Vật liệu điện - Chương 5 pdf

Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 30
Chơng V: Vật liệu cách điện
I. Vật liệu cách điện thể khí
1. Không khí:
Không khí đợc sử dụng rất rộng ri để làm cách điện trong các thiết bị
điện, hoặc phối hợp với chất cách điện rắn và lỏng nh không khí xung quanh
các sứ cách điện, không khí trên mặt lớp dầu MBA không khí là chất cách
điện chủ yếu giữa các đờng dây trên không.
Nh ta đ biết không khí ở trạng thái trung tính có tính chất cách điện rất
tốt.
Không khí ở trạng thái tự nhiên, do tác dụng của các nhân tố ion hoá bên
ngoài làm sản sinh ra trong không khí các điện tích tự do nên cách điện kém.
Cờng độ cách điện của không khí sẽ tăng nếu chân không của không khí
cao, không khí có u điểm lớn là giá thành rất thấp nhng khi bị oxy hoá lại tạo
thanh ôzôn, õxyt những chất này làm ăn mòn rất mạnh những bộ phận bằng
kim loại của thiết bị điện và oxy hoá chác chất cách điện hữu cơ làm cho tính
chách điện của chúng giảm dần.
2. Khí Êlêgazơ (SP6) và Frêon (CCL2F2):
Êlêgazơ và Frêon là hai chất cách điện khí đợc ding nhiều nhất, đặtc biệt
là trong các thiết bị Xquang, trong tụ điện nh nhau và bằng 2.5 lần cờng độ
cách điện của không khí.
Chúng còn là những khí trơ, có tính ổn định hoá học cao, nhng khi bị ion
hoá thì sinh ra một ít chất hoá học có tác dụng ăn mòn kim loại.
Nhiệt độ hoá lỏng của chúng thấp nên cho phép sử dụng chúng ở áp suất
cao (20at đối với Êlêgazơ và 6at đối với Frêon).
ở áp suất cao thì cờng độ cách điện của chúng đợc tăng lên rất nhiều.
- Nhợc điểm: giá thành rất cao.
3. Khí Hyđrô (H
2
)

Khí Hyđrô rất nhẹ và có hệ số tản nhiệt lớn nên hay đợc dùng để làm
lạnh máy điện thay cho không khí, mặt khác dùng Hyđrô để làm lạnh sẽ giả
đợc tổn hao công suất do ma sát giữ rôto với khí (vì tổn hao này tỷ lệ với mật
độ của khí) và do đó nâng cao đợc hiệu suất của máy điện.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 31
Ngoài ra khi dùng khí Hyđrô để làm lạnh máy điện, vì không có oxy nên
sẽ làm giả tốc độ già cỗi của vật liệu cách điện hữu cơ và khử đợc sự cố chát
cuộn gây khi có ngắn mạch bên trong máy điện.
Nhợc điểm của việc sử dụng khí Hyđrô để làm lạnh máy điện là phải bọc
kín máy điện, phải giữ cho áp suất của khí Hyđrô trong áy điện cao hơn áp suất
khí quyển để cho không khí không lọt vào chống chát nổ gây ra tai nạn.
II. Vật liệu cách điện thể lỏng
(
Dầu mỏ cách điện và điện môi lỏng tổng h
ợp)
1. Dầu mỏ cách điện
Dầu mỏ cách điện là vật liệu cách điện hữu cơ thờng dùng
Dầu mỏ đợc lấy từ mỏ dầu sau khi qua các biện pháp lọc khử nớc, bùn
và các biện pháp tinh luyện tơng đối phức tạp thì sữ đợc một loại dầu tốt và có
nhiều công dụng trong lĩnh vực kỹ thuật điện và công nghệ điện.
Thành phần củ yếu của dầu mỏ là các nguyên tố cácbon (C) và Hyđrô
(H
2
). C chiếm 85 ữ 87%, H
2
chiếm 11 ữ 14% ngoài ra còn có một số chất khác.
* Dầu MBA
a) Công dụng: Dầu MBA đợc ding trong MBA với mục đích:
Lấp kín các lỗ xốp của vật liệu cách điện sợi, lấp kín các khoảng trống

giữa các cuộn dây với vỏ để là tăng khả năng cách điện của các vật liệu đó.
Làm lạnh các cuộn dây và lõi từ của MBA.
ở trong các máy điện, dầu MBA có tác dụng dập tắt hồ quang khi cắt
điện. Khi có hồ quang Dầu MBA sẽ bị phân hoá thành khí Mêtan, hyđrô với áp
lực cao thổi tắt hồ quang.
b) Các đặc tính quan trọng của Dầu MBA
- Độ nhớt: Độ nhớt của Dầu MBA đợc quy định: = 1.8 E (độ lingler)
Nếu độ nhớt quá lớn thì tác dụng làm lạnh sẽ kém.
- Điểm chợp cháy: Đối với Dầu MBA đợc quy định là +135
0
C (điểm
cháy là +165
0
C).
- Tổn hao điện môi: Với tần số 50 Hz thì: ở 20
0
quy định tg <0.003
ở 70
0
quy định tg <0.025
- Cờng độ cách điện: Là một đặc tính rất quan trọng của dầu MBA,
cờng độ cách điện của dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh nớc, tạp chất, nhiệt
độ, áp suất
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 32
Tiêu chuẩn về cờng độ cách điện của Dầu MBA theo bảng sau:

