Đề cương ôn tập vật liệu kỹ thuật điện

Dương Tuấn Linh TĐH K47


Câu 1: Khái niệm chung về điện dẫn của điện môi.
Khái niệm chung về điện dẫn của điện môi.
Khi đặt điện môi trong điện trường E, điện áp là u, đo trị số dòng điện đi qua
điện môi ta thấy dòng điện biến thiên theo thời gian và được biểu diễn ở
hình sau.
dòng điện đi qua điện môi gồm 2 thành phần là dòng điện rò (Irò) và dòng
điện phân cực (Iph.c).
I = Irò + Iph.c
Ở điện áp một chiều, dòng điện phân cực chỉ tồn tại trong thời gian quá trình
quá độ khi đóng hay ngắt điện. Đối với điện áp xoay chiều, dòng điện phân
cực tồn tại trong suốt thời gian đặt điện áp.
Dựa vào trị số của dòng điện rò để đánh giá chất lượng của vật liệu cách
điện. Nếu dòng điện rò có trị số bé thì cách điện tốt, nếu trị số lớn thì tính
chất cách điện của vật liệu kém. Như vậy tính chất cuả vật liệu cách điện
được xác định qua điện dẫn suất (γ) hay điện trở suất ρ. γ=1/ρ
Điện trở cách điện cuả khối điện môi Rcđ là: Rcđ = U/Irò trong đó u là điện áp
một chiều
Đối với điện môi rắn có 2 khái niệm: điện trở suất khối ρv và điện trở suất
mặt ρs.
Điện trở suất khối là điện trở của khối lập phương có cạnh bằng 1 cm, hình
dung cắt ra từ vật liệu khi dòng điện đi qua hai mặt đối diện khối lập phương
đó; đơn vị đo bằng (Ω.cm).
ρv = Rv. S/ h [Ω.cm] Trong đó: Rv- điện trở khối của mẫu, [Ω] S- điện tích
của điện cực đo, [cm2] h- chiều dày khối điện môi, [cm]
Điện trở suất mặt là điện trở của một hình vuông bề mặt vật liệu khi dòng
điện đi qua hai cạnh đối diện: ρs = Rs .d/ l trong đó Rs - điện trở mặt của mẫu
vật liệu, [Ω]; d- chiều dài điện cực, [cm] l- khoảng cách giữa hai cực, [cm].
Tương ứng với ρv có điện dẫn suất khối γv = 1/ρv , [Ω.cm]-1 ; Ứng với ρs có

điện dẫn suất mặt
γs =1/ρs , [Ω]-1 hay còn có đơn vị đo là S (simen).
Điện dẫn toàn phần tương ứng với điện trở cách điện Rcđ của điện môi rắn
bằng tổng các điện dẫn khối và mặt.
Độ dẫn điện của vật liệu cách điện xác định bởi trạng thái của chất khí, lỏng
hoặc rắn và phụ thuộc vào độ ẩm, nhiệu độ của môi trường. Cường độ điện


Dương Tuấn Linh TĐH K47


trường khi tiến hành đo củng gây một số ảnh hưởng đối với điện dẫn của
điện môi.
Khi làm việc lâu dài dưới điện áp, dòng điện đi qua trong điện môi rắn và
lỏng có thể tăng hoặc giảm theo thời gian do nguyên nhân là tạp chất của
điện môi giảm dần.
Tích số điện trở cách điện của điện môi với điện dung của tụ điện được gọi
là hằng số thời gian
tự phóng của tụ điện: τ0 = Rcđ.C
Trị số τ0 được xác định từ biểu thức:
U= U0 e-τ/τ0 ; Uτ = U0 e-τ/τ0 = U0/e
Ở đây: U - điện áp trên các điện cực của tụ điện sau thời gian τ tính từ lúc
ngắt tụ ra khỏi nguồn điện áp; U0 - điện áp đạt được do tụ điện tích điện ( τ =
0) ; Rcđ - điện trở cách điện ; C - điện dung của tụ điện.
Điện dẫn điện môi
Khi có một điện trường đặt vào dây dẫn trong một thể tích hình trụ làm mẫu
thì sẽ có các điện
tích trong vật dẫn đó
tổng các điện tích chuyển động: Q=nqv = nqsv’=I; n: mật độ điện tích; q:
điện tích phân tử

I: dòng điện, J mật độ dòng điện
Điện dẫn điện tử: chỉ có các điện tử tự do trong điện môi
Điện dẫn Ion : thành phần gồm các Ion + và –
điện dẫn điện di: hay còn gọi la điện dẫn môliôn. Thành phần của dòng điện
này là các nhóm phân tử hay tạp chất được tích điện tồn tại trong điện môi,
chúng tạo nên bởi ma sát trong quá trình chuyển động nhiệt.
Câu 2: Điện dẫn của điện môi khí và lỏng.
a) Điện dẫn của điện môi khí
Trong điện môi khí luôn luôn xãy quá trình Ion hoá tự nhiên, dưới tác dụng
dòng điện bé các điện tích sinh ra trong quá trình ion hoá tự nhiên sẽ chuyễn
động tạo nên dòng điện dẫn trong chất khí gọi là điện dẫn không duy trì:
Quan hệ dòng điện và điện áp như hình vẽ sau:
gồm 3 vùng


Dương Tuấn Linh TĐH K47


vùng I: điện trường tác dụng lên điện tích tăng j tốc độ chuyễn động của các
điện tích tăng và dòng điện tăng tuyến tính với điện áp theo định luật Ôm.
vùng II: khi cường độ điện trường đủ lớn, tốc độ chuyển động của các điện
tích cũng lớn các ion chưa kịp tái hợp đã bị kéo về điện cực; có bao nhiêu
điện tích sinh ra có bấy nhiêu điện tích kéo về điện cực trung hoà, nhưng số
điện tích sinh ra ion tự nhiên la không đổi, dòng điện đạt trị số bảo hoà.
ở trạng thái bảo hoà: I= 10-2 A/mm2
vùng III: khi mật độ điện tích lớn ứng với điện trường mạnh gây nên hiện
tượng phóng điện tạo thành dòng điện plasma. Nó nối liền giữa 2 điện cực,
chất khí trở nên dẫn điện và dòng điện tăng theo hàm số mủ, điện áp đó gọi
là điện áp tự duy trì
b) Điện dẫn của điện môi lõng

Dòng điện trong điện môi lỏng được xác định bởi sự chuyển động các ion
hay các phần tử mang điện tích.Trong điện môi lõng tồn tại 2 loại điện dẫn:
điện dẫn ion và điện dẫn điện di
Điện dẫn ion của các điện môi lỏng
Trong điện môi lỏng các điện tích tự do xuất hiện không chỉ do ion hoá tự
nhiên mà còn do quá trình phân ly các phần tử của chính bản thân chất lỏng
và tạp chất do đó sinh ra mối quan hệ của dòng điện và điện áp của điện môi
lỏng.
đồ thị
đường 1 là đặc tính von-ampe của điện môi lỏng có tạp chất
đường 2 là đặc tính von-ampe của điện môi lỏng tinh khiết
tạp chất ảnh hưởng lớn đến điện môi lỏng là nước ( vd nước trong dầu của
mba) qua vận chuyển, cất giữ bảo hành ( tỷ trọng của nước: 1000kg/m3 ;
điện môi: 0,86 – 0,88 tỷ trọng của nước )
Điện dẫn của điện môi phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng
thì chuyển động nhiệt các phân tử điện môi lỏng sẽ tăng, điện môi lõng có sự
dãn nở nhiệt, lực liên kết giữa các phần tử giảm đi, độ nhớt sẽ giảm, mức độ
phân ly các phần tử do nhiệt sẽ tăng lên và sẽ làm tăng điện dẫn điện môi
lỏng.
Quan hệ giữa điện dẫn suất và nhiệt đọ biểu diễn bằng công thức: γ= γ0.eαt
với: γ- điện dẫn suất ở t0 : 200 C; α - hệ số với mổi chất lỏng; t : t0
mặt khác ta có công thức: γ = (n0q2)/(l.ŋ); n0: mật độ ion; q: điện tích; l:
khoảng cách giữa các điện cực; ŋ: độ nhớt


