằm cải thiện

đặc tính của màng sơn.

- Sơn dầu Bitum: thành phần ngoài Bitum còn có cả dầu khô, nó được

dùng khá rộng rãi.

- Sơn Bitum đen: màng sơn kém chịu tác dụng của xăng, dầu.

1.6. Vật liệu cách điện dạng xơ

1.6.1. Gỗ

Là loại vật liệu rất phù hợp với kỹ thuật lạnh. Rất nhiều loại gỗ có độ bền

cơ học cao ở nhiệt độ thấp đặc biệt khi độ ẩm nhỏ. Mô đun đàn hồi và độ bền

nén đều tăng khi nhiệt độ giảm. Độ bền nén của gỗ từ 800kg/cm²ở 80⁰C tăng

lên 1600kg/cm²ở -160⁰C.

1.6.2. Giấy và cactông

Giấy và cáctông được sản xuất chủ yếu từ xenlulo và được hòa tan trong

dung dịch kiềm.(Trong thực tế có những loại giấy không có chứa xenlulo)

7

- Giấy và cáctông cách điện được sản xuất từ xenlulo natron. Có độ bền

cơ cao, chịu nhiệt tốt, độ bền điện tương đối cao.

- Nhược điểm: Nhược điểm lớn nhất của giấy và cáctông là hút ẩm lớn.

- Giấy cách điện được ứng dụng nhiều trong thực tế như: Giấy cáp dùng

làm cách điện cho cáp điện lực. Giấy cáp điện thoại dùng làm chất cách điện cho

cáp điện thoại. Giấy tụ điện được tẩm dùng làm cách điện cho các tụ điện.

- Cáctông cách điện có 2 loại: loại để ngoài không khí cứng và đàn hồi

dùng làm cách điện ngoài không khí (Lót rảnh cho các máy điện quay các vòng

đệm…). Loại ngâm trong dầu xốp và mềm hơn dùng chủ yếu trong dầu máy

biến áp có độ bền điện rất tốt.

1.6.3. Vật liệu dệt

- Trong kỹ thuật cách điện, người ta dung sợi tết để làm cách điện cho dây

dẫn và dây cáp mềm bằng phương pháp quấn và tết. Vải và băng được dùng để

bảo vệ phần cách điện chủ yếu của máy điện và thiết bị điện chống lại các tác

dụng cơ từ phía ngoài vào.

- Một số loại vải và băng thường dùng:

+ Vải và băng bằng sợi bông

+ Lụa tơ tằm tự nhiên.

+ Vật liệu bằng xơ tổng hợp

1.6.4. Vải sơn cách điện

1. Đặc điểm:

- Vải sơn là vải được tẩm sơn nhằm đảm bảo độ bền cơ học và đảm bảo

cho vật liệu có độ bền cách điện cao.

- Tuỳ theo loại sơn tẩm mà các đặc tính của vải sơn có khác nhau. Nếu

dùng sơn dầu vải có màu vàng, loại này chịu được dầu và dung môi hữu cơ,

song có khuynh hướng già hóa do nhiệt. Độ bền điện của vải sơn bằng sợi bông

30



50 KV/mm, bằng sợi tổng hợp 50



90 KV/mm.

- Nếu dùng sơn Bitum thì vải sơn có màu đen, chịu ẩm tốt, song kém chịu

tác dụng của dung môi (xăng, dầu…) độ bền điện cao khoảng 50



60 KV/mm.

2. Công dụng:

Vải sơn dùng làm cách điện cho cáp, cho máy điện và thiết bị điện, làm

lớp lót cách điện.

1.7. Vật liệu cách điện dạng dẻo

1.7.1. Màng dẻo

- Màng dẻo và màng mỏng có độ dày



0,02mm và những sản phẩm đặc

sắc trong các sản phẩm bằng Polime. Nó được sản xuất thành cuộn, có độ bền cơ

học cao, có độ bề điện lớn, chúng được sử dụng làm chất cách điện cho máy

điện, dây quấn, cáp, điện môi cho các tụ điện…

- Điển hình là các màng Ête xenlulo để dán lên cac-tông tạo nên vật liệu

hỗn hợp có độ bền điện cao. Các màng trung tính: màng PE, PS, PP và các màng

Politetrafloêtylen có giá trị cao trong kỹ thuật điện.

8

1.7.2. Chất dẻo

- Chất dẻo là các vật liệu được dùng để sản xuất hàng loạt các sản phẩm

có hình dáng, kích thước như nhau và do khuôn ép qui định. Trong kỹ thuật điện

chúng được dùng để làm cách điện, vật liệu kết cấu, nhiều loại có độ bền cơ học

cao, cách điện tốt.

- Chất dẻo được cấu tạo bởi hai thành phần: chất kết dính và chất độn.