Cờng độ cách điện KV/2.5mm
(Không nhỏ hơn)
Cấp điện áp (KV)

Dầu mới Dầu cũ
6
25 20
10 ữ 35
30 25
110 ữ 220
40 35
330; cao hơn 50 45

c) Sự già cỗi của dầu BMA
Trong quá trình vận hành dầu thờng bị xấu đi, chất lợng của dầu thờng
bị giả dần, đó là sự già cỗi của dầu.
Khi dầu bị già cỗi thì trong dầu hình thành nhiều keo nhựa, hắc ín làm cho
dầu có màu tối và đặc. Sự tản nhiệt của dầu kém. độ axit của dầu càng tăng lên
và tính chất cách điện của dầu bị giảm.
Tôc độ già cỗi của dầu sẽ tăng nhanh khi:
Có tạp chất trong dầu do quá trình tinh luyện không khử hết hoặc trong
quá trình vận hành để lọt vào.
Dầu bị oxy hoá, trong dầu có cácbua nên khi tiếp xúc với khôngkhí
nhất là tiếp xúc với ozon sẽ bị oxy hoá mạnh. Quá trình oxy hoá đợc đẩy mạnh
khi dầu ở nhiệt độ cao.
Có các phản ứng hoá học khi dầu tiếp xúc với kim loai Cu, Fe, Pb và
vài chất khác có tác dụng nh chất xúc tác của sự già cỗi.
Dầu chịu tác dụng của ánh sáng.
d) Tái sinh dầu MBA
Khi dầu bị già cỗi, muốn sử dụng lại đợc phải tái sinh lại dầu nghĩa là
phải khử các sản phẩm làm dầu bị già cỗi, khôi phục lại các tính chất ban đầu,
khôi phục lại các tính chất ban đầu của dầu bằng các phơng pháp lọc.
* Khử tạp chất bằng phơng pháp lọc:
Dùng máy đun: Đem dầu đun lên đến 100

0
C, nớc sẽ bị bốc hơi bay
ra, phơng pháp này chỉ khử đợc nớc và thờng ding ở những trạ phát điện
nhỏ cha có thiết bị hoàn thiện.
Dùng máy ly tâm: Máy này làm cho dầu quay với tốc độ lớn (6000 ữ
10000 vòng/phút). Dới tác dụng của lực ly tâm các tạp chất cơ giới sẽ văng ra.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 33
Phơng pháp này làm sạch nhanh nhất là với máy ly tâm chân không,
trong quá trình lọc không khí không lọt vào đợc nên không bị oxy hoá.
Dùng máy lọc ép: Dùng máy bơm để ép dầu đi qua các lớp giấy lọc,
tạp chất sẽ bị các lớp giấy lọc giữ lại.
Phơng pháp này có thể lọc đợc cả nớc và tạp chất rắn và lọc đợc cả
những hạt bụi rất nhỏ, nhng khi lọc các thớ của giấy lọc có thể rơi vào dầu.
Do đó thờng dùng phối hợp cả hai phơng pháp dùng máy ly tâm và máy
lọc ép sẽ đạt kết quả tốt.
* Khử tạp chất bằng phơng pháp hấp thụ:
Phơng pháp hấp thụ là phơng pháp dùng các hỗn hợp hoặc các chất hấp
thụ để hết các tạp chất hoà tan trong dầu.
Ngời ta có thể tiến hành hấp thụ các hoạt chất hoà tan trong dầu bằng các
biện pháp sau:
Hấp thụ tiếp xúc: Trớc hết đun nóng dầu để làm giảm độ nhớt của
dầu, sau đó khuấy trộn dầu với các hợp chất hấp thụ đ nghiền nhỏ, các hỗn hợp
hấp thụ tiếp xúc với dầu hút tạp chất và lắng xuống.
Hấp thụ thấm lọc: Cho dầu đ đun nóng qua một lớp hỗn hợp hấp thụ
dầy, tạp chất sẽ bị lớp hấp thụ giữ lại.
Hấp thụ thờng xuyên: Phơng pháp này ding ở những MBA có công
suất lớn. Trong quá trình vận hành thì dầu nóng nên lu thông qua chất hấp thụ,
phơng pháp này hạn chế sự già cỗi của dầu.
Chú ý: Trong phơng pháp hấp thụ này muốn khử đợc các tạp chất hoà

tan trong dầu thì phải lọc và khử hết các tạp chất cơ giới.
2. Điện môi lỏng tổng hợp
Đối với các loại dầu mỏ có những u điểm là: Rẻ tiền, sản xuất đợc
nhiều, nếu làm sạch tốt thì tổn hao tg bé và cờng độ cách điện cao. Nhng
khuyết điểm của dầu mỏ là dễ chát, dễ nổ, ít ổn định hoá học khi có nhiệt độ cao
và khi tiếp xúc với không khí, hệ số điện môi bé, phạm vi làm việc bị gới hạn bởi
nhiệt đọ gây nên sự già cỗi và khi có điện trờng tác dụng. Vì vậy ngời ta đ
nghiên cứu các loại dầu tổng hợp có một số đặc tính tốt hơn dầu mỏ.
Nguyên tắc để tạo ra dầu tổng hợp là sự clo hoá các loại cácbua hyđrô.
2.1. Dầu Xôvôn C
12
H
5
Cl
5
:
Thay 5 nguyên tử Hyđrô trong cacbuahyđrô diphenyl C
12
H
5
bằng 5
nguyên tử Clo.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 34
Dầu Xôvôn là một chất lỏng, có đặc tính nhiệt là làm việc ở nhiệt dộ cao
hơn so với dầu MBA và dầu Xôvôn trong suốt không màu.
Trong điện trờng lớn, dầu Xôvôn ổn định hơn dầu mỏ và không bị cháy.
Nhng nhợc điểm của dầu Xôvôn là: Độ nhớt lớn, và làm lạnh kém và
đắt hơn dầu mỏ nhiều nên ít dùng trong MBA.
Công dụng: Dùng tẩm giấy các tụ điện dùng trong động học.