Dương Tuấn Linh TĐH K47


khi nhiệt độ tăng làm cho độ nhớt giảm đi và điện dẫn tăng
đường đặc tính biểu diễn mối quan hệ t0-γ là một đường tương đối thẳng

Điện dẫn điện di: còn có tên gọi là điện dẫn môlion
là điện dẫn tạo nên sự chuyển động có hướng của các phần tử mang điện tích
dưới tác dụng của điện trường bên ngoài.
Dưới tác dụng của các khối điện tích dương và âm của tạp chất sẽ chuyển
động: khối điện tích dương đi về cực âm, khối điện tích âm đi về cực âm,
chúng tạo nên dòng điện dẫn điện di. thực chất dòng điện này là sự chuyển
động của các khối mang điện tích dưới tác dụng của điện trường
với điện môi lỏng người ta thường sử dụng điện trở suất khối
điện trở suất khối và hằng số điện môi một số chất (bảng)
Tên chất lỏng | Đặc điểm cấu tạo | điện trở suất ρv [Ω.cm] đo ở t= 20oC |
Hằng số điện môi ε
Benzen | Trung tính | 1013-1014 | 2,2
Dầu biến áp | Trung tính | 1012-1015 | 2,2
Xăng | Trung tính | 1012-1015 | 2,0
Xô vôn | Cực tính yếu | 1010-1012 | 4,5
Thầu dầu | Cực tính yếu | 1010-1012 | 4,6
Axêtôn | Cực tính mạnh | 106-107 | 22
Rượu êtilic | Cực tính mạnh | 106-107 | 33
Nước cất | Cực tính mạnh | 105-106 | 82
ta thấy điện dẫn tăng khi hằng số điện môi tăng
Câu 3: Điện dẫn của điện môi rắn.
Điện dẫn của điện môi rắn.
Điện môi rắn có rất nhiều loại, chúng đa dạng về cấu trúc, thành phần hoá
học, nguồn gốc và mức độ lẫn các tạp chất bụi bẩn… do vậy điện dẫn của
điện môi rất phức tạp. Điện dẫn trong điện môi rắn được tạo nên là do sự
chuyển dịch các ion của bản thân điện môi rắn cũng như của các ion tạp chất
dưới tác dụng của điện trường. Ở một số vật liệu tính dẫn điện của chúng
còn có thể do sự chuyển động tự do. Để dánh giá chất lượng của điện môi

Dương Tuấn Linh TĐH K47


người ta thường xác định điện dẫn suất khối ( γ v) hay điện trở suất khối (ρv):
ρv = 1/ γ v
- điện dẫn suất điện môi phụ thuộc vào t0, xác định theo γ = qn0tKT
K: hằng số bozman
T: t0
q: điện tích hạt mang điện
n0t: mật độ ion chất rắn
Điện dẫn còn phụ thuộc vào hoá trị 1 của các ion đó tinh thể ion hoá trị một
có điện dẫn lớn hơn các tinh thể ion nhiều hoá trị.
các điện môi có cấu tạo phân tử như lưa huỳnh, pôlietylen, parafin có điện
dẫn suất rất nhõ, chỉ phụ thuộc vào số lượng các tạp chất chứa trong điện
môi
giá trị điện trở suất khối của thuỷ tinh
(bảng) Tên gọi thủy tinh | Điện trở suất khối ρv đo ở t = 20oC(Ωcm)
Pirêch natri (thủy tinh chiu nhiệt) | 2.108
Pirêch Kali | 8.1011
thuỷ tinh chì | 2.1012
Điện trở suất của một số chất khác (điện trở suất chất rắn xốp)
Tên vật liệu | Điện trở suất khối ρ,Ω.cm
Đá hoa
Ở độ ẩm tương đối 0% và t=200C: 1014-1016
Ở độ ẩm tuyệt đối 0% và t=200C: 108-1010
Ở độ ẩm tương đối 0% và t=1000C: 1012-1014
Gỗ
Ở độ ẩm tương đối 0% và t=200C: 1013-1014
Ở độ ẩm tuyệt đối 0% và t=200C : 108-109
Ở độ ẩm tương đối 0% và t=1000C: 1012-1013

Phíp
Ở độ ẩm tương đối 0% và t=200C 1013-1014
Ở độ ẩm tuyệt đối 0% và t=200C 108-109


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Ở độ ẩm tương đối 0% và t=1000C 1010-1011
*) Điện dẫn mặt của điện môi rắn
Điện dẫn mặt gây ra do bề mặt bị ẩm, tạp chất,bụi bẩn bám vào chất cách
điện làm cho sứ cách điện và chất cách điện trở nên dẫn điện
Điện dẫn suất mặt càng thấp khi bề mặt điện môi càng sạch và nhãn đồng
thời khi cực tính của vật liệu yếu và độ ẩm là yếu tố quyết định đến điện dẫn
suất mặt
theo tính chất hoà tan ta phân vật liệu thành 3 nhóm
+ Điện môi không hoà tan trong nước: vd parafin, hổ phách, gốm
+ điện môi hoà tan 1 phần trong nước: vd thuỷ tinh kỹ thuật
+ điện môi rắn có cấu tạo xốp
vất liệu vô cơ và hữa cơ, đá hoa 1 số chất dẽo…
điện trở suất mặt có mối quan hệ với độ ẩm như trên hình vẽ sau:
tên điện môi | ρs khi bề mặt chưa làm sạch Ω | ρs sau khi làm sạch bề mặt Ω
kính cữa sổ | 2.108 | 1.1011
thạch anh nóng chảy | 2.108 | 1.1013
Micalếc | 1.109 | 1.1013
Một số biện pháp nâng cao điện trở suất mặt, làm sạch bề mặt rữa bằng
nước, chất hoà tan, đốt nóng ở t0 600=7000C; với các chất không thấm
nước, người ta đun sôi lâu trong nước cất với 1 số chất khác, phủ lên gốm,
thuỷ tinh 1 lớp sơn silic hữa cơ
Câu 4: khái niệm về sự phân cực và hằng số diện môi.

*Kn về sụ phân cực:
Khi đặt điện môi vào điện cực E thì sảy ra quá trình phân cực , phía điện cực
+ xh các điện tích - , phía điện cực – xh các điện tích + . Tạo nên sự phân
cực
Phân cực XĐ bởi sự chuyển dịch có giới hạn của các điện tích ràng buộc
hoặc sự định hướng của các phần tử lưỡng cực dưới td của lực điện trường.
Khi có sự phân cực điện môi lại tạo thành một tụ điện với điện dung C và
điện tích là Q và ta có công thức : Q= C . U
Q gồm 2 thành phần: Q = Q0 + Q’


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Q0 : Điện tích khi giữa cực là chân ko
Q : Điện tích khi có phân cực
*Hằng số điện môi
ĐN: Hs điện môi là tỉ số giữa điện tích Q của tụ điện ứng với điện môi nhất
định & Q0 là điện tích khi điện môi là chân ko dưói 1 điện áp nhất định
Є = Q/Q0 = (Q0+Q’)/Q0 = 1+ Q’/Q0 > 1
Hs điện môi của bk chất nào cung >1
-Hs điện môi tương đối : Là một trong những đặc tính quan trọng nhất của
điện môi . Trong đơn vị CGSF : є = 1
SI: є = 1/36 π . 109 [F/m]
Q= є.Q0 = C. U= C0.є. U
C0: Lµ điện dung của tụ khi giữa điện cực là chân ko Æ Є= C/C0
Câu 5: Hằng số điện môi của chất lỏng và chất khí.
*Hằng số điện môi của chất khí:
- Hằng số điện môi của chất khí trung tính được tồn tại dưới dạng phân cực
điện tử nhanh và có giá trị є= 1 + (N.αenh)/ є0