+ Chất kết dính thường là hợp chất hữu cơ (nhiệt dẻo hoặc nhiệt cứng),

một số ít là chất vô cơ (thuỷ tinh, ximăng). Chất kết dính qui định về cơ bản đặc

điểm về công nghệ chế tạo các sản phẩm bằng chất dẻo (chủ yếu được ép nóng).

+ Chất độn thường là dạng bột, dạng xơ, dạng tấm (bột gỗ, xơ bông, xơ

vải, xơ amiăng, xơ thuỷ tinh), chúng làm giảm đáng kể giá thành của vật liệu,

làm tăng cơ tính nhưng có nhược điểm là làm giảm độ hút ẩm, tính chất cách

điện bị xấu đi. Trong trường hợp chất độn là giấy, vải được đặt thành từng lớp

cùng với chất kết dính ta có các sản phẩm là các chất dẻo nhiều lớp, ví dụ như:

tinắc và téc tô lit.

1.8. Vật liệu cách điện từ Mica

- Mica có ở trong thiên nhiên dưới dạng tinh thể ,có thể tách ra thành từng

bản mỏng xét theo thành phần hoá học mica là nhôm silicat ngậm nước. Mica

được khai thác trong tự nhiên rồi lọc bỏ tạp chất.

- Đặc điểm có độ bền cơ và điện cao chịu nhiệt và chịu ẩm tốt nhiệt độ

nóng chảy 1250-1300⁰C.

* Các vật liệu trên cơ sở mica.

- Micanít: Là vật liệu được ản xuất thành từng tấm hoặc cuộn do nhưng tấm

mica rời dán lại với nhau bằng sơn dán hoặc bằng nhựa khô. Công dụng tăng độ

bền đứt và khó tách ra khi uốn. Micanít có độ bền nhiệt cao thuộc cấp B.

- Có các loai micanít sau:

+ Micanit dùng làm vành góp được chế tao từ mica flogopit có độ mài

mòn như đồng dùng làm vành góp máy điện. Đặc điểm có đặc tính cơ tốt không

bị co lại dưới áp suất lớn và nhiệt độ cao.

+ Micanit dùng để lót được chế tạo dùng để lót cách điện và làm vòng

đệm… Thành phần chính là Muscovit và flogopit là loại mica cứng.

+ Micanit để tạo hình: Thành phần chủ yếu là mica chiếm tử 80- 95% chất

kết dính là nhựa cánh kiến hoặc nhựa glip. Loại mica này có thể dập theo hình

dạng định trước theo khuôn và không bị biến dạng khi nguội. Dùng làm vành

góp, khung cuộn dây ống và các sản phẩm định hình khác. Có độ bền điện trung

bình khoảng 13kv/mm.

+ Micanit mềm : Thành phần chính là Muscovit và flogopit chất kết dính

là sơn dầu bitum. Không có chất làm khô. Loại này có thể uốn ở nhiệtđộ bình

thường . Dùng làm cách điện trong nhiều bộ phận khác nhau của may điện.(Các

tấm lót,cách điện rãnh,,,)

Ngoài các loại trên còn có micanit chịu nhiệt và Băng mica…

9

- Sluddinit:

+ Sản xuất bằng cách nung mica vụn qua xử lý hóa học thu được chất

nhờn kết hợp với bột giấy tạo thành giấy mica. Đem giấy này ép lại với nhau với

chất kết dính tạo ra sản phẩm goi là Sluddinit.

+ Sluddinit có đặc tính gần giống Micanit song ưu việt hơn là bề mặt rất

đồng đều có độ bền cơ và chịu nóng cao song nhược điểm là chịu ẩm thấp độ dài

khi đứt nhỏ hơn Micanit.

- Mica tổng hợp

+ Thủy tinh mica là sự kết hơp giữa thủy tinh và mica lại với nhau. Là vật

liệu cách điện có chất lượng cao. Nó chịu được nhiệt độ cao, có độ bền cơ lớn,

nhất là độ bền uốn và va đập, chịu được phóng điện hồ quang, có thể gia công

cơ khí.

+ Dùng để chế tạo ra các cách điện có công suất lớn, gía đỡ tụ điện không

khí, lõi cuộn cảm và các chi tiết chác.

+ Mica thủy tinh chịu được ẩm nhưng kém bền với axit cũng như các chất

kiềm.

1.9. Sứ cách điện

- Vật liệu cách điện bằng gốm, sứ là những vật liệu vô cơ, có thể sản xuất

ra các sản phẩm có hình dáng bất kỳ, sau đó được nung ở nhiệt độ cao.

- Tùy theo thành phần cấu tạo, công nghệ chế tạo thích hợp vật liệu cách

điện bằng gốm, sứ có thể có độ bền cơ học cao, góc tổn hao điện môi nhỏ, hằng

số điện môi cao, chịu nóng tốt, độ bền hóa già vì nhiệt cao, không bị biến dạng

khi chịu tải trọng cơ học.

