Giáo trình Vật liệu điện (Nghề: Điện công nghiệp-CĐ) - CĐ Cơ Giới Ninh Bình

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH
Tài liệu nàyTRƯỜNG
thuộc loại
sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có
thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào
tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác nhau mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục
đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: VẬT LIỆU ĐIỆN
NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ-TCGNB ngày…….tháng….năm
2017 của Trường cao đẳng nghề Cơ giới Ninh Bình

1


LỜI GIỚI THIỆU
Để đáp ứng nhu cầu học tập, nghiên cứu và tham khảo những kiến thức cơ
bản về Vật liệu điện của học sinh sinh viên chuyên ngành Điện – Điện tử. Chúng
tôi tổ chức biên soạn tập bài giảng ” Vật liệu điện” để phục vụ cho công tác đào
tạo chung của Nhà trường.
Bài giảng gồm các nội dung cơ bản sau:
- Bài mở đầu. Giới thiệu về khái niệm vật liệu điện, các cách phân loại

vật liệu điện theo trạng thái, theo tính dẫn điện...
- Chương 1: Vật liệu cách điện. Giới thiệu và đi sâu vào các đặc tính của
vật liệu cách điện. Một số vật liệu cách điện được sử dụng rộng rãi trong kỹ
thuật điện và ứng dụng cụ thể của chúng.
- Chương 2: Vật liệu dẫn điện. Chương này chủ yếu nêu lên những đặc
điểm, tính chất và phạm vi ứng dụng của các vật liệu kim loại trong kỹ thuật
điện. Cách lựa chọn vật liệu dẫn điện cho phù hợp với điều kiện làm việc và
những yêu cầu cụ thể.
- Chương 3:Vật liệu dẫn từ. Giới thiệu một số đặc tính của vật liệu từ.
Nêu một số vật liệu dẫn từ điển hình được sử dụng trong kỹ thuật điện.
Trong quá trình biên soạn bài giảng, khơng tránh khỏi những thiếu sót.
Mong bạn đọc đóng góp ý kiến để bài giảng được hoàn thiện hơn.
Người biên soạn
Vũ Thị Thủy

2


MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................ 2
MỤC LỤC ........................................................................................................ 3
BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN ...................................... 7
1. Khái niệm về vật liệu điện ............................................................................ 7
1.1. Khái niệm ............................................................................................... 7
1.2. Cấu tạo nguyên tử của vật liệu. ............................................................... 7
1.3. Cấu tạo phân tử. ..................................................................................... 8
1.4. Khuyết tật trong cấu tạo vật rắn. ............................................................. 8
1.5. Lý thuyết phân vùng năng lượng trong vật rắn. ...................................... 9
2. Phân loại vật liệu điện .................................................................................. 9
2.1. Phân loại theo khả năng dẫn điện............................................................ 9

2.2. Phân loại theo từ tính. ........................................................................... 10
2.3. Phân loại theo trạng thái vật thể. ........................................................... 10
CHƯƠNG I:VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN.......................................................... 11
1.1. Khái niệm và phân loại vật liệu cách điện................................................ 11
1.1.1. Khái niệm: ......................................................................................... 11
1.1.2. Phân loại VLCĐ. ............................................................................... 11
1.2. Tính chất chung của VLCĐ ..................................................................... 12
1.2.1. Tính hút ẩm của vật liệu cách điện..................................................... 12
1.2.2. Tính chất cơ học của vật liệu cách điện ............................................. 12
1.2.3. Tính chất hoá học của vật liệu cách điện............................................ 13
1.2.4. Hiện tượng đánh thủng điện môi và độ bền cách điện của VLCĐ. .............. 13

1.2.5. Độ bền nhiệt ...................................................................................... 14
1.2.6. Tính chọn vật liệu cách điện .............................................................. 14
1.2.7. Hư hỏng thường gặp .......................................................................... 14
1.3. Một số vật liệu cách điện thông dụng ...................................................... 15
1.3.1. Vật liệu sợi ........................................................................................ 15
3


1.3.2. Giấy và các tơng ................................................................................ 15
1.3.3. Phíp ................................................................................................... 15
1.3.4. Amiăng, xi măng amiăng ................................................................... 16
1.3.5. Vải sơn và băng cách điện ................................................................. 16
1.3.6. Chất dẻo ............................................................................................ 16
1.3.7. Nhựa cách điện .................................................................................. 16
1.3.8. Dầu cách điện .................................................................................... 17
1.3.9. Sơn và các hợp chất cách điện ........................................................... 19
1.3.10. Chất đàn hồi .................................................................................... 19
1.3.11. Điện môi vô cơ ................................................................................ 20