2.2. Dầu xốp tôn (C
6
H
3
Cl
3
)
Do sự Clo hoá Benzen (C
6
H
6
) mà ta có. Thay 3 nguyên tử Hyđrô bằng 3
nguyên tử Clo ngời ta đợc dầu Xốptôn, dầu này không cháy nhng không ding
đợc trong máy cắt điện vì chúng sinh nhiều cặn và ăn mòn kim loại, mặt khac
chúng là chất độc đối với ngời nên cần chú ý khi sử dụng.
Ngoài các loại dầu mỏ và dầu tổng hợp thờng gặp nói trên thì còn có một
số loại dầu thực vật lấy từ hạy của một số cây nh: Dầu gai, dầu thầu dầu
3. Dầu gai và dầu thầu dầu:
3.1. Dầu gai (dầu khô)
Khi chịu tác dụng của nhiệt, ánh sáng và khi tiếp xúc với không khí thì
dầu khô lại và trở thành một lớp rắn gắn chặt vào các chi tiết khác và nó có
cờng độ cách điện cao, lớp dầu khô chịu đợc cả tác dụng củ dầu mỏ ngay cả
khi ở nhiệt độ cao nhng ít chịu đợc tác dụng của cácbua thơm nh Benzen.
3.2. Dầu thực vật
Dầu này khô rất chậm. Hoặc không khô nên không có sự gia công hoá
học. Vì vậy nó đợc dùng làm điện môi lỏng (tẩm giấy tụ điện).
Dầu thầu dầu không hoà tan trong Benzen, ét xăng, rợu etylen. ở 20
0
độ
bền là 15 ữ 20 Kv/mm; tg = 0.01 ữ 0.03; = 4 ữ 4.5.

III. Vật liệu cách điện rắn hữu cơ
1. Nhựa cách điện
Nhựa là một nhóm vật liệu có gốc khác nhau và tính chất phụ thuộc vào
thành phần hoá học của chúng.
Nhựa là một hỗn hợp phức tạp của các loại cao phân tử hữu cơ có độ trùng
hợp khác nhau.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 35
ở nhiệt độ thấp, nhựa là một khối vô định hình, có dạng thuỷ tinh và hơi
dòn. ở nhiệt độ cao và nếu giữ nhiệt độ trong thời gian dài thì bị mềm, dẻo và
nếu ở nhiệt độ cao hơn nữa thì hoá lỏng.
Nhựa dùng trong kỹ thuật điện (KTĐ) là loại không hoà tan trong nớc, ít
hút ẩm nhng dễ hoà tan trong các dung môi hữu cơ tơng ứng.
Nhựa có tính chất dính, khi chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn thì bám
chặt vào vật liệu mà nó tiếp xúc.
Nhựa trong KTĐ đợc dùng nhiều dể chế tạo sơn, hỗn hợ cách điện, kéo
thành sợi.
Tuỳ theo nguồn gốc mà ta có thể chia nhựa ra làm hai loại:
- Nhựa thiên nhiên (nhựa tự nhiên)
- Nhựa nhân tạo.
1.1. Nhựa thiên nhiên
Là nhựa có nguồn gốc từ động vật hay thực vật.
a) Nhựa cánh kiến
Là một loại nhựa do một loại côn trùng sống ở vùng nhiệt đới (Đông nam
á) sinh ra. Nó là nhữn vẩy mỏng, dòn, màu nâu hay hơi đỏ.
Thành phần cơ bản của cánh kiến là các axit hữu cơ có kết cấu phức tạp,
dễ tan trong rợu nhng không hoà tan trong Cacbua hyđrô.
Các đặc tính điện của cánh kiến nh sau:
Điện trở suất = 10
15

ữ 10
16
cm; = 3.5; tg = 0.01; E
CT
= 20 ữ 30
KV/mm.
ở nhiệt độ 50 ữ 60
0
C thì dẻo, dễ uốn, trên 60
0
C thì mềm và chảy. Nhng
nếu tiếp tục nung nóng nữa thì nó dẽ động lại vf mất tính chất hoà tan.
Cánh kiến trong lĩnh vực cách điện đợc dùng để chế tạo sơn dầu đặc biệt
là dùng để chế tạo micanít.
b) Nhựa thông
Là loại nhựa dòn có màu vàng hay nâu đen, đợc chế tạo bằng cách chng
cắt dầu thông.
Thành phần cơ bản của nhựa thông là axit hữu cơ. Nhựa thông có thể hoà
tan trong nhiều dung môi nh dầu mỏ nhất là khi đun nóng các loại Cacbua
hyđrô, rợu, dầu thảo mộc
Đặc tính của nhựa thông: = 10
14
ữ 10
15
cm; E
CT
= 10 ữ 15 KV/mm.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 36
Vì loại vật liệu có đặc tính nên trị số và tg của nó phụ thuộc vào t