- Sứ cách điện được tạo ra từ những loại đất sét đặc biệt, đó là cao lanh

cùng khoáng thạch anh (SiO₂) và fenspat chúng được nhào kỹ với nước, định

hình sấy khô, tráng men rồi đem nung. Lớp men ngoài bề mặt sứ ngăn không

cho hơi ẩm và nước thấm vào, ít bám bụi bẩn. Ngoài ra lớp men còn làm giảm

độ rò rỉ điện và làm tăng điện áp phóng điện.

- Trong kỹ thuật cách điện vật liệu cách điện bằng sứ rất đa dạng và được

dùng rộng rãi như:

+ Sứ đường dây gồm có sứ treo cho điện áp cao hơn 35 kV, sứ đỡ dùng

cho điện áp thấp hơn.

+ Sứ dùng trong các trạm điện gồm có sứ xuyên và sứ đỡ.

+ Sứ tham gia vào kết cấu của các thiết bị như máy biến áp, máy cắt dầu,

dao cách ly, chống sét.v.v…

+ Sứ định vị gồm có các loại như sứ puli những linh kiện ở đui đèn trong

công tắc, cầu chì, cầu dao, phích cắm, sứ thông tin v.v….

2. VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN

2.1. Vật liệu dẫn điện

2.1.1. Khái niện vật liệu dẫn điện.

2

Theo thuyết phân vùng năng lượng.

W

5

4

10

- Khoảng cách giữa vùng lấp đầy và vùng tự do rất nhỏ.

- Trong trường hợp này , dưới tác dụng của chuyển động

nhiệt , điện tử ở vùng lấp đầy dễ dàng nhảy lên vùng tự do và

thể thành điện tử tự do tham gia dẫn điện.

W  0.2eV

Vì vậy , đối với vật liệu này tính dẫn điện cao và điện trở suất  = 10^-6

10^-3.m.

- Vậy vật liệu dẫn điện là vật liệu khi ở trạng thái bình thường có các điện

tích chuyển động tự do. Nếu đặt vật liệu này vào trong một điện truờng nào đó

thì các điện tích sẽ chuyển động theo hướng nhất định của điện trường và tạo ra

dòng điện. Ta gọi vật liệu này có tính dẫn điện.

2.1.2. Tính chất của vật liệu dẫn điện.

- Điện trở R: là mối quan hệ giữa hiệu điện thế không đổi đặt ở hai đầu

dây dẫn và cường độ dòng điện tạo nên trong dây dẫn.

R = U/I ().

Điện trở dây dẫn còn được tính theo công thức: R = l/s ().

Trong đó  là điện trở suất, l chiều dài dây dẫn, s tiết diện dây.

+ Điện dẫn G là đại lượng nghịch đảo của điện trở: G = 1/R (^-1).

- Điện trở suất (): của dây dẫn là điện trở của dây dẫn có chiều dài 1m

với tiết diện ngang 1mm². Đơn vị (.cm)

1.cm = 10⁴.mm²/m = 10^-2.m = 10⁶.m.

+ Điện dẫn suất  là đại lượng nghịch đảo của :  = 1/ m/mm².

2.1.3. Các tác nhân môi trường ảnh hưởng đến vật liệu dẫn điện.

- Nhiệt độ: Đa số kim loại đều có điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ.

Trong khoảng nhiệt độ nhỏ thì quan hệ giữa  và nhiệt độ gần như là đường

thẳng, giá trị điện trở suất ở cuối đoạn nhiệt độ t có thể tính theo công thức:

_t= ₀(1 + _.t)

Trong đó: - _tđiện trở suất của vật liệu đo ở nhiệt độ t.

- ₀điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ ban đầu (t_o).

- _hệ số nhiệt của điện trở suất.

- Môi trường axit, kiềm:

Đối với một số vật dẫn kim loại khi đặt trong môi trường ẩm có hơi axit,

kiềm sẽ bị ôxi hóa bề mặt làm giảm tính tiếp xúc cũng như dẫn điện của chúng.

2.2. Đồng

2.2.1. Tổng quan

- Đồng là vật liệu quan trọng nhất trong tất cả những vật liệu dẫn điện

dùng trong kỹ thuật điện. Nó có điện dẫn suất và nhiệt dẫn suất lớn chỉ đứng sau

bạc. Nó có sức bền cơ khí lớn, chống được sự ăn mòn khí quyển tính đàn hồi

cao và đặc biệt là tính dẫn điện cao.

- Đồng còn là một kim loại hiếm, nó chiếm tỉ lệ 0,01% ở trong lòng đất

Bảng 1: Có các loại đồng tinh chế sau

Ký hiệu C_u% (tối thiểu)

Sử dụng

11

Đồng điện phân, dây dẫn điện, hợp kim nguyên

chất mịn.

Dây dẫn điện, hợp kim dễ dát mỏng, bán thành

phẩm với những yêu cầu đặc biệt.