1.3.12. Vật liệu cách điện bằng gốm sứ ....................................................... 20
1.3.13. Mica và các vật liệu trên cơ sở mica ................................................ 21
CHƯƠNG II: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN .......................................................... 22
2.1. Khái niệm và tính chất của vật liệu dẫn điện............................................ 22
2.1.1. Khái niệm về vật liệu dẫn điện .......................................................... 22
2.1.2. Tính chất của vật liệu dẫn điện. ......................................................... 23
2.1.3. Các tác nhân môi trường ảnh hưởng đến tính dẫn điện của vật liệu. ............ 23

2.1.4. Hiệu điện thế tiếp xúc và sức nhiệt động. .......................................... 24
2.2. Tính chất chung của kim loại và hợp kim ................................................ 24
2.2.1. Tầm quan trọng của kim loại và hợp kim........................................... 24
2.2.2. Các tính chất của vật liệu kim loại ..................................................... 25
2.3. Những hư hỏng thường gặp và cách chọn vật liệu dẫn điện ..................... 25
2.3.1. Những hư hỏng thường gặp ............................................................... 25
2.3.2. Cách chọn vật liệu dẫn điện ............................................................... 26
2.4. Một số vật liệu dẫn điện thông dụng. ....................................................... 26
2.4.1. Đồng và hợp kim đồng. ..................................................................... 26
2.4.2. Nhôm và hợp kim nhơm. ................................................................... 28
2.4.3. Chì và hợp kim chì ............................................................................ 29
2.4.4. Sắt (Fe). ............................................................................................. 29
4


2.4.5. Wonfram ........................................................................................... 30
2.4.6. Kim loại dùng làm tiếp điểm và cổ góp. ............................................ 30
2.4.7 Hợp kim có điện trở cao và chịu nhiệt ................................................ 32
2.4.8. Lưỡng kim ......................................................................................... 33
CHƯƠNG III:VẬT LIỆU DẪN TỪ.............................................................. 34
3.1. Khái niệm và tính chất của vật liệu dẫn từ ............................................... 34
3.1.1. Khái niệm. ......................................................................................... 34

3.1.2. Tính chất vật liệu dẫn từ .................................................................... 34
3.1.3.Các đặc tính của vật liệu dẫn từ .......................................................... 35
3.1.4. Đường cong từ hố: ........................................................................... 35
3.2 Mạch từ và tính tốn mạch từ ................................................................... 37
3.2.1. Các công thức cơ bản ........................................................................ 37
3.2.2. Sơ đồ thay thế của mạch từ ................................................................ 37
3.2.3. Mạch từ xoay chiều .......................................................................... 38
3.2.4. Những hư hỏng thường gặp ............................................................... 38
3.3. Một số vật liệu dẫn từ thông dụng ........................................................... 38
3.3.1. Vật liệu sắt từ mềm. ........................................................................... 39
3.3.2. Vật liệu sắt từ cứng............................................................................ 39
3.3.3. Các vật liệu sắt từ có cơng dụng đặc biệt ........................................... 40

5


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC
Tên mơn học: Vật liệu điện
Mã mơn học: MH 16
Thời gian môn học: 30 giờ; ( Lý thuyết:15 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo
luận, bài tập: 13 giờ; Kiểm tra: 02 giờ)
I. Vị trí, tính chất của mơn học:
- Vị trí: Mơn học này được bố trí học sau mơn học An tồn & tổ chức sản
xuất và học song song với các môn học Vẽ điện, Khí cụ điện.
- Tính chất: Là mơn học kỹ thuật cơ sở, thuộc các môn học đào tạo nghề
bắt buộc.
II. Mục tiêu bài học:
- Về kiến thức: Trình bày đặc tính của các loại vật liệu điện;
- Về kỹ năng:
+ Nhận dạng được các loại vật liệu điện thông dụng;

+ Phân loại được các loại vật liệu điện thông dụng.
+ Xác định được các dạng và nguyên nhân gây hư hỏng ở vật liệu điện.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
Rèn luyện được tính cẩn thận, chính xác, chủ động trong công việc.
III. Nội dung môn học:

6


BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM VỀ VẬT LIỆU ĐIỆN
Mã bài: MH 16-01
Giới thiệu:
Vật liệu điện là các vật chất được sử dụng trong kỹ thuật điện với những mục
đích nhất định như: dẫn điện, cách điện, dẫn từ hay làm vật liệu kết cấu. Chúng
có cấu tạo tự nhiên hay được chế tạo dưới dạng tổng hợp nhằm tăng cường một
số đặc tính có lợi hay hạn chế các đặc tính có hại khi sử dụng. Thơng thường vật
liệu điện được chia làm ba nhóm vật liệu điện cơ bản: Vật liệu dẫn điện, vật liệu
cách điện, vật liệu dẫn từ.
Mục tiêu:
- Nêu bật được khái niệm và cấu tạo của vật liệu dẫn điện.
- Phân loại được chính xác chức năng của từng vật liệu cụ thể.
- Rèn luyện được tính chủ động và nghiêm túc trong cơng việc.
1. Khái niệm về vật liệu điện
1.1. Khái niệm
Vật liệu kỹ thuật điện (gọi tắt là VLĐ) là các vật liệu được dùng trong thiết bị
điện, máy điện, khí cụ điện v.v.. và trong các lĩnh vực truyền tải, phân phối và
sử dụng điện năng.
1.2. Cấu tạo nguyên tử của vật liệu.
Nguyên tử được cấu tạo bởi hạt nhân mang điện tích dương và các điện tử
mang điện tích âm quay xung quanh hạt nhân theo một quỹ đạo nhất định (hình