0
.
Nhiệt độ mềm của nhựa thông khoảng 50 ữ 70
0
C
Công dụng: Nhựa thông pha với dầu mỏ đê tạo ra hỗn hợp dùng để tẩm và
ngâm cáp, dùng làm sơn dầu cách điện.
1.2. Nhựa nhân tạo
a) Nhựa có tổn hao điện môi bé (nhựa trung tính)
Bao gồm những vật liệu trùng hợp có những tính chất sau:
tg bé
Thuộc loại dẻo, độ mềm phụ thuộc vào kết cấu và mật độ phân tử của
chúng.
ít hút ẩm.
Đàn hồi
Chịu đợc tác dụng của axit, bazơ.
Nhờ đặc tính tổn hao điện môi bé nên các loại vật liệu này đợc dùng
nhiều trong kỹ thuật cao tần nh dùng làm cách điện của cáp cao tần, của các
thiết bị vô tuyến truyền hình, vô tuyến định vị, cáp thông tin, gần đây một số loại
đ đợc dùng làm cách điện của cáp điện lực (nh polyetylen) hoặc dùng làm
hỗn hợp cách điện, dạng keo, sơn (nh polyezô, butylen, polystyrôn).
* Nhựa Polyetylen: Dẻo, dễ uốn ở nhiệt độ thấp, chịu đợc tác dụng của
axit, bazơ.
Có công dụng: Vì nó có tổn hao nhỏ do đó đợc dùng trong cách điện cáp
cao tần.
* Nhựa Polyezo butylen: Giống ca su, rất dính, có tính chịu lạnh tốt, ở
nhiệt độ (0 ữ 80
0
C) nó vẫn dẻo, có độ bền hoá học, độ hút ẩm nhỏ, khi làm cách
điện ngời ta tăng thêm một số chất để nó cứng hơn và dùng để bọc cáp cao tần,

để chế tạo hỗn hợp cách điện và keo, ngoài ra gần đây còn dùng để bọc cáp thay
chì và nhôm.
* Nhựa Poly styron.
Là một loại nhựa trong suốt gần giống thuỷ tinh, ở nhiệt độ thấp thì khá
dòn và chịu nhiệt độ kém, hút ẩm ít, đợc dùng làm điện môi trong kỹ thuật cao
tần và siêu cao tần, làm vỏ bọc các cuộn dây.
b) Nhựa có tổn hao điện môi lớn (nhựa cực tính)
Có kết cấu cực tính.
Cờng độ cách điện thấp hơn so với loại trung tính.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 37
tg lớn.
* Polyelovinit: Dùng làm cách điện của dây điện thoại, day dẫn, làm vỏ
bọc cáp, bỏ bình ắc quy, chế tạo sơn.
* Polymetyl meterilat: Trong suốt không có màu nên có khi còn gọi là
thuỷ tinh hữu cơ, dùng trong công nghiệp chế tạo máy bay. Trong kỹ thuật điện
nhờ tính linh hoạt khi tiếp xúc với hồ quang loại này sinh ra nhiều loại khí nh:
CO; H
2
, SO
2
có thể dập tắt hồ quang nên đợc dùng để chế tạo các thiết bị
chống sét và các thiết bị cần dập hồ quang khác.
* Nhựa Fenol Fomandehit
Tuỳ theo hàm lợng Fenol Fomandehit mà ta có Bakenit hoặ Novolắc.
Bakenit đợc dùng để tẩm gỗ và chế tạo các chất dẻo, vải tẩm nhựavà
giấy.
Novolắc: thờng dùng để chế tạo các chất dẻo.
* Epocxit: Thờng dùng để chế tạo hỗn hợp cách điện tạo sơn keo và các
loại chất dẻo.

1.3. Bitum
Bitum là một loại vạt liệu thuộc nhóm vô định hình có cực tính, thành
phần của nó gồm có Cacbua hyđrô, oxy và lu huỳnh.
Bitum có màu nâu hoặc đen, ở nhiệt độ thấp thì dòn, khi vỡ có hình xoắn
ốc, rất ít hút ẩm, không hoà tan trong nớc và rợu nhng hoà tan trong dầu.
Tuỳ theo nguồn gốc mà ngời ta chia Bitum làm hai loại:
Loại tự nhiên gọi là Alfan: loại này thờng có những tạp chất khoáng
sản.
Loại nhân tạo: Đợc chng cất từ dầu mỏ mà có thể dùng để chế tạo
hỗn hợp cách điện, dùng để sơn, tẩm.
2. Vật liệu sợi
Vật liệu sợi đợc dùng nhiều trong lĩnh vực KTĐ và vô tuyến điện. Vật
liệu sợi đợc chia ra làm hai nhóm:
Vật liệu sợi hữu cơ
Vật liệu sợi vô cơ nh amiăng, sợi thuỷ tinh.
* Vật liệu sợi hữu cơ
Nguyên liệu là các loại thực vật nh gỗ, giấy bông, sợi; động vật nh tơi
tằm, gần đây ngời ta còn dùng vật liệu sợi có gốc là vật liệu tổng hợp.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 38
Đặc điểm của vật liệu sợi hữu cơ là rất xốp, hút ẩm mạnh nên tính chất
điện không cao. Để nâng cao cờng độ cách điện thì phải dùng biện pháp sấy và
tẩm, biện pháp này không hoàn toàn làm mất đặc tính hút ẩm và các lỗ nhỏ trong
vật liệu rất bé thờng khoảng 10
-8
cm, do đó sơn và prafin không lấp đợc hết các
lỗ đó nên nớc vẫn lọt vào đợc. Tuy vậy biện pháp tẩm còn có tác dụng nâng
cao tính dẫn nhiệt và giả khả năng ion hoá không khí trong lỗ xốp và nâng cao
đợc độ bền cơ giới của vật liệu.
Sau đây ta xét một số loại vật liều sợi thờng dùng:

2.1. Gỗ
Đặc điểm riêng của nó phụ thuộc vào các yếu tố là tuổi thọ, loại gỗ, vị trí
nơi mọc, gỗ có độ bền cơ giới cao, ứng suất kéo
k
= (700 ữ 1300 kg/cm
2
)
- Nhợc điểm: hút ẩm mạnh nên cờng độ cách điện giảm và làm cho gỗ
dễ cong, dễ mục và dễ cháy.
Để nâng cao cờng độ cách điện của dỗ ngời ta thờng sơn tẩm gỗ bằng
prafin hoặc dầu gai. Sau khi sơn tẩm thì tính hút ẩm giảm, cờng độ cách điện
tăng và chống mục.
Công dụng: Chế tạo các tay cầm của bộ phận truyền động trong dao cách
ly và máy cắt dầu, làm giá đỡ cho các chi tiết dùng để chêm trong MBA và máy
phát điện
2.2. Giấy
Là loại vật liệu có sợi ngắn, thành phần chủ yếu là Xenlulo.
Muốn lấy Xenlulo thuần tuý từ trong gỗ ra để làm giấy cách điện phải qua
phản ứng hoá học với bazơ để khử tạp chất làm giảm tính dẫn điện của giấy.
Các loại giấy cách điện gồm có:
+ Giấy cáp: Loại này thờng có độ dày 0,08; 0,12; 0,77, và đợc dùng làm
cách điện trong cáp điện lực, cáp kiểm tra, giấy cáp có các đặc điểm sau:
- Sức bền cơ giới cao (dai xoắn không rách)
- Cờng độ cách điện lúc cha tẩm khoảng 8 ữ 10Kv/mm. Sau khi tẩm
bằng hỗ hợp dầu, nhựa thông thì đạt tới 70 ữ 80 Kv/mm.
+ Giấy tụ điện:
Dùng để làm điện môi trong tụ điện giấy, có chiều dày 0,002 ữ 0,007mm,
cờng độ chọc thủng cách điện lúc cha tẩm 35 ữ 40 Kv/mm. Để tụ điện đợc an
toàn với cờng độ điện trờng cao thì giấy tụ điện phải rất đồng nhất và không
có tạp chất. Giá thành loại giấy này rất cao.

Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 39
2.3. Cát tông
Dùng trong KTĐ và đợc chế tạo từ sợi thực vật nh giấy nhng có độ dày
lớn và có hai loại nh sau:
Loại dùng trong dầu: có cấu trúc xốp, mềm hơn, dùng chủ yếu trong
MBA, có độ dày 2,5 ữ 3mm và có cờng độ chọc thủng cách điện E
CT
> 7,5
Kv/mm.
2.4. Vật liệu dệt
Dùng trong cách điện có gốc là Xenlulo, có độ bền hơn giấy, khi độ ẩm
tăng thì cờng độ cách điện giảm nhanh hơn giấy (vì có rất nhiều lỗ nhỏ). Vật
liệu dệt bao gồm những loại sau:
a) Bó sợi (do nhiều sợi vải se lại)
Sợi dùng chế tạo bó sợi co sthể là sợi thực vật nh bông, sợi động vật nh
tơ tằm hoặc các sợi tổng hợp. Loại này thờng dùng cách điện cho dây dẫn.
b) Băng vải
Thờng dùng dới dạng tẩm sơn và đợc dùng để cách điện chủ yếu trong
các máy điện và chống va chạm cơ giới cho cuộn dây máy điện.
c) Tơ tự nhiên và tơ nhân tạo
- Tơ tự nhiên lấy từ kén tằm, sợi tơ có đờng kính hiệu dụng 0,01 ữ 0,015
mm, với tơ này thì lớp cách điện sẽ mỏng hơn vải, chịu đợc tác dụng của ẩm,
cờng độ cơ giới cao và đẹp hơn vải nhng vì đắt tiền nên rất ít dùng.
- Tơ nhân tạo: Gồm có tơ Visco và tơ Axetat: loại này dễ dàng hoà tan
trong các dung môi thích hợp, tơ Visco có tính chất điện kém hơn cả vải, còn tơ
Axetat thì lại tốt hơn cả tơ tự nhiên.
d) Vải sơn: Dùng làm cách điện đợc chế tạo từ vải bông hay bằng lụa đ
đợc tẩm bằng sơn dầu hay sơn bitum. Vải có tác dụng vè sức bền còn sơn thì
nâng cao cờng độ chọc thủng cách điện.