Bán thành phẩm như: tấm, thanh, ống. Đồng thau

dát mỏng với tỷ lệ dưới 60% C_u

Hợp kim với đồng ít hơn 60% dùng để dát mỏng

và rót. Những chi tiết chế tạo được đúc từ đồng.

C_uE

C_u9

C_u5

C_uO

99,95

99,90

99,5

99,0

- Đồng được sx từ các mỏ trong thiên nhiên như: Can-copirit (C_uF_eS₂),

Covelit (C_uS), Cupric (C_u2O)…

2.2.2.Các đặc tính

- Đồng là kim loại có màu đỏ nhạt sáng rực, có điện dẫn suất và nhiệt dẫn

suất cao, sức bền cơ khí lớn, dễ dát, dễ vuốt giãn, gia công dễ dàng khi nóng và

lạnh. Có sức bền lớn khi va đập và ăn mòn, sức đề kháng cao khi thời tiết xấu,

có khả năng tạo thành hợp kim tốt.

- Đồng có tổ chức mạng tinh thể lập phương thể tâm.

Bảng 2: Tính chất vật lý , hoá học chính của đồng

Đặc tính

Trọng lượng riêng ở 20 ^oC.

Điện trở suất ở 20 ^oC.

- Dây mềm.

Đơn vị đo

Chỉ tiêu

Kg/dm³

8,96

0,01748

0,01786

3,92

0,938

1083

- Dây cứng.

Nhiệt dẫn suất 20 ^oC.

W/cm.grd

Calo/cm.s.grd

⁰C

Nhiệt độ nóng chảy.

Sức bền đứt khi kéo.

- Dây mềm.

kG/mm²

21

45

- Dây cứng.

2.2.3.Ứng dụng:

Do đặc tính cơ và điện đặc biệt của đồng mà đồng được sử dụng rất phổ

biến trong kỹ thuật điện, trong kết cấu máy điện và máy biến thế, dùng làm dây

dẫn điện cho đường dây trên không và đường dây tải điện cho các phương tiện

vận tải bằng điện.

2.3. Nhôm

2.3.1.Tổng quan

- Sau đồng thì nhôm là vật liệu quan trọng thứ 2 được sử dụng rất rộng rãi

trong kỹ thuật điện. Nhôm có tính dẫn điện tốt trọng lượng nhẹ nhưng sức bền

cơ khí của nhôm tương đối bé và khó khăn trong việc thực hiện tiếp xúc.

12

- Nhôm có cấu trúc tinh thể là lập phương thể tâm.

2.3.2.Phân loại

Dựa trên hàm lượng tạp chất có trong nhôm ta chia nhôm thành các loại sau:

Bảng 3. Phân loại Nhôm

Hàm lượng tạp chất% (Max)

Ký

Nhôm

Lĩnh vực ứng dụng

Fe

Si

Fe+Si Cu

Tổng

hiệu %(min)

tạp chất

Nhôm tinh khiết cao

Những dụng cụ hóa học đặc biệt.

Những điện cực của tụ điện điện

phân.

AB1 99,90 0.060 0,060 0,095 0,005 0,100

AB2 99,85 0,100 0,080 0,142 0,008 0,150

Những yêu cầu và mục đích khác.

Nhôm với độ tinh khiết thông dụng

Cáp và dây dẫn điện , hợp kim

nhôm đặc biệt dùng cho công

nghiêp hoá chất.

A-00 99,7 0,160 0,160 0,260 0,010 0,300

A-0

99,6 0,250 0,360 0,010 0,020 0,400

A-1

A-2

A-3

99,5 0,300 0,300 0,450 0,015 0,500 Cáp và dây dẫn điện, hợp kim nhôm

99,0 0,500 0,500 0,900 0,020 1,000 dùng cho nhà bếp, các bình, ca

98,0 1,100 1,000 1,800 0,030 2,000 Nhôm dùng cho nhà bếp

2.3.3.Tính chất chung

Bảng 4. Một số tính chất vật lý - hóa học của nhôm (99, 5% Al).

Tính chất

Đơn vị đo

Kg/dm³

.cm.10^-6

^-1.cm^-1.10⁶

W/cm.grd

⁰C

Chỉ tiêu

2,7

2,941

0,34

2,1

657

9

45

Trọng lượng riêng ở 20 ^oC.

Điện trở suất ở 20 ^oC.

Điện dẫn suất ở 20 ^oC.

Nhiệt dẫn suất ở 20 ^oC.

Nhiệt độ nóng chảy.

Sức bền đứt khi kéo.

Độ giãn dài riêng khi kéo .

kG/mm²

%

- Nhôm là kim loại có màu trắng bạc, sau một thời gian trở thành trắng vì

oxy hóa bề mặt.

- Dễ đánh mỏng, vuốt giãn, gia công dễ dàng khi nóng và nguội.

- Là kim loại mềm, ít chịu va chạm và xây sát cũng như kéo và khi cắt.

- Có sức bền với sự ăn mòn (do có lớp màng oxít bảo vệ).