1.1).
Mọi vật chất đều cấu tạo từ nguyên
tử và phân tử. Nguyên tử là phân tử cơ
bản của vật chất.
Hạt nhân được cấu tạo nên từ các
hạt proton (P) mang điện tích dương và
nơtron (N) khơng mang điện. Số lượng
P = Z.q (Z là số e, q = qe = 1,6.10-19C).
Trạng thái bình thường, ngun tử
trung hồ về điện. Nếu nguyên tử mất
điện tử sẽ trở thành ion dương, nhận thờm
in t s tr thnh ion õm.

e
e
+++

P++N0

e

Hình 1.1 Cấu tạo nguyªn tư

Năng lượng tối thiểu cung cấp cho điện tử để nó tách rời khỏi nguyên tử,
trở thành điện tử tự do gọi là năng lượng ion hoá Wi (eV).

7


Q trình biến ngun tử trung hồ trở thành ion dương (làm mất điện tử)

gọi là q trình ion hố.
Điện tử nhận năng lượng di chuyển lên mức năng lượng lớn hơn, khi trở
về vị trí trạng thái ban đầu, năng lượng được trả lại dưới dạng quang học.
1.3. Cấu tạo phân tử.
Phân tử được tạo nên từ những nguyên tử thông qua các liên kết phân tử.
* Liên kết đồng hoá trị: Đặc trưng bởi sự dùng chung những điện tử của các
nguyên tử trong phân tử.
Ví dụ: Liên kết trong phân tử clo – Cl
CL

CL

+

=

CL

CL

Liên kết đồng hoá trị rất bền vững.
* Liên kết ion: Được xác lập bởi lực hút giữa các ion dương và ion âm trong phân
tử.
Ví dụ: Cấu trúc của phân tử NaCl
Na+ + Cl- = NaCl
Liên kết ion khá bền vững.

* Liên kết kim loại: Được xác lập bởi lực hút giữa các ion dương và các điện tử
tự do trong kim loại.

E
U

* Liên kết Vandec - Vanx: Dạng liên kết yếu, có cấu trúc mạng tinh thể phân tử
khơng bền vững.
Ví dụ: Liên kết phân tử paraphin, nhựa đường, nhựa thông v.v..
 Như vậy: Cấu tạo phân tử là dựa trên 4 loại liên kết phân tử.
1.4. Khuyết tật trong cấu tạo vật rắn.
Là sự phá huỷ các kết cấu đồng nhất trong vật rắn. Những khuyết tật có
thể tạo nên bằng sự ngẫu nhiên hay cố ý trong quá trình chế tạo vật liệu.
Khuyết tật có thể do:
- Sự có mặt của tạp chất lạ
-Áp lực cơ học
8


- Sự hình thành khe rãnh, lỗ xốp.
1.5. Lý thuyết phân vùng năng lượng trong vật rắn.
Các nguyên tử khác nhau có những trạng thái năng lượng (mức năng
lượng) khác nhau tạo thành vùng các mức năng lượng (hình 1.2).
- Vùng năng lượng ở vị trí thấp
nhất gọi là vùng hoá trị (1), được lấp
3
đầy các điện tử hoá trị.
- Vùng có mức năng lượng cao
hơn gọi là vùng tự do (3) - Vùng dẫn
chứa các điện tử tự do
W
2
- Vùng trung gian gọi là vùng

cấm (2).
Khi nguyên tử nhận năng lượng
kích thích W, các điện tử hố trị có
thể vượt qua vùng cấm để lên vùng
1
dẫn làm tăng khả năng dẫn điện của
vật chất.
H×nh 1.2 Các mức năng lượng trong
2. Phân loại vật liệu điện
vật rắn
2.1. Phân loại theo khả năng dẫn điện.
Dựa vào giản đồ năng lượng, vật liệu điện chia thành 3 loại (hình 1.3):
- Vật liệu cách điện (a): Vùng cấm có năng lượng lớn W = 1,5 đến vài
eV.
- Vật liệu bán dẫn (b): Vùng cấm có năng lượng trung bình W = 0,2 đến 1,5
eV.
- Vật liệu dẫn điện (c): Vùng cấm có năng lượng nhỏ W < 0,2 eV