N: Mật độ phân tử khí
α: Hệ số phân cực
αenh: 4πє0R3
R: Bán kính
Có giá trị gần bằng bình phương của hệ số khúc xạ ánh sáng є = ν2
N= P/KT : Hs điện môi fụ thuộc vào P&T
K: Hsố Bonzman
-) Є = 1+ (P. αenh)/KTє0
-Chất khí cực tính: gồm 2 loại: phân cực điện tử nhanh & phân cực lưỡng
cực
Є = αenh + αelc
Є = ν2 + Nm2 /3є0KT
Lập quan hệ giữa є – 1 và 1/T


Dương Tuấn Linh TĐH K47


tgβ = Nm2 /3є0K
m0 = {(3є0Ktgβ)/N}1/2
*Hằng số điện môi của chất lỏng
-Hs điện môi của chất lỏng trung tính : Nó là phân cực điện tử nhanh: є = ν2
Phương trình Claudius є -1/ є+2 = N αenh/3α0
Hằng số điện môi của chất lổng trung tính fụ thuộc vào nhiệt độ và tần số
-Hs điện môi của chất lỏng cực tính: Có hai dạng phân cực là điện tử nhanh
& lưỡng cực
Phương trình Claudius: є -1/ є+2 = N/3є0(αenh + m02/3KT)
vd như: Rượu, nước , nó cũng fụ thuộc vào nhiệt độ, fụ thuộc vào tần số khi
t0=const
Tần số giới hạn : f0 = 1/2pt0 ; τ0: thời gian phân cực

VD: Hs điện môi của chất lỏng cực tính : є
Tên | є (200C, f= 50Hz)
Thầu dầu | 4,5
Xovon | 5
Xovoton | 3,2


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Câu 7: Khái niệm về tổn hao điện môi và các dạng tổn hao điện môi.
Khái niệm tổn hao điện môi
Khi điện trường tác động lên điện môi, trong điện môi xảy ra quá trình dịch
chuyển các điện tich tự do và điện tích ràng buộc Như vậy trong điện môi
xuất hiện dòng điện dẫn và dòng điện phân cực, chúng tác đọng đến điện
môi làm cho điện môi nóng lên, toả nhiệt và truyền nhiệt vào môi trường.
Phần năng lượng này không sinh ra công, nên người ta thường gọi là tổn hao
điện môi
Các dạng tổn hao điện môi
Dòng điện dò
Các điện tích và điện tử tự do dưới tác động của điện trường sẽ tham gia vào
dòng điện dẫn tạo nên dòng điện dò. Trong điện môi chất rắncó dòng điện
dò đi trên bề mặt và trong khối điện môi, còn trong khí và lỏng chỉ có dòng
điện khối. Nếu dòng điện dò lớn thì tổn hao trong điện môi có trị số đáng kể,
tổn hao điện môi xác định theo công thức: tgδ=1,8.1012/ερf (f:tần số dòng
điện, ρ: điện trở xuất; ε: hằng số điện môi)
Hao tổn điện môi đặc trưng bởi công suất , phụ thuộc vào nhiệt độ. Pt=P0eαt
Pt : Tổn hao công suất ở nhiệt độ t
Pt : Tổn hao công suất ở nhiệt độ 200c
Α: phụ thuộc vào vật liệu

Tỏn hao do phân cực
Do tác động của diện trường tạo ra sự chuyển động nhiệt của các phân tử
phá huỷ chất điện môi phát sinh năng lượng tiêu tán và điện môi bị phát
nóng. Tổn hao điện môi tăng theo tần số . Nhưng nhìn chung tổn hao điện
môi phụ thuộc vào nhiệt độ
Tổn hao điện môi trong các điẹn môi cực tính tăng theo tần số của điện đặt
lên điện môi và thể hiện rõ ở tần số vô tuyến và tần số siêu cao. Khi ở các
tần số cao tổn hao điện môi có trị số lớn tới mức phá huỷ vật liệu., do vậy
không nên dùng điện môi cực tính mạnh ở các tần số cao trong kĩ thuật điện
Quan hệ của tgδ vowis nhiệt độ của các điện môi cực tính có giá trị cực đại
ở một nhiệt độ nào đó đặc trưng cho mỗi loậi vật liệu. Ở nhiệt độ này thời
gian phân cực chậm cuẩ phân tử điện môi gần trùng với chu kì biến đổi của
điện trường xoay chiều đặt lên điện môi. Nếu nhiệt độ có trị số sao cho thời
gian phân cực chậm của phân tử lớn hơn thời gian nửa chu kì biến đổi điện
áp xoay chiều một cách đáng kẻ, thì chuyển động nhiẹt của phân tử sẽ yếu đi


Dương Tuấn Linh TĐH K47


và tổn hao điẹn môi giảm. Nếu nhiệt độ có trị số sao cho thời gian phân cực
lưỡng cực nhỏ hơn thời gian nửa chu kìbiến đổi của điện áp xoay chiềumột
cách đáng kể thì cường độ chuyển động nhiệt sẽ lớn, mối lien kết giữa các
phân tử giảm, do đó tổn hao điện môi cũng giảm
Trong tổn hao điện môi do phân cực có tổn hao điện môi do cộng hưởng
biểu hiện ở tần số ánh sáng. Trong hiện tượng này nhiệt độ không ảnh hưởng
đến giá trị cực đại của tổn hao điện môi
Tổn hao điện môi do ion hoá
chỉ xảy ra trong các điện môi khí, trên đường dây điện áp cao , trên đầu cực
của các thiết bị cao áp, bọt khí ở đầu cực.Giá trị tổn hao điện môi được tính

theo công thức : Pi= A.f(U-U0)3 A: hằng số phụ thuộc vào chất khí f: tần số
điện trường; U: điện áp; U0: điện áp ứng với điểm bắt đầu ion hoá .
Trị số của điện áp ion hoá U0của các chất khí khác nhau thì khác nhảutị số
này phụ htuộc vào áp suất chất khí , khi áp suất tăng thì trị số điện áp bắt đầu
ion hoá tăng
Quá trình ion hoá các phần tử khí sẽ tiếp thu một năng lượng điện trường
làm cho nhiệt độ điện môi khí tăng sinh ra tổn hao ion hoá .Khi bị ion hoá
trong chất khí có thêm nhiều điện tích và điện tử tự do làm cho điện dẫn chất
khí tăng chúng góp phần tạo nên tổn hao điện môi lớn
Hiện tượng ion hoá xảy ra trong không khí , biến oxy trong không khí thành
Ozon , kết hợp với nước và nitơ tạo ra axitnittơric tạo nên ăn mòn hoá học
làm giảm tuổi thọ của vật liệu
Do cấu tạo không đồng nhất.
Bản thân vật liệu cách điện có thể chế tạo không đồng nhất vè vật liệu hoặc
trong vật liệu cách điện có hai vật liệu nối tiếp hoặc song song với nhau nó
sẽ tạo ra các tụ điện hoặc điện trở tiếp xúc gây nên tổn hao điện môi
Câu 8: Hằng số điện môi của chất rắn và tổ hợp của chất rắn.
Hằng số điện môi của chất rắn
Hằng số tổn hao điện môi của chất rẳn trung tính
Trong các điện môi rắn trung tính (Kim cương, băng phiến, paraphin..)chỉ
tồn tại phân cực điện tử nhanh(α=αenh). Do vậy hằng số điện môi rắn trung
tính co trị số bằng bình phươnghệ số khúc xạ ánh sang: ε2=v2.