- Nếu dùng sơn dầu thì vải sơn có:
E
CT
= 30 Kv/mm (sợi bông)
E
CT
= 50 KV/mm (đối với sợi tơ)
Nếu tẩm bằng sơn Bitum thì E
CT
= 70 ữ 90Kv/mm vải.
3. Cao su
Đặc điểm: Cao su có tầm quan trọng trong lĩnh vực KTĐ và đời sống, có
tính đàn hồi rất cao, ít thấm nớc.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 40
Cao su tự nhiên do ngng tụ từ mủ cấy cao su và khử tạp chất mà có. Loại
này nếu nng đến 50
0
thì mềm và trở nên dính, ở nhiệt độ thấp thì dòn vì vậy
không đợc dùng để chế tạo cách điện.
Còn cao su dùng trong công nghiệp là cao su tự nhiên đ đợc lu hoá
nghĩa là cao su tự nhiên đợc đun nóng và cho thêm lu huỳnh vào.
Khi đợc lu hoá cao su sẽ có tính chịu nhiệt và tính chịu lạnh cao, sức
bền cơ giới và chịu đợc tác dụng của các dung môi.
Tuỳ theo tỷ lệ lu huỳnh trong cao su mà có các loại cao su khác nhau.
3.1. Cao su mềm
Có tỷ lệ lu huỳnh từ 1 ữ 3%, còn gọi là Renzin. Loại này có tính đàn hồi
và độ dn cao.
Khuyết điểm của Renzin là tính chịu nhiệt thấp (khi nung nó thì già và trở
nên dòn và nứt), ít chịu tác dụng của dầu mỡ, benzen, ít chịu đợc tác dụng của

ánh sáng đặc biệt là tia cực tím vì nó già nhanh, ít chịu đợc tác dụng của ozon
nhất là khi làm việc ở trạng thái căng (chống già). Khi tiếp xúc với đồng thì ăn
mòn đồng sinh ra Sunfua đồng.
Gần đây ngời ta đ chế tạo ra loại cao su mềm có tính chịu nhiệt rất cao
và có thể cho tiếp xúc với đồng bằng cách trong quá trình lu hoá không dùng
lu huỳnh thuần tuý mà có pha thêm một số chất khác.
Trong công nghiệp điện Renzin đợc dùng làm cách điện trong cáp, dây
dẫn, chế tạo các dụng cụ an toàn nh găng tay, ủng cách điện, thảm cách điện.
3.2. Cao su cứng (Êbonit)
Là loại cao su trong đó có 30 ữ 35% là lu huỳnh. Êbônit là loại vật liệu
rắn có khả năng chịu đợc tải trọng xung.
Ngoài ra cao su tự nhiên còn có các loại cao su tổng hợp nh:
- Cao su Butadien dùng làm điện môi cao tần.
- Cao su Coropen có tính chất cách điện không cao, không chịu đợc dầu,
ozon nên chỉ dùng làm vỏ bảo vệ của cáp.
IV. Sơn
Sơn là một dung dịch keo bao gồm nhựa, bitum, dầu khô và các chất tơng
tự tạo nên.
Đặc điểm: Sau khi xấy khô thì các dung môi bay hơi (dung môi hoà tan
các chất trên) còn có gốc sơn sẽ chuyển sang trạng thái rắn tạo thành một màng
sơn.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 41
Căn cứ vào công dụng ngời ta chia thành 3 loại sơn:
1. Sơn tẩm
Dùng để tẩm các loại vật liệu cách điện rắng, xốp hay sợi (vải, gỗ, giấy,
cách điện cuộn dây MBA).
Sau khi tẩm sơn sẽ lấp kín các lỗ xốp nên nâng cao đợc cờng độ cách
điên, giảm tính hút ẩm, nang cao đợc sức bền cơ giới và tăng nhiệt dẫn của vật
liệu cách điện.

2. Sơn bảo vệ (sơn bọc)
Loại này dùng để chế tạo ra một lớp màng sơn chắc, láng bóng phủ lên bề
mặt vật liệu sau khi đ đợc tẩm nằm tiếp tục nâng cao điện trở suất mặt P
S
và
U
td
mặt ngoài tăng dẫn đến tính hút ẩm giảm và giảm đợc tính bám bụi, đồng
thời làm cho bề mặt ngoài đẹp hơn.
Trong loại sơn bảo vệ có các loại sau:
Sơn men có màu: Là những loại sơn trong đó các chất sắc tố (thờng là
các ôxyt kim loại) làm cho sơn có màu, tăng cờng độ cơi giới và tính dẫn nhiệt.
Sơn men bảo vệ kim loại: Đợc dùng để quét lên các lá thép dùng làm
gông từ trong máy điện, MBA đê cách điện và chống ăn mòn.
Sơn men bán dẫn: Đợc dùng trong các bộ dây của máy điện có điện
áp cao nhằm làm cho điện trờng phân bố đều hơn dọc bó dây nhất là những chỗ
bẻ góc của các bối dây.
3. Sơn dán
Dùng để dán các vật liệu cách điện rắn với nhau (nh khi chế tạo
micanit) hoặc dán vật cách điện rắn với kim loại. Sơn này có tính chất cách điện
cao, hút ẩm ít cà có độ dính cao.
V. điện môi sáp và hỗn hợp cách điện
1. Điện môi sáp
Đợc dùng trong kỹ thuật điện vô tuyến điện, có màu trắng hoặc vàng
tơi, nó là một chất cách điện rắn, dễ nóng chảy và dễ cháy, có kết cấu mạng
tinh thể, độ bền cơ thấp, ít hút ẩm, khi đông đặc thì co lại khá nhiều.
1.1.Parafin
Thuộc loại vật liệu trung tính có kết cấu tinh tể, nhiệt độ nóng chảy là
52
0