- Lớp màng mỏng oxít có điện trở lớn nên nó cản trở việc tiếp xúc tốt giữa

các dây dẫn.

2.3.4. Ứng dụng

- Do tính chất có vỏ điện, do có sức bền đối với thời tiết xấu và nhôm là

kim loại có trong thiên nhiên khá nhiều được dùng để chế tạo: cáp điện, ống nối.

- Các lá nhôm để làm trụ điện, làm máy biến áp.

- Rôto của động cơ điện không đồng bộ.

13

2.4. Một số kim loại dẫn điện khác

2.4.1. Đặc tính của: sắt, chì, thiếc, kẽm

* Sắt (thép)

- Sắt có màu trắng bạc, có độ thẩm từ cao, bị ăn mòn thông qua hiện

tượng rỉ sét ngay ở nhiệt độ bình thường.

- Ở dòng diện xoay chiều điện trở dây dẫn thép tăng so với điện trở cùng

dây dẫn cùng tiết diện ở dòng 1 chiều.

- Sắt được sử dụng làm dây dẫn trong một số trường hợp sau: khi dòng

điện nhỏ, khi yêu cầu độ bền cơ học của dây dẫn cao, …

*Chì

- Chì là kim loại mềm, dẻo, độ bền cơ học yếu, kém chịu rung động. Chì

có điện trở suất cao, khả năng chống ăn mòn tốt (chì bền vững với nước và

nhiều hóa chất khác), hấp thụ tốt bức xạ năng lượng cao.

- Chì được ứng dụng làm vỏ cáp để chống ẩm cho cách điện, dùng làm

dây chảy cầu chì, làm điện cực ắc quy,...

* Thiếc

- Thiếc là kim loại mềm, dễ vuốt và dát mỏng. Ở nhiệt độ bình thường

thiếc không bị oxy hóa trong không khí, không chịu tác dụng của nước còn axit

loãng tác dụng rất chậm.

- Thiếc được dùng làm lớp bọc bảo vệ kim loại, làm hợp kim dùng để

hàn, làm bản cực của tụ điện.

* Kẽm

- Kẽm ở nhiệt độ bình thường khá giòn, khi bị đốt nóng đến 100⁰C nó trở

nên dẻo và dễ vuốt, nếu tiếp tục nung nóng đến 200⁰C nó trở lại nên giòn.

- Kẽm nóng chảy ở nhiệt độ 420⁰C, kẽm được sử dụng làm lớp mạ bảo vệ,

điện cực của pin, dây chảy của cầu chì hạ áp,...

2.4.2. So sánh đặc tính của: sắt, chì, thiếc, kẽm với đồng và nhôm

Dựa vào bảng các thông số của kim loại ta thấy được sự khác biệt giữa

các kim loại sắt, chì, thiếc, kẽm, đồng và nhôm với nhau (bảng 5)

Bảng 5. Điện trở suất và các đặc tính vật lí của các kim loại chủ yếu dùng

trong kỹ thuật điện.

Khối

lượng

riêng,

g/cm³

8,9

Nhiệt

Nhiệt Hệ số nhiệt

Hệ số

nhiệt điện thoát

trở suất, điện

_, độ^-1tử, eV

Công

Nhiệt

Điện trở

suất,

dung

dẫn độ dãn nở

Kim

độ nóng

chảy, ⁰C

riêng, riêng, dài,



₁.10⁶,

loại

mm²/m



J/kg.độ W/m.độ

độ^-1

16,5

21



Đồng

Nhôm

Sắt

1083

657

385

922

452

130

226

390

209

73

0,0172

0,028

0,098

0,21

0,0043

4,35

4,3

4,5

-

2,7

0,0042

0,006

7,8

1535

327

11

Chì

11,4

7,3

35

29

0,0037

0,0044

Thiếc

232

65

23

0,12

4,4

14

Kẽm

7,1

420

390

111

31

0,059

0,004

4,4

2.5. Các hợp kim có điện trở suất cao

Các hợp kim có điện trở cao dùng trong các dụng cụ đo điện, điện trở

mẫu, biến trở, các dụng cụ đốt nóng bằng điện. Trong các dụng cụ này yêu cầu

vật dẫn có điện trở suất lớn. Khi dùng trong các dụng cụ đo, điện trở mẫu cần có

_càng nhỏ càng tốt. Khi dùng trong các dụng cụ đốt nóng bằng điện thì chúng

cần chịu đựng được nhiệt độ làm việc lâu dài trong không khí khoảng 1000⁰C.

2.5.1. Manganin

- Manganin là hợp kim gốc đồng, thành phần của nó gồm đồng, mangan,

niken. Manganin có  = 0,42  0,48 mm².m, _nhỏ nên điện trở của nó ổn

định cao.

- Manganin được sản xuất thành tấm mỏng 0,01 đến 1mm rộng 10 

300mm nó cũng được kéo thành các sợi mảnh đường kính đến 0,02mm. Nó

được dùng trong các dụng cụ đo và điện trở mẫu.