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Để tính hằng số điện môi của chất rắn trung tính ta sử dụng phương pháp
Claudiut-Môxốtchi: (ε-1)/(ε+2)=N.αenh/3 ε0
hệ số nhiệt của hằng số điện môi được xác định theo công thức :

TKε=dε/ε.dT=-(ε-1)(ε+2)TKv/3ε.<0
Hệ số nhiệt của hằng số điện môi có trị số âm (TKv), vì vậy hằng số điện
môi của điện môi rắn trung tính giảm khi nhiệt độ tăng.
hằng số điện môi và nhiệt độ biểu diễn Parphin: 1,9-2,2 Lưu huỳnh: 3,6-4
Kim cương: 5,6÷5.8
Hằng số điện môi của chất rắn có kết cấu tinh thể ion.
Trong điện môi rắn kết cấu tinh thể ion là liên kết mạnh(liên kết chặt chẽ )có
phân cực điện tử nhanh với hằng số điện môi nằm trong phạm vi rộng. Hệ số
nhiệt của điện môi các chất này trong một số trường hợp có giá trị dươngvới
lí do: khi mật độ tăng không chỉ có mật độ phân tử giảm mà còn xảy ra khả
năng tăng phân cực của các ion, ảnh hưởng tăng này mạnh hơn nhiều so với
sự giảm mật độ
đối với các điện môi có kết cấu tinh thể ion không chắc chắn ngoài phân cực
điện tử ion nhanh còn phân cực ion chậm. Trong nhiều trường hợp các chất
này có hằng số điện môi không cao nhưng hệ số nhiệt dương có trị số lớn.
Trị số ε và TKε của các tinh thể ion muối mỏ: 6 Al2O3: 10 TiO2: 110
CadiO2: 150
Hằng số điện môi của thuỷ tinh vô cơ
Phụ thuộc vào kết cấu và công nghệ (ε-1)/(ε+2)=N(αe-αi)/3ε0
αi : Hệ số phân cực chậm
các chất thuỷ tinh silic có chứa chất kiềm (thạch anh nóng chảy : 4,5; thuỷ
tinh kiềm: 6,5; thuỷ tinh baric : 10) Nhìn chung các chất điện môi đều có các
hệ số nhiệt độ biểu thị sự biến thiên của các hệ số phân cực
Hằng số điện môi của chất rắn hữu cơ cực tính.
gồm các chất xenlulo, giấy bong, vải sợi, bìa cáttông, ebôxit, sáp.. ngoài
phân cực nhanh còn có phân cực lưỡng cực chậm. Hằng số điện môi có thể
có giá trị âm, quan hệ của hằng số điẹn môi và nhiêt độ có thể biểu diễnbăng
đường đặnc tính giữa nhiệt độ và hằng số điện môi
Hằng số điện môi của tổ hợp chất rắn

Dương Tuấn Linh TĐH K47


Trong thực tế ki thuật điện thường gặp tổ hợp cách điện của các chất cách
điện khác nhau. Một bài toán đặt ra là cần xác định hăng số điện môi của
một tổ hợp cách điện, khi biết hằng số điện môi và tỉ lệ tương đối của các
điện môi thành phần. Lixteniker đã đưa ra công thức tính hằng số điện môi
của tổ hợp cách điện của hai chất với hằng số điện môi là ε1 và ε2 tỉ lệ tương
đối của các thành phần tương đối là: X1 và X2 với điều kiện X1+X2=1; Công
thức tổng quát để tính hằng số điện môi của tổ hợp hai chất điện môi như
sau: εk=X1εk1+X2εk2; Trong đó k: là hệ số mũ nối nên đặc điểm sắp xếp của
các thành phần:
a- nếu hai điện môi đặt vuông góc với phương truyền của các điện
trường(mắc nối tiếp) thì k=-1. Ta có:1/ε=X1/ε1+X2/ε2
b-nếu hai điện môi đặt song song với phương của điện trường(mắc song
song) thì k=1. Ta có: ε= X1ε1+ X2ε2
c-Nếu hai chất trộn đều vào nhau thì k→0. Khi đó : lnε=X1lnε1+X2lnε
với hai chất cách điện như vậy, công thức xác định hệ số nhiệt của hằng số
điện môi của tổ hợp này như sau: TKε=X1TKε1+X2TKε2. Dựa vò biểu thức
này ta có thể chỉ ra được quan hệ của hằng số điện môicủa tổ hợp cách điện
với nhiệt độ.
Câu 8: Tổn hao điện môi trong sơ đồ thay thế.
Khi đặt điện áp lên điện môi, trong điện môi thường xuất hiện ba loại dòng
điện: dòng điện rò (Irò), dòng điện chuyển dịch do phân cực nhanh (Icd), dòng
điện hấp thụ do phân cực chậm (Iht). Như vậy I = Irò + Icd + Iht.
Khi điện môi đặt dưới điện áp một chiều, dòng điện phân cực chỉ xảy ra khi
đóng, ngắt nguồn điện, cho nên tổn hao điện môi chủ yếu là do dòng điện rò
gây nên.
Khi điện áp xoay chiều, dòng điện phân cực và dòng điện rò có suốt trong

thời gian đặt điện áp. Khi đó tổn hao điện môi vừa do dòng điện rò và vừa
do dòng điện phân cực gây nên.
Dựa vào tính chất đó, ta có thể thay thế điện môi bằng sơ đồ mắc song song
điện trở và diện dung.
Do yêu cầu và mục đích tính toán, điện môi có tổn hao có thể biểu diễn bằng
các sơ đồ thay thế song song hoặc nối tiếp một tụ điện với một điện trở
tương đương. Trong thực tế: khi có điện áp cần phải tính dòng diện IR và IC
ta dùng sơ đồ song song, khi có dòng điện cần tính điện áp UR và UC ta dùng
sơ đồ nối tiếp.


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Sơ đồ thay thế điện môi gồm hai thành phần điện dung C và điện trở R. Các
sơ đồ thay thế được chọn cần phải thỏa mãn 2 điều kiện:
Công suất tổn hao trong sơ đồ phải bằng công suất tiêu hao trong điện môi
Góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp của sơ đồ phải bằng góc lệch pha
trong thực tế điện môi khi có cùng điện áp và tần số.
Trong sơ đồ mắc song song: (điện dẫn: g=1/R//; dung dẫn: b=ωC//)
tgδ=IR/IC=1/(ωC//R//)=g/b
P//=UIcosϕ=U2g=U2btgδ=U2ωCtgδ
Trong sơ đồ mắc nối tiếp:
tgδ=UR/UC=ΙRnt/(Ι/ωCnt)=ωCntRnt=Rnt/Xnt (Xnt=1/(ωCnt))
Pnt=U2ωCnttgδ=I2Rnt
Từ điều kiện tương đương của hai sơ đồ P//=Pnt và tgδsơđồ=tgδthựctế.
Khi cần chuyển đổi sơ đồ nối tiếp sang sơ đồ song song hay ngược lại ta sử
dụng các công thức:
C//=Cnt/(1+tg2δ); R//=Rng(1+(1/tg2δ))
Những yếu tố ảnh hưởng đến tổn hao điện môi:

Tần số của điện trường: ω=2πf
Nhiệt độ làm việc của điện môi
Độ ẩm của điện môi và môi trường
Trị số điện áp hay cường độ điện trường tác dụng lên điện môi.
Câu 9 Tổn hao điện môi trong chất khí, lỏng rắn.
Tổn hao điện môi trong chất khí
Các chất khí ở điều kiện bình thường và trong điện trường thấp có tổn hao
rất bé, vì vậy có thể xem chất khí là điện môi lý tưởng. Nguyên nhân gây
nên tổn hao điện môi của các chất khí chủ yếu là do dòng điện dẫn gây nên,
còn sự định hướng của các phân tử lưỡng cực chất khí trong quá trình phân
cực không kèm theo tổn hao.
Điện dẫn của các chất khí có trị số rất bé, do đó tổn hao điện môi sẽ thấp
không đáng kể, đặc biệt khi ở tần số cao. (Vd: điện dẫn không khí: 1018
(Ωcm)-1; hằng số điện môi e≈1 khi ở tần số f=50Hz có tgδ≤4.10-8)