C còn ở nhiệt độ bình thờng thì ổn định về hoá học.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 42
ở nhiệt độ cao dễ bị ôxy hoá, không hoà tan trong nớc và rợu, nhng
hoà tan tan cacbua hyđrô lỏng và đợc dùng dể tẩm giấy tụ điện, cáp và một số
vật liệu Xenlulô.
1.2. Xêrêzin
Thuộc loại vật liệu trung tính có kết cấu tinh thể, ở nhiệt độ nóng chảy là
75
0
C, có trị số điện trở suất lớn hơn điện trở suất của Parafin, có hệ số điện môi
ít phụ thuộc vào nhiệt độ hơn so với Parafin.
1.3. Vazelin
ở nhiệt độ bình thờng là một chất nửa lỏng, là một hỗn hợp của Cacbua
hyđrô lỏng và rắn. Dùng để tẩm giấy tự nhiên.
2. Hỗn hợp cách điện
Hỗn hợp cách điện là một hợp của các vật liệu điện cách điện khác nhau
nh BItum, sáp, Xenlulô. Khi đun đến nhiệt độ cao sẽ chuyển sang trạng thái
lỏng và khi để nguội thì đông lại. Để nâng cao tính chất của hỗn hợp cách điện
này ngời ta thêm vào hỗn hợp những chất phụ nh bột thạch anh, bột đá tan.
Theo công dụng chia hỗn hợp ra thành 2 loại sau:
2.1. Loại để tẩm
Để nâng cao cờng độ chọc thủng cách điện của một số vật liệu có tính
hút ẩm cao, ngời ta thờng dùng Bitum có nhiệt độ mềm cao để chế tạo hỗn
hợp. Dùng để tẩm các cuộn dây Stato của máy phát điện (không dùng tẩm cuộn
Rôto).
Dầu mỏ có pha thêm nhựa thông hoặc các loại nhựa tổnghợp khac đợc
dùng để đổ vào các đầu cáp hoặc chỗ nối cáp để bảo vệ cho cách điện không bị
ẩm để nâng cao điện áp phóng điện giữa ruột với vỏ cáp bảo vệ chỗ nối không bị
h hỏng cơ giới.

2.2. Loại để ngâm
Để lấp kín các khe hở giữa các chi tiết kách nhau trong thiết bị điện để
nâng cao điện áp phóng điện. Tăng khả năng cần nhiệt và tăng khả năng chống
ẩm.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 43
V. Vật liệu cách điện rắn vô cơ thUỷ
tinh vật liệu gốm mi ca
Vật liệu cách điện (VLCĐ) rắn vô cơ gồm có: Gốm, thuỷ tinh, mica.
VLCĐ rắn vô cơ có một vị trí quan trọng trong công nghiệp điện và vô tuyến
điện. VLCĐ rắn vô cơ có các đặc tính sau:
Chịu nhiệt độ cao, khó cháy
Phần lớn không hút ẩm
Có đặc tính điện và cơ giới tốt, ổn định
Chịu đợc tác dụng của môi trờng, có hoạt tính cao, ít bị già cỗi và
chịu đợc tác dụng của bức xạ có năng lợng cao.
Là nguyên liệu rẻ tiền.
1. Vật liệu gốm
Là vật liệu vô cơ dùng để chế tạo các chi tiết có hình dạng khác nhau.
Trớc kia gốm đợc chế tạo chủ yếu là đất sét, khi hoìa với nớc thành một chất
dẻo cho vào khuôn thì đợc các chi tiết khác nhau sau đó nung cứng. Hiện nay
vật kiều gốm có hàm lợng đất sét rất ít hoặc không có đất sét, thành phần chủ
yếu của nó là thạch anh, cao lanh, tinh thạch.
Để chế tạo sứ thì đem thạch anh, cao lanh, tinh thạch nghiền nhỏ sau đo
khử hết tạp chất trộng với nớc để tạo thành một chất dẻo, sau đó khử hết nớc
rồi cho chất dẻo đó vào khuôn để có các chi tiết, mang các chi tiết đi tráng mem
và nung cứng. Sau khi nung có các đặc điểm sau:

N
= 4000 ữ 6000 kg/cm

2
;
N
= 350 ữ 500 kg/cm
2
; = 10
4
ữ 10
5
cm
Hệ số điện môi = 6 ữ 7; Tang của góc tổn hao điện môi tg = 0,015 ữ
0,02
ít dòn hơn và chịu đợc nhiều tác dụng của các nhân tố hoá học.
Cờng độ điện trờng chọc thủng cách điện E
CT
= 10 ữ 35 KV/mm.
Nhờ có lớp mem bên ngoài nhẫn bóng nên giảm đợc tính hút ẩm của sứ
làm cho sứ có thể chịu đợc ẩm của không khí nâng cao đợc điện áp phóng
điện mặt ngoài và hạn chế đợc dòng dò.
Công dụng: Làm cách điện cho đờng dây (nh sứ đỡ , sứ treo), sứ dùng
trong trạm (sứ đỡ, sứ xuyên) và thiết bị chống sét.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 44
2. Thuỷ tinh
Thuỷ tinh là loại vật liệu vô định hình, thành phần của thuỷ tinh là một
hỗn hợp phức tạp của các loại ôxit, trong đó chủ yếu là SiO
2