2.5.2. Conxtantan

- Là hợp kim Đồng – Niken, hàm lượng Niken trong hợp kim quyết định

trị số lớn nhất và  nhỏ nhất.

- Conxtantan có thể kéo thành sợi, cán thành tấm như manganin. Nó được

dùng làm dây biến trở, dụng cụ đốt nóng bằng điện có t_lvkhông quá 450⁰C.

- Conxtantan không dùng trong các dụng cụ đo vì tiếp xúc của nó với các

kim loại khác gây ra hiệu điện thế tiếp xúc khá cao, gây sai số cho dụng cụ đo.

- Conxtantan thích ứng trong việc sử dụng làm cặp nhiệt ngẫu để đo nhiệt

độ không quá vài trăm độ.

2.5.3. Hợp kim Crôm – Niken

- Hợp kim này có khả năng chịu nóng cao đến 1000, 1100⁰C trong không

khí.

- Các hợp kim này dùng trong các dụng cụ đốt nóng bằng điện: thiết bị

nung, bếp điện, mỏ hàn,... Nó thường được chế tạo ở dạng sợi (đường kính

0,02mm trở lên).

2.5.4. Hợp kim Crôm - nhôm

Được dùng trong các thiết bị đốt nóng bằng điện công suất lớn và lò điện

công nghiệp. So với hợp kim crôm – Niken, hợp kim nay cứng và giòn hơn, nó

khó kéo thành sợi mảnh được.

2.6. Dây dẫn làm dây quấn máy điện (dây điện từ)

* Thông số của một số loại dây

1PEW

2PEW

Bꢁ dày Đưꢀng

ruột dẫn Dung lớp sơn kính

Đưꢀng

kính ruột

dẫn

Bꢁ dày Đưꢀng Điện trở

Điện trở

ruột dẫn

Dung lớp sơn

kính

sai

nhỏ ngoài lớn lớn nhất

sai

nhỏ ngoài lớn lớn nhất

nhất

(200C)

nhất

(200C)

mm

MΩ

mm

MΩ

15

1PEW

Bꢁ dày Đưꢀng Điện trở

2PEW

Đưꢀng

kính ruột

dẫn

Bꢁ dày Đưꢀng

Điện trở

ruột dẫn

Dung lớp sơn

kính

ruột dẫn Dung lớp sơn

kính

sai

nhỏ ngoài lớn lớn nhất

sai

nhỏ ngoài lớn lớn nhất

nhất

mm

(200C)

MΩ

nhất

mm

(200C)

MΩ

mm

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

0.18

0.19

0.20

0.21

0.22

0.23

0.24

0.25

0.26

0.27

0.28

0.29

0.30

0.32

0.35

0.37

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

mm

± 0.003 0.009

± 0.003 0.010

± 0.003 0.011

± 0.003 0.012

± 0.003 0.013

± 0.01 0.013

± 0.01 0.014

± 0.01 0.015

± 0.01 0.016

± 0.01 0.017

± 0.02 0.017

± 0.02 0.018

± 0.02 0.019

± 0.02 0.020

± 0.02 0.021

± 0.02 0.022

0.140

0.150

0.162

0.172

0.182

0.192

0.204

0.214

0.226

0.236

0.246

0.256

0.266

0.278

0.288

0.298

0.310

0.320

0.330

0.340

0.352

0.372

0.402

0.424

0.456

0.508

0.560

0.620

0.672

0.724

0.776

0.830

0.882

0.934

2647

± 0.003 0.005

± 0.003 0.006

± 0.003 0.007

± 0.003 0.008

± 0.004 0.008

± 0.004 0.009

± 0.005 0.010

± 0.005 0.011

± 0.006 0.011

± 0.006 0.012

± 0.008 0.012

± 0.008 0.013

± 0.008 0.014

± 0.01 0.015

0.125

0.135

0.147

0.157

0.167

0.177

0.189

0.199

0.211

0.221

0.231

0.241

0.252

0.264

0.274

0.284

0.294

0.304

0.314

0.324

0.337

0.357

0.387

0.407

0.439

0.490

0.542

0.592

0.644

0.694

0.746

0.789

0.852

0.904

2381

2153

1957

1786

1636

1505

1389

1286

1193

1111

1037

969.5

853.5

757.2

676.2

607.6

549.0

498.4

454.5

416.2

382.5

358.4

331.4

307.3

285.7

262.9

230.0

191.2

170.6

145.3

114.2

91.43

78.15

65.26

55.31

47.47

41.19

36.08

31.87

908.8

803.2

715.0

640.6

577.2

522.8

480.1

438.6

402.2

370.2

341.8

316.6

294.1

273.9

254.0

222.8

185.7

165.9

141.7

112.1

89.95

74.18

62.64

53.26

45.84

39.87

35.17

31.11

16

1PEW

Bꢁ dày Đưꢀng Điện trở

2PEW

Đưꢀng

kính ruột

dẫn

Bꢁ dày Đưꢀng

Điện trở

ruột dẫn

Dung lớp sơn

kính

ruột dẫn Dung lớp sơn

kính

sai

nhỏ ngoài lớn lớn nhất

sai

nhỏ ngoài lớn lớn nhất

nhất

mm

(200C)