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Ở điện áp cao và điện trường không đồng nhất, khi cường độ điện trường
vượt quá trị số giới hạn, các phân tử khí sẽ bị ion hóa, trong chất khí xuất
hiện tổn hao do ion hóa. Năng lượng tổn hao do ion hóa được tính bằng công
thức: Pi=A.f.(U-Ui)3 (A: hằng số; f: tần số; Ui: điện áp bắt đầu gây nên ion
hóa; U: điện áp đặt lên điện môi) Quan hệ tgδ và điện áp biểu diễn trên hình
vẽ.
Ở tần số cao, hiện tượng ion hóa và tổn thất năng lượng trong chất khí tăng
lên đáng kể, đến mức làm cho các vật liệu cách điện bị cháy và phá hủy.
Các đường dây tải điện trên không điện áp cao và siêu cao gây nên phóng
điện vầng quang (ion hóa) chất khí xung quanh dây dẫn và tổn hao năng
lượng làm giảm hiệu suất đường dây. Để giảm tổn hao vầng quang trong

thực tế cần phải thay đổi điện trường bằng cách tăng tiết diện dây dẫn hay
phân dây pha thành các dây nhỏ nối với nhau tạo nên đường kính lớn (phân
pha).
Tổn hao điện môi trong chất lỏng:
Trong các chất lỏng trung tính, tổn hao điện môi chỉ do dòng điện dẫn gây
nên nếu chất lỏng đó không chứa các tạp chất là các phân tử lưỡng cực. Do
điện dẫn của các chất lỏng trung tính tinh khiết rất bé, nên tổn hao điện môi
có trị số bé. Công thức tính tổn hao điện môi của dầu tụ đã được lọc sạch là
công thức: tgδ=1,8.1012/(ε.f.ρ)
Các điện môi lỏng cực tính, tùy theo điều kiện nhiệt độ và tần số ngoài tổn
hao do dòng điện dẫn còn có tổn hao do phân cực lưỡng cực gây nên. Nếu
điện môi là chất cực tính mạnh thì có tổn hao lớn; tổn hao này phụ thuộc
nhiều vào tần số và nhiệt độ.
Tổn hao điện môi phụ thuộc vào độ nhớt của chất điện môi đó. Mặt khác
điện dẫn và độ nhớt chất lỏng lại phụ thuộc vào nhiệt độ, do vậy tổn hao
điện môi cũng phụ thuộc vào nhiệt độ. Chú ý: điện môi cực tính làm việc
dưới điện áp xoay chiều tần số cao có tổn hoa điện môi rất lớn, tổn hao nào
do phân cực lưỡng cực gây nên.
Bản chất tổn hao điện môi trong chất lỏng nhớt cực tính: Hướng theo sự biến
đổi điện trường, các phân tử lưỡng cực quay trong môi trường nhớt và gây
nên tổn hao điện năng do ma sát tỏa nhiệt.
Nếu độ nhớt của chất lỏng đủ lớn để các phân tử không kịp xoay theo sự
biến đổi của điện trường và sự phân cực lưỡng cực bị mất đi, khi đó tổn hao
điện môi sẽ nhỏ. Tổn hao do phân cực lưỡng cực cũng bé nếu độ nhớt của
chất lỏng rất nhỏ và sự định hướng của các phân tử xảy ra không có ma sát.


Dương Tuấn Linh TĐH K47

Khi độ nhớt có trị số trung bình, tổn hao lưỡng cực có thể có trị số đáng kể
và đạt giá trị cực đại ở một độ nhớt nào đó.
Vị trí điểm cựuc đại được xác định từ điều kiện: ω=1/τo (ω: tần số góc của
điện áp; to: thời gian xác lập phân cực)
Thời gian phân cực chậm to phụ thuộc vào độ nhớt của chất lỏng như vậy to
phụ thuộc vào nhiệt độ.
Tổn hao điện môi trong điện môi rắn:
Điện môi rắn có rất nhiều loại, đa dạng về cấu trúc và các thành phần, do đó
trong điện môi rắn có thể có tất cả các loại tổn hao điện môi. Ta có thể chia
thành các nhóm: điện môi có cấu tạo phân tử, điện môi có cấu tạo ion, điện
môi xécnhét, điện môi có cấu tạo không đồng nhất.
1. Điện môi có cấu tạo phân tử:
Điện môi có các phân tử trung tính và không có tạp chất(Lưu huỳnh, parafin,
poliêtilen, politêtrafloêtilen, teflon-4, polistirol …): tổn hao nhỏ, không đáng
kể, chỉ do dòng điện rò gây nên, được dùng làm cách điện ở cả tần số thấp
và cao
Điện môi có cấu tạo phân tử cực tính(vật liệu dựa trên cơ sở xenlulô: giấy,
bìa các tông … ; thủy tinh hữu cơ, poliamit,poliurêtan, cao su, êbôni, bakêlít
…): có tổn hao lớn do phân cực lưỡng cực nhất là ở tần số vô tuyến, nên
không được dùng ở tần số cao.
Tổn hao điện môi trong các điện môi phân tử cực tính có liên quan tới tần số
và nhiệt độ. Ở một vài trị số nhiệt độ tổn hao điện môi có trị số cực đại và
cực tiểu, sau đó tăng lên nhiều khi nhiệt độ cao.
2. Điện môi có cấu tạo ion:
Loại có cấu tạo tinh thể ion chặt chẽ khi không có tạp chất: có tổn hao điện
môi rất nhỏ. Ở nhiệt độ cao xuất hiện tổn thất do điện dẫn. Loại này bao gồm
nhiều hợp chất tinh thể vô cơ có ý nghĩa rất lớn trong sản xuất kỹ thuật điện
hiện nay (corunđum,, sứ cao tần)
Loại có cấu tạo tinh thể ion ràng buộc không chặt chẽ b ao gồm một loại
chất kết tinh, đặc trưng bởi hai loại phân cực chậm làm tăng tổn thất điện

môi (mulít – một thành phần sứ cách điện, ôxít nhôm, khoáng xilicon …
nằm trong thành phần góm chịu lửa, gốm, sứ thủy tinh …)
Đa số các loại gốm điện lượng ion tham gia vào phân cực chậm không
ngừng tăng lên theo nhiệt độ. Do đó tgδ tăng lên không có giá trị cực đại khi
nhiệt độ tăng.


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Tổn hao điện môi trongchất không kết tinh có cấu tạo ion như thủy tinh vô
cơ liên quan tới hiện tượng phân cực và sự tồn tại dòng điện dẫn.
Khi nghiên cứu cơ chế tổn hao điện môi thủy tinh cần phân biệt:
Tổn hao điện môi ít phụ thuộc vào nhiệt độ và tăng tỷ lệ thuận theo độ tăng
của tần số
Tổn hao tăng rõ rệt theo nhiệt độ, theo quy luật hàm số mũ và ít phụ thuộc
vào tần số
Chú ý: khi đưa thành phần ôxít kim loại nặng có thể làm giảm tgδ của thủy
tinh kiềm
3. Điện môi từ tính (xécnhét):
Có tổn hao cao hơn so với các điện môi khác do hiện tượng phân cực tự
phát. Sự phân cực này có đặc điểm phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và có điểm
cực đại ở một nhiệt độ xác định (điểm Quyri). Ở nhiệt độ cao hơn điểm
Quyri, thuộc tính điện môi xécnhét mất đi và phân cực tự phát cũng tự mất.
Tổn hao điện môi xécnhét ít biến đổi theo nhiệt độ ở vùng phân cực tự phát
và giảm đột ngột sau điểm Quyri.
4. Điện môi có cấu tạo không đồng nhất:
Thường có tổn hao cao hơn so với tổn hao điện môi thành phần. Điện môi
không đồng nhất bao gồm vật liệu mà trong thành phần của nó chứa không ít
hơn hai chất.