Dựa vào công dụng thì có các loại thuỷ tinh sau:
a) Thuỷ tinh tụ điện

Dùng làm môi chất trong tụ điện, dùng trong các bộ lọc cao thế. Trong
các máy phát sóng điện áp và dòng điện xung kích loại này cần có l;ớn, cờng
độ cách điện cao và góc tổn hao nhỏ.
b) Thuỷ tinh dùng trong các thiết bị điện
Dùng để chế tạo các chi tiết định hình, sứ cách điện, các chi tiết trong
dụng cụ đo lờng, loại này cần có tính chịu nhiệt cao, đặc biệt khi có sự thay đổi
đột ngột của nhiệt độ và cờng độ điện trờng.
c) Thuỷ tinh làm đèn
Dùng làm bóng đèn và trong các dụng cụ điện tử, loại này yêu cầu phải
hàn đợc với kim loại (Vonfram,Molipden) yêu cầu phải chú ý đến hệ số dn nở.
d) Men thuỷ tinh
Là loại thuỷ tinh dễ cháy, dùng để bọc các sản phẩm.
e) Sợi thuỷ tinh
Thuỷ tinh đợc kéo hình thành sợi mềm để chế tạo vật liệu dệt nh vải
bằng thuỷ tinh, ứng dụng làm cách điện cho cuộn dây của Máy phát điện.
3. Mica
Là loại vật liệu cách điện vô cơ thuộc loại khoáng sản (gốc là quặng) có
một vai trò quan trọng trong kỹ thuật điện. Mica có đặc tính tôt nh: cờng độ cơ
giới và cờng độ cách điện cao, độ uốn lớn, chịu đợc nhiệt và chịu ẩ do đó
Mica đợc dùng làm cách điện trong thiết bị quan trọng, đặc biệt là làm cách
điện các Máy điện có điện áp cao, công suất lớn và làm điện mooi của tụ đện.
Dựa vào thành phần hoá học ngời ta chia mica ra làm hai loại sau:
a) Mica Mutscovit
Thành phần hoá học (K
2
O.3Al
2
O
3
.6SiO

2
.2H
2
O) có màu trắng, hơi đỏ hoặc
hơi xanh có độ bền cơ cao dễ uốn và co dn tốt, điện trở suất = 10
4
ữ 10
6
m.
Hệ số điện môi = 7, tg = 150.10
-4
.
Tính chịu nhiệt ở 100ữ150
0
C, tính chịu nhiệt và cơ giới không đổi từ 500
ữ 600
0
C thì hơi nớc trong Mica bốc hơi, Mica phóng lwn cờng độ cách điện và
cơ giới sẽ bị giảm.
Giáo trình Vật liệu điện
Biên soạn: Đỗ Nh Trởng 45
Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thì kết cấu tinh thể Mica bị phá huỷ dần, khi t
0

= 1250ữ1300
0
C thì Mica bị bốc cháy.
Công dụng: Làm cách điện trong các vành góp điện và làm điện môi trong
các tụ điện, làm cách điện cho các máy điện có công suất lớn và điện áp cao.
b) Mica Flôgpít (Mica hổ phách)

Tthành phần hoá học (K
2
O.6MgO.Al
2
O
3
.6SiO
2
.2H
2
O)
Có màu đen hay đen nâu, đặc tính về điện thấp hơn so với loại trên, điện
trở suất = 10
13
ữ 10
14
cm, tg = 500.10
-4
; Tính chịu nhiệt cao hơn hai loại trên
nên thờng dùng làm cách điện trong các thiết bị nung, khi t
0
= 500 ữ 900
0
C thì
tính chất cách điện và cơ bị giảm.
Công dụng: Làm cách điện trong máy điện có công suất lớn và điện áp
cao, dùng làm bàn là, mỏ hàn, bếp điện.
c) Các sản phẩm của Mica (chế tạo từ gốc Mica)
- Micalit: Là loại Mica có dán vật liệu hữu cơ là giấy hoặc vải bằng các
loại keo hoặc nhựa dính, tính chịu kéo sẽ cao hơn so với Mica nguyên chất.

Ngời ta có thể sản xuất thành tấm, thành cuộn, tính chịu nhiệt cao vì Mica
chiếm 50% và dùng tấm cách điện trong máy điện.
- Micalêch: Là loại vật liệu gồm 60% là Mica, 40% là thuỷ tinh dễ cháy và
đợc ép nóng ở nhiệt độ 600
0
C với áp lực 500 ữ 700 kg/cm
2
. Có tính chịu nhiệt
cao, cờng độ cơ giới cao, khả năng bị va đập và chịu hồ quang rất lớn.
E
CT
= 10 ữ 20 KV/mm; tg = 0.03 ữ 0.01; = 6 ữ 8.5
Micalech chịu đợc tác dụng của ẩm, nhng ít đợc tác dụng của axit và
bazơ.
Micalech chế tạo khó, phải có lò công suất lớn, nhiệt độ cao và máy có
thuỷ lực lớn nên Micalêch đắt và ít đợc dùng rộng ri mà thờng chỉ đợc dùng
cho vô tuyến điện.