MΩ

nhất

mm

(200C)

MΩ

mm

0.90

0.95

1.0

mm

± 0.02 0.023

± 0.02 0.024

± 0.03 0.025

0.986

1.038

1.102

28.35

25.38

23.33

± 0.01 0.016

± 0.01 0.017

± 0.012 0.017

0.956

1.008

1.062

27.71

24.84

22.49

2.7. Vật liệu bán dẫn

- Chất bán dẫn điện là chất có độ dẫn điện (điện trở suất) nằm giữa chất

dẫn điện và chất cách điện. Cụ thể là:

Chất dẫn điện (kim loại) có điện trở suất  = (10⁶ 10^-4) cm

Chất bán dẫn có điện trở suất  = (10^-4 10⁴) cm

Chất cách điện có điện trở suất  > 10⁴cm, nó có thể đạt tới  > 10⁴cm

- Điện dẫn của bán dẫn phụ thuộc nhiều vào các tác động của năng lượng

bên ngoài (như nhiệt độ, ánh sáng, điện trường, lực cơ học,…). Ngoài ra chỉ cần

một lượng cực nhỏ tạp chất trong chất bán dẫn cũng có thể gây ra độ dẫn điện

đáng kể.

- Vật liệu bán dẫn sử dụng trong thực tế có thể chia ra: Bán dẫn nguyên

chất (bán dẫn thuần), bán dẫn hợp chất hóa học, bán dẫn phức tạp.

+ Các bán dẫn thuần, trong đó các chất giecmani, silic và sêlen có ý nghĩa

đặc biệt quan trọng trong kỹ thuật hiện đại.

+ Các bán dẫn hợp chất hóa học là hợp chất của các nguyên tố thuộc các

nhóm khác nhau trong bảng tuần hòa của Menđêlêev, chúng có các dạng tổng

quát như: A^IVB^IV, A^IIIB^V, A^IIB^VIvà một vài oxit (như Cu₂O) và một số chất có

thành phần phức tạp khác.

- Trong kỹ thuật hiện đại vật liệu bán dẫn ngày càng được ứng dụng một

cách rộng rãi, đồng thời cũng thu được nhiều thành tựu to lớn.

- Các thiết bị dụng cụ chế tạo bằng vật liệu bán dẫn có ưu điểm:

+ Thời gian làm việc lâu dài (tuổi thọ lớn)

+ Kích thước và trọng lợn nhỏ, gọn.

+ Làm việc chắc chắn, tin cậy, độ bền cơ học lớn.

+ Tiêu thụ công suất nhỏ,…

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU KỸ THUẬT LẠNH

Mục tiêu

- Trình bày được tính chất, công dụng của các loại vật liệu lạnh, vật liệu

cách nhiệt và các loại dầu bôi trơn;

- Nhận biết, phân loại được các loại vật liệu lạnh, vật liệu cách nhiệt và

các loại dầu bôi trơn;

17

- Trình bày được tính chất và công dụng của các loại vật liệu cách ẩm, hút

ẩm;

- Nhận biết được các loại vật liệu cách ẩm, hút ẩm; sử dụng đúng trong

các trường hợp cụ thể.

1. VẬT LIỆU KỸ THUẬT LẠNH

1.1. Vật liệu kim loại

1.1.1. Gang

So với thép, gang là loại vật liệu kim loại rẻ, dễ chế tạo hơn và có một số

đặc tính khác. Do vậy gang được sử dụng rất rộng rãi và thậm chí có thể thay thế

thép trong một số điều kiện cho phép.

* Thành phần hóa học

- Gang là hợp kim Fe –C với lượng cacbon vượt quá 2,14%

- Do lượng cacbon cao nên nhiệt độ nóng chảy của gang cao hơn thép

nhiều, do vậy nấu chảy gang dễ thực hiện hơn.

- Hai nguyên tố khác thường gặp trong thành phần của gang với lượng

khá lớn là mangan và silic (0,5÷2%). Phốtpho và lưu huỳnh là hai nguyên tố với

lượng ít (0,05÷0,5%), trong đó lưu huỳnh là nguyên tố có hại đối với gang.

* Cơ tính

- Gang là loại vật liệu có độ bền kéo thấp, độ giòn cao. Xêmentit là pha

cứng và giòn, sự tồn tại của nó với một lượng lớn và tập trung trong gang trắng

làm dễ tạo vết nứt dưới tác dụng của tải trọng kéo.