Tổn hao điện môi trong gốm có thể tăng lên nếu trong quá trình chế tạo vật
liệu có lẫn các tạp chất bán dẫn với tính dẫn điện bằng điện tử hoặc tăng lên
do sự hút ẩm khi có các lỗ xốp nhỏ.
Mica là vật liệu có cấu tạo nhiều lớp, các lớp bán dẫn trong mica tăng tgδ
khi ở điện áp xoay chiều ở tần số thấp.
Giấy tẩm cũng thuộc loại điện môi có cấu tạo không đồng nhất. Loại giấy
này, ngoài sợi xenlulô còn chứa các chất tẩm với thành phần khác nhau. Tổn
hao diện môi của giấy tẩm được xác định bởi thuộc tính điện của cả hai yếu
tố và quan hệ về lượng giữa chúng.
Nói chung trong kỹ thuật người ta sử dụng rất nhiều vật liệu không đồng
nhất và tổ hợp các cách điện rất phức tạp, đa dạng nên khi tính tổn hao điện
môi cần phải xem xét từng cách điện cụ thể.


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Câu 10: Các dạng ion hoá xảy ra trong chất khí và quá trình hình thành
thác điện tử.
Trả lời
Các chất khí không phải cách điện lý tưởng chỉ chứa các phân tử trung hoà
mà bao giờ cũng có một số ion và điện tử tự do. Bình thường các điện tích
và điện tử tự do này luôn ở trong trạng thái chuyển động nhiệt. Khi có điện
trường bên ngoài tác động chúng sẽ chuyển động theo phương của điện
trường và tạo nên dòng điện dẫn trong điện môi.
Tuỳ vào dạng năng lượng cung cấp cho điện tử trong quá trình ion hoá, có
thể có các dạng ion hoá sau:
Ion hoá va chạm: Khi các phân tử đang chuyển động va chạm nhau, động
năng của chúng sẽ chuyển cho nhau va do đó có thể xảy ra ion hoá nếu:
W=(mv2/2) ≥ Wi

m: Khối lượng phân tử
v : Vận tốc chuyển động của phân tử
Ion hoá quang: Năng lượng cần thiết để iôn hoá có thể lấy từ bức xạ của
sóng ngắn chuyển thành ion hoá quang, điều kiện:
W ≥ Wi
Ion hoá nhiệt: ở nhiệt độ cao có thể phát sinh các quá trình sau:
Ion hoá va chạm giữa các phân tử do các phân tử chuyển động nhiệt với tốc
độ lớn.
Ion hoá do bức xạ nhiệt của khí bị nung nóng.
Ion hoá va chạm giữa những phân tử và điện tử hình thành do hai quá trình
chuyển động nhiệt và bức xạ nhiệt. Năng lượng cần thiết xảy ra ion hoá:
W = 3/2K.T ≥ Wi
K: Hằng số Bonzman
T: Nhiệt độ tuyệt đối
Ion hoá bề mặt: Không xảy ra trong chất khí mà xảy ra ngay trên bề mặt điện
cực kim loại (Catot ).
Có thể dùng những phương pháp sau để tăng cường ion hoá bề mặt:
Nung nóng âm cực, khi được nung nóng điện tử chuyển động mạnh hơn và
có năng lượng lớn hơn, nên năng lượng vượt quá hàng rào thế năng thì điện
tử thoát khỏi bề mặt điện cực.


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Bắn phá bề mặt âm cực bằng các phần tử có động năng lớn như là ion
dương.
Dùng sóng ngắn và cực ngắn chiếu lên bề mặt điện cực ( các tia a ò ).
Tác dụng vào điện trường cực mạnh (khoảng 1000KV/cm ), gọi là bức xạ
nguội.

Trong các loại ion hoá: Có thể ion hoá do các phần tử chuyển động, do nhiệt
độ hay chuyển động do bức xạ của sóng ngắn. Khi nhiệt độ càng cao thì ion
hoá càng lớn.
Để giải thoát điện tử khỏi bề mặt điện cực cần có một năng lượng nhất định
gọi là công thoát điện tử, phụ thuộc vật liệu làm điện cực và trạng thái bề
mặt điện cực.
Al: Công thoát điện tử 1,8 eV
M: ----------------------- 3,9eV
Fe: ----------------------- 3,9eV
Quá trình hình thành thác điện tử:
Hiện tượng Plasma: Trong điện trường lớn quá trình ion hoá chất khí sẽ dẫn
đến hình thành thác điện tích giữa hai điện cực nếu tiếp tục tăng điện áp thì
thác điện tích càng mạnh, dẫn đến một lúc nào đó mật độ điện tích đủ lớn thì
có sự phóng điện trong điện môi khí tạo thành dòng Plasma nối liền giữa hai
điện cực.
Người ta tính được số lượng điện tử sinh ra trong quá trình ion hoá là một
hàm số mũ n = e αx,α : Hệ số ion hóa
Sự phóng điện trong chất khí được tồn tại bởi một điện trường bên ngoài.
Ngoài ra còn có một điện trở phụ của bản thân môi trường gây ra. Tổng của
điện trường tổng hợp bằng tổng điện trường ngoài + điện trường phụ gây ra
E = Ee + Ei
Nó phụ thuộc vào khoảng cách giữa các điện cực, dưới tác dụng của điện
trường thác điền tích được tăng lên, đồng thời được kéo dài khi tiếp cận với
các điện cực thì các điện tích của thác sẽ trung hoà trên điện cực kết thúc
quá trình hình thành thác điện tử.
Câu 11: Đặc tính Vôn-Ampe và các dạng phóng điện trong chất khí
Trả lời


Dương Tuấn Linh TĐH K47

Đặt một điện cực vào điện áp một chiều U
Tăng dần điện áp lên tương ứng sẽ có dòng điện
Quan hệ giữa dòng điện và điện áp ta có đường đặc tính Vôn-Ampe( Hình
vẽ)
Vùng I: Do tốc độ chuyển động của các điện tích tăng dần theo điện áp (hay
cường độ điện trường), dòng điện sẽ tăng tuyến tính theo định luật Ôm. Tại
A toàn bộ điện tích đều tới được điện cực và quá trình tăng dòng điện chấm
dứt.
Vùng II(AB): Là giai đoạn bão hoà, có bao nhiêu điện tích sinh ra thì có bấy
nhiêu điện tích về các điện cực không cần sự kết hợp mặc dù điện áp tăng
nhưng dòng không tăng, lúc này dòng điện đạt giá trị bão hoà.
Vùng III(Sau B): Khi điện áp tiếp tục tăng(Cường độ điện trường lớn), tốc
độ điện tích lớn khi va chạm với các phân tử trung hòa. Các điện tích tạo nên
sự ion hoá mãnh liệt, dòng điện tăng vọt lên, sự phóng điện giữa hai điện
cực. Sau điểm B thường điện áp vẫn duy trì gọi là điện áp duy trì gọi là điện
áp duy trì (điểmCv). Trong giai đoạn này không phụ thuộc vào nguyên tố
ion hoá bên ngoài, chất khí mất tính cách điện trở thành vật dẫn ở trạng thái
Plasma.
Đặc biệt quá trình dẫn điện trong chất khí là quá trình hình thành dòng
Plasma một phần hay hoàn toàn giữa hai dòng điện.
Các dạng phóng điện trong chất khí:
Phóng điện toả sáng: Xảy ra khi áp suất thấp, số lượng tử ít, điện dẫn nhỏ,
phóng điện chiếm toàn bộ không gian giữa hai điện cực.
ứng dụng: Làm đèn nê ông, đèn quảng cáo, trang trí, ống phát sáng…
Phóng điện tia lửa: áp suất khá lớn, dòng Plasma chiếm một phần tạo thành
tia nhỏ nối giữa các cực, điện dẫn ở giá trị trung bình, công suất không lớn.
ứng dụng: Làm thiết bị đốt lò gaz và dầu, đánh lửa budi xe máy, ôtô, thử
nghiệm trường cách điện của các điện môi…

Phóng điện hồ quang: Giống phóng điện tia lửa chỉ khác công suất lớn, thời
gian dài, áp suất cao tạo thành dòng hồ quang.
ứng dụng: Làm điện cực hồ quang, hàn hồ quang, hàn điểm, đấu dây điện…
Phóng điện vầng quang: Tồn tại trong môi trường không đồng nhất và xuất
hiện trong khu vực xung quanh các vật dẫn điện hay điện cực dưới một điện
trường lớn. Nó chưa lớn đến mức để gây ra hồ quang nhưng nó gây tổn hao
đối với đường dây dẫn điện.


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Bản chất là sự ion hoá chất khí và quá trình kết hợp giữa các ion trái dấu.
Trong các đường day tải điện siêu cao áp ở quanh chỗ buộc sứ
ứng dụng: Để sơn tĩnh điện, lọc bụi tĩnh điện bảo vệ môi trường…
Câu 12: Sự phóng điện trong điện rắn và các biện pháp nâng cao phóng
điện bề mặt.
Khi đặt U lên dung môi hay chất rắn, có sự phóng điện xuyên(đánh thủng)
qua hay bề mặt.
phóng điện đánh thủng.
4 loại đánh thủng điện môi rắn :
Điện môi rắn đồng nhất vi mô
Đm rắn K0 đồng nhất
Điện hóa
Nhiệt độ.
Do điện và nhiệt độ khác nhau: Điện là do điện trường E lớn và thời gian (t)
ngắn : 10-7 ữ10-8 s
Do nhiệt độ là t dài
Phóng điện do điện không phụ thuộc chiều dày của Đ môi ( 0 phải khoảng
cach của điện môi) do nhiệt độ phụ thuộc chiều dày điện môi.

Phóng điện do điện ít phụ thuộc t0 , phóng điện do nhiệt phụ thuộc nhiệt độ ,
nhiệt đô cao đánh thủng càng lớn.
Phóng điện do diện xảy ra ở những nơi xung yếu nhất, do nhiệt độ xảy ra ở
nơi có điện môi phát nhiệt lớn nhất, truyền nhiệt kém, làm mát kém.
Phóng điện bề mặt chất rắn.
phóng điện trên sứ, trên bề mặt thủy tĩnh, trong thiết bị điện : làm hỏng dần
thiết bị điện, có sự phân biệt ở các trường hợp
ĐM đặt điện trường đồng nhất
Đm đặt trong môi trường không đồng nhất , có thành phần pháp tuyến
(Hinh ve)
Phóng điện bề mặt phụ thuộc: độ ẩm k2, tính hút ẩm của điện môi, do tốc độ
di chuyển của các i ôn trên bè mặt, điện môi trong môi trường không đồng
nhất, điện môi có thành phần tiếp tuyến.


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Biện pháp nâng cao U phóng điện bề mặt.
Tăng chiều dài phóng điện dọc theo bề mặt.
ví dụ: bố trí nhiều tầng, nhiều khe,lau sạch bụi bẩn tren bề mặt, tăng thêm
chuỗi sứ cách điện.
Cải thiện sự phân bố điện trường khi điện môi đặt trong môi trường không
đồng nhất
ví dụ : cáp bọc lớp tráng kiềm, chền đầy các khe hở còn trống .
Trong vận hành phải vệ sinh sạch sẽ các bề mặt cách điện, lau sạch bụi bẩn
theo định kỳ, trong chế tạo phải phủ lên bề mặt lớp men=tráng men, sơn
cách điện.
Câu13.Tính chất cơ lý của điện môi.
*Tính hút ẩm

-Tính ẩm của ko khí:
Xđ theo biểu thức: φ = (M2-M1)/M1 . 100%
Độ ẩm tương đối có thể tính = tỉ số % giữa độ ẩm tuyệt đối & độ ẩm tuyệt
đối lớn nhất.
-Độ ẩm của vật liệu:
Sau một thời gian nào đó vật liệu trong kk có một độ ẩm là lượng hơi nước
chứa trong vật liệu ở điều kiện cân bằng. Nếu độ ẩm kk tăng thì độ ẩm cân
bằng tăng. Độ ẩm có thể thông qua : tgα & є.
Người ta có thể đo điện dung để XĐ xem vật liệu có bị ẩm hay ko
-Tính thấm ẩm:
Là khả năng cho hơi nước đi qua bản thân vật liệu
Lượng hơi ẩm M [μg] trong thời gian τ [s] đi qua mặt phẳng S của vật liệu &
có chiều dầy h. Dưới td của hiệu áp suất hơi nước [mmHg]: M = φ . {[ (P1P2).S ] /h }. τ
φ: Độ thấm ẩm
-Sự hấp thụ nước trên bề mặt điện môi:
Quá trình ngưng tụ hơi nước trên bề mặt vật liệu gọi là hấp thụ hơi nước của
vật liệu


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Góc biên dính nước θ đặc trưng cho khả năng dính nước của điện môi chất
lỏng khi kết hợp
Góc θ < 90o ko dính ; θ > 90o dính
Hạn chế tác động độ ẩm đối với vật liệu . Dùng một số biện pháp sau:
+ sấy khô & sấy trong chân ko
+ tẩm vật liệu xốp = sơn cách điện
+ quét lên bề mặt điện môi một lớp sơn
+ nâng cao điện áp phóng điện bề mặt bằng cách tăng thêm gờ và cán.

*Tính chất cơ học của điện môi
< Độ bền uốn,kéo,nén [N/cm2 ]>
-Tính giòn
+Đặc trưng = ứng suất dai va đập: σvđ [ J/m2 ]
Là NL tiêu tốn để bẻ gẫy một mẫu vật có tiết diện ngang là S [Kg.cm/cm3 ]
-Độ cứng:
Là khả năng của bề mặt vật liệu chống lại biến dạng gây nên bởi lực nén
chuyển từ vật có kích thước nhỏ vào nó: Hoạt thạch : 1; Thạch cao : 1,4;
Thạch anh : 1500; Hoàng ngọc : 5000; Kim cương : 5000 000
-Độ nhớt:<Hệ số ms trong chất lỏng>
Động lực học: η
Động học: ν
ν = η/ρmđ
ρmđ : Mật độ chất lỏng
Đo bằng nhớt kế Angle
Câu 14: tính chất nhiệt của điện môi và phân cấp vật liệu.
*Tính chịu nóng (độ bền nhiệt)
Là khả năng của các vật liệu & các chi tiết ko bị hư hỏng dưới tác động của
nhiệt độ cao hoặc sự thay đổi nhiệt độ đôt ngột gọi là độ bền nhiệt
+Nhiệt độ chớp cháy: Là nhiệt độ chất lỏng khi nung nóng đến nhiệt độ đó
thì hỗn hợp hơi của nó với kk sẽ bốc cháy khi dưa ngọn lửa vào gần