- Trong gang xám, gang dẻo, gang cầu tổ chức graphit như là các lỗ hổng

có sẵn trong gang là nơi tập trung ứng suất lớn làm gang kém bền. Ngoài ra sự

có mặt graphit trong gang có một số ảnh hưởng tốt đến cơ tính như tăng khả

năng chống mài mòn do ma sát, làm tắt rung động và dao động cộng hưởng.

* Tổ chức tế vi

- Theo tổ chức tế vi người ta chia ra các loại gang: trắng, xám, cầu và dẻo:

+ Gang trắng là loại gang trong đó tất cả cacbon nằm ở dạng liên kết trong

hợp chất xêmentit Fe₃C

+ Gang xám, cầu, dẻo là loại gang trong đó phần lớn hay toàn bộ cacbon

ở dạng tự do – graphit với các hình dạng khác nhau: tấm, cầu, cụm.

- Tổ chức tế vi của gang có graphit còn phụ thuộc vào tỉ lệ phân bố của

cácbon ở pha graphit và xêmentit. Tổ chức tế vi của gang gồm 2 phần: phần phi

kim loại – graphit và nền kim loại gồm ferit và xêmentit.

* Tính công nghệ

Gang có tính đúc và tính gia công cắt gọt tốt: các loại gang thường dùng

có thành phần gần cùng tinh nên nhiệt độ nóng chảy thấp, do đó độ chảy loãng

cao và đó là một trong những yếu tố quan trọng của tính đúc, graphit trong các

loại gang xám, dẻo và cầu làm phoi dễ gãy vụn khi gia công (tiện, phay, bào,…)

* Công dụng

18

- Gang có cơ tính tổng hợp không cao như thép, nhưng có tính đúc tốt, gia

công cắt dễ, nấu luyện đơn giản hơn và rẻ. Vì vậy các loại gang có graphit được

dùng rất nhiều trong công nghiệp.

- Gang được dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và ít chịu va

đập như bệ máy, vỏ, nắp, các bộ phận ít hải di chuyển.

1.1.2. Thép

Thép là hợp kim của sắt và cacbon với %C ≤ 2,14. Trong tất cả các vật

liệu, thép là loại vật liệu có cơ tính tổng hợp cao nhất, dùng làm các chi tiết chịu

tải nặng nhất và trong các điều kiện phức tạp. Theo thành phần hóa học thép

chia làm 2 loại: thép cacbon và thép hợp kim.

* Thép cacbon

- Thành phần hóa học: Thép cacbon là loại thép thông thường, ngoài sắt

và cacbon ra còn chứa các tạp chất sau: mangan và silic, phốt pho và lưu huỳnh.

- Tính chất: Thép cacbon chiếm tới 80% khối lượng thép đang dùng do

chúng có những tính chất sau:

+ Độ bền cao, có khả năng chịu kéo, nén, uốn, xoắn tốt.

+ Độ cứng tương đối cao, có thể nhiệt luyện để nâng cao cơ tính.

+ Độ dẻo khá tốt, có khả năng chịu được va chạm nhất là loại thép ít C.

+ Có khả năng chống lại sự mài mòn, có tính đàn hồi tốt.

+ Có tính công nghệ tốt, rẻ tiền.

* Thép hợp kim

- Thành phần hóa học: thép hợp kim là loại thép người ta cố ý đưa vào các

nguyên tố đặc biệt với một lượng nhất định để làm thay đổi tổ chức và tính chất

của thép, các nguyên tố đặc biệt đó gọi là các nguyên tố hợp kim (Cr, Mn, Si,

Ni, W, V, Mo, Ti, Cu và B)

- Đặc tính: Thép hợp kim có những đặc tính trội hơn so với thép cacbon:

+ Về cơ tính: có độ bền cao hơn hẳn so với thép cacbon, điều này thể hiện

đặc biệt rõ ràng sau khi nhiệt luyện tôi và ram.

+ Tính chịu nhiệt độ cao: Khác với thép cacbon, thép hợp kim giữ được

cơ tính cao của trạng thái tôi ở nhiệt độ cao hơn 200⁰C.

+ Tính chất lý hóa đặc biệt: không gỉ trong không khí, không bị ăn mòn

trong các môi trường axit, bazơ, muối, có từ tính, có tính chất dãn nở đặc biệt,

chịu được nhiệt độ cao,...

- Phân loại: theo công dụng người ta chia thép hợp kim thành 3 nhóm:

+ Thép kết cấu hợp kim.

+ Thép dụng cụ hợp kim.

+ Thép hợp kim đặc biệt

1.1.3. Sự phụ thuộc của các tính chất cơ lý của vật liệu vào độ lạnh

- Các tính chất cơ lý của vật liệu luôn phụ thuộc ít hay nhiều vào nhiệt độ.

Khi sử dụng vật liệu ở nhiệt độ - 40⁰C trở xuống cần đặc biệt chú ý đến sự thay

đổi của các tính chất cơ lý đặc biệt là tính chất cơ học.

Giáo trình nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Vật liệu điện lạnh