Dương Tuấn Linh TĐH K47


+Nhiệt độ cháy là nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chớp cháy khi đưa ngọn lửa lại
gần thì bản thân chất lỏng đã bắt đầu cháy
*Phân cấp vật liệu:
Vật liệu cấp Y: là vật liệu sợi gốc Senlulo & tơ nhỏ ( sợi, vải, giấy cát tông,

gỗ … )Khi chúng ko được ngâm & tẩm trong chất cách điện lỏng
Vật liệu cấp A: Là vật liệu cấp Y khi dược ngâm hay tẩm trong bk chất cách
điện nào. ( vải bông tẩm dầu, giấy ngâm trong dầu MBA, gỗ tẩm thành gỗ
dán…)
Vật liệu cấp E: Bao gồm các chất dẻo, chất độn hữu cơ & lớp nhựa lk chịu
nhiệt
Vật liệu cấp B: Là các vật liệu sợi Amiang & sợi thuỷ tinh kết hợp với chất
hữu cơ khác. ( Vải sơn thuỷ tinh micanit, hỗn hợp epexi & chất vô cơ )
Vật liệu cấp F: Là các loại mecanit, vật liệu trên cơ sở thuỷ tinh ko có đệm
(Silic hữu cơ , epoxi poliete)
Vạt liệu cấp H: Tương tự cấp F nhưng chất lk là nhựa Silic hữu cơ có độ bền
nhiệt rất cao
Vật liệu câp C: Là vật liệu vô cơ thuần tuý ko có đính kết hay tẩm ( Oxit
nhôm , Al(Cl)3, Mica, Thạch anh, Amiang, micalic, Ximang amiang ko tẩm,
Onicanit...)
Câu 15:vật liệu cách điện thể khí và lỏng:
a)vật liệu cách điện thể khí :
(bảng:
Không khí: tỷ trọng = 1; γN = 1; tỷ nhiệt = 1; độ bền nhiệt = 1
N2: tỷ trọng = 0.97; γN = 1.08; tỷ nhiệt = 1.05; độ bền nhiệt = 1
CO2: tỷ trọng = 1.52; γN = 0.64; tỷ nhiệt = 0.85; độ bền nhiệt = 0.9
H2: tỷ trọng = 0.07; γN = 6.69; tỷ nhiệt = 14.35; độ bền nhiệt = 0.6)
-k2 dùng để cách điện đường dây trên không các chất khí cách diện khác chủ
yếu là hợp chất halogen:F,Cl .Các hợp chất F,Cl có đặc tính cahs điện cao
hơn hẳn so với không khí ,SF6 ,elegaz có độ bền cao hơn không khí 2,5 lần
là chất độc ,không bị phân huỷ nhiệt độ 8000C dùng trong tụ điện ,máy cắt
-CCl2F2 (freon) có độ bền điện gần bằng elegaz nhưng nhiệt độ sôi của nó
thấp -280K .ứng dụng trong điều hoà, tủ lạnh .Ngoài ra người ta còn sử dụng

Dương Tuấn Linh TĐH K47


1số loại chất khác như C2H2,CF4, C4 F10...được ứng dụng làm trong tụ điện
,cáp điện ,làm mát thay cho ko khí trong các máy điện có công suất lớn .Kết
hợp với hơi thuỷ ngân để chế tạo đèn huỳnh quang
b) vật liệu cách điện lỏng :
* Dầu máy biến áp
Dầu mba có 2 chức năng chính: 1. lấp đầy các lỗ xốp trong vliệu cách điện
gốc sợi và khoảng trống giữa các dây dẫn của cuộn dây, giữa cuộn dây với
vỏ máy biến áp, làm nhiệm vụ cách điện và tăng độ bền cách điện của lớp
cách điện lên rất nhiều; 2. làm mát, tăng cường sự thoát nhiệt do tổn hao
công suất trong dây quấn và lõi thép mba; ngoài ra dầu mba còn dùng để dập
tắt hồ quang điện giữa các đầu cực trong các máy cắt dầu điện áp cao; dầu
biến áp tạo đk làm nguội dòng hồ quang và nhanh chóng dập tắt hồ quang ...
Dầu biến áp là chất lỏng dễ cháy nên nhịêt độ chớp nháy của dầu ko đc thấp
hơn 135oC, nhiệt độ đông đặc ko cao hơn -45oC; tgδ (50Hz) ko lớn hơn
0.003 (20oC) ko lớn hơn 0.025 (75oC)
Trị số độ bền điện của dầu biến áp rất nhạy cảm đối với độ ẩm của dầu; chỉ
với lưởng nước nhỏ lẫn vào dầu sẽ làm độ bền điện của dầu giảm đi. Nước
có thể xâm nhập vào dầu trong lúc vận chuyển, bảo quản, rót dầu ... vì vậy
cần phải lọc nước (lọc qua phin lọc của máy nén, lọc bằng pp ly tâm ... )
Tỷ trọng của dầu là 0.87 – 0.89 G/cm3; tỷ nhiệt: 0.43 – 0.58 calo/gđộ; nhiệt
dẫn xuất (20oC) 0.0015 (80oC) 0.02 W/cm.độ Hệ số dãn nở nhiệt khối của
dầu 0.00065 (độ-1)
Trong quá trình làm việc, dầu biến áp trong các thiết bị bị hóa già, các tính
chất của dầu bị giảm, các axit mới sinh ra trong sẽ làm phá hủy cách điện
dây quấn và ăn mòn kim loại
Tốc độ hóa già tăng lên do:
Có ko khí lọt vào; nhiệt độ làm vịêc tăng; có sự tx giữa dầu và kim loại (Cu,

Fe, Pb ...) chịu tác dụng của ánh sáng; chịu tác dụng của cường độ đtrg cao.
Khi bị hóa già trong đtrg ở một phạm vi nhiệt độ nhất định,, một vài loại dầu
có thải ra khi. Hiện tượng này có hại vì các bọt khí sinh ra trở thành nguồn
gốc của sự ôxy hóa. Khả năng ko sinh ra khí khi bị hóa già trong đtrg gọi là
độ bền khí của dầu.
Người ta ái sinh dầu bằng các chất hấp phụ, các chất hấp phụ này ko những
hút nước mà còn hút cả chất cực tính. Ngoài ra tái sinh dầu liên tục trong
mba đang vận hành bằng cách lắp bộ lọc xiphông nhiệt.


Dương Tuấn Linh TĐH K47


Các biện pháp khác làm chậm sự hóa già dầu như lưu thông ko khí trong các
bình dầu phụ qua bộ phận silicagen, dùng clorua canxi rút hơi ẩm ...
Nên phủ mầu sẫm lên mặt ngoài của các đầu vào bằng thủy tinh để giữ cho
dầu khỏi bị tác dụng của ánh sáng.
*Dầu tụ điện:
-tác dụng ánh sáng
-Tác dụng với điện trường cao
Dầu tụ điện được tảm vào giấy do đó điện trở cách điện và độ bền tăng
Ægiảm kích thước trọngÆ lượng giảm Æ giá thành giảm.VD độ bền diện
của tụ được làm sạch có thể> 20Kv/Km
*Dầu cáp điện
-Dùng tẩm lớp giấy cách điện của cáp điện làm cho độ bền điện của cáp tăng
lên
-Đối với cáp điện áp cao người ta thường dùng dầu có độ nhớt cao
*điện môi lỏng tổng hợp
–Hiđrôcacbonclo hoá :C12H10(H5C6-C6H5) khi Clo hoá Æ C12H10-Cln
+Xô vôn:C12H5Cl5 được dùng tẩm tụ điện ,dùng trong máy biến áp ,nó có

nhược điểm là có hơi độc và chất ăn mòn nên ko dùng trong máy cắt
-Silíc hữu cơ và Flo hữu cơ
+|-(C2H5)2-S-O|n nó có tác dụng để chế tạo tụ điện ,các chất cách điện trong
các thiết bị điện có độ bền điện khoảng 18Kv /mm
+đặc điểm :có chứa các chất dễ bay hơi nên thiết bị phải được bịt kín
+Ưu điểm ko bị cháy ,độ bền hồ quang cao .Các hợp chấtcủa nó được sử
dụng ở điện áp siêu cao áp ≥275 Kv