W

a) VLCĐ

W

W

b) VLBD

c) VLDĐ

Hình 1.3 Phân loại vật liệu theo thuyết phân vùng năng lượng
9


2.2. Phân loại theo từ tính.
Cách phân loại này chỉ áp dụng đối với kim loại.
Độ từ thẩm  là khả năng nhận từ trường tác động từ bên ngoài.
- Vật liệu nghịch từ: Độ từ thẩm < 1, không phụ thuộc vào cường độ từ
trường bên ngoài. VD: H2, khí hiếm, đa số hợp chất hữu cơ, muối mỏ và các kim
loại như: Cu, Zn, Ag, Hg ...
- Vật liệu thuận từ: Độ từ thẩm > 1 và phụ thuộc vào cường độ từ trường
bên ngoài. VD: Sắt, Niken, Côban và các hợp kim của chúng.
2.3. Phân loại theo trạng thái vật thể.
- Vật liệu dạng rắn: Xơ, sợi, kim loại rắn, thuỷ tinh ...
- Vật liệu dạng lỏng: Thủy ngân, dầu biến áp, dung dịch điện phân, nhựa
lỏng ...
- Vật liệu dạng khí: Khơng khí, hơi kim loại ...

10


CHƯƠNG I:VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN
Mã bài: MH 16-02
Giới thiệu:
Mục đích của cách điện là duy trì khả năng cách điện của vật liệu cách điện dặt
trong điện trường. Vật liệu làm nhiệm vụ đó gọi là vật liệu cách điện, chúng có
thể ở dạng rắn, lỏng hay khí. Cấu tạo và ứng dụng của chúng đều rất đa dạng.
Trong công nghệ vật liệu ngày nay, người ta có thể cải thiện tính chất chất cách
điện của các vật liệu có sẵn và chế tạo ra một số loại vật liệu khả dụng rất cao
trong kỹ thuật cách điện.

Mục tiêu:
- Nhận dạng, phân loại được chính xác các vật liệu cách điện dùng trong
cơng nghiệp và dân dụng;
- Trình bày được các đặc tính cơ bản của một số vật liệu cách điện thường
dùng;
- Sử dụng phù hợp các loại vật liệu cách điện theo từng yêu cầu kỹ thuật
cụ thể;
- Xác định được các nguyên nhân gây ra hư hỏng và có phương án thay
thế khả thi các loại vật liệu cách điện thường dùng;
- Rèn luyện được tính cẩn thận, chính xác, chủ động trong cơng việc.
Nội dung chính:
1.1. Khái niệm và phân loại vật liệu cách điện
1.1.1. Khái niệm:
Vật liệu cách điện (điện môi) là vật liệu trong đó tất cả các điện tích vi mơ
liên kết chặt chẽ, không thể dẫn điện được.
VLCĐ dùng để phân cách các phần mang điện với các phần khác nhằm
mục đích đảm bảo an tồn và hướng dịng điện đi theo một chiều nhất định,
chống tổn thất.
Điện trở suất của VLCĐ:

 > 1010 (.cm).

1.1.2. Phân loại VLCĐ.
- Theo trạng thái vật lý

+ Thể rắn: Nhựa, cao su, thuỷ tinh …
+ Thể lỏng: Dầu biến áp, dầu nặng …
+ Thể khí: Khơng khí, khí trơ …

- Theo thành phần hố học:

+ VL hữu cơ: Vải, sơn, cao su …
11


+ VL vô cơ: Sứ, gốm, mi ca …
- Theo tính chịu nhiệt:
Được phân chia thành 7 cấp như sau.
0
+ Cấp Y (t = 90): Bao gồm vật liệu sợi gốc là xenlulơ và tơ (sợi vải, giấy,
gỗ) nó chưa được ngâm tẩm vào trong chất cách điện lỏng.
+ Cấp A (t0 = 105): Bao gồm các loại vật liệu hữu cơ như trên nhưng đã
được tẩm bằng sơn hoặc ngâm trong chất cách điện lỏng.
+ Cấp E (t0 = 120): Gồm các chất dẻo có chất độn hữu cơ và chất liên kết
nhiệt cứng.
+ Cấp B (t0 = 130): Gồm các vật liệu vô cơ như Mica, amiăng, vải sợi thuỷ
tinh, được dẫn bằng những vật liệu hữu cơ.
+ Cấp F (t0 = 150): Bao gồm micanít, các sản phẩm thuỷ tinh khơng có
chất đệm hoặc có chất đệm vơ cơ và dùng chất có tính chịu nhiệt cao để dán.
+ Cấp H (t0 = 180): Bao gồm những chất hữu cơ ở cấp F nhưng dùng chất
silic hữu cơ có tính chịu nhiệt cao để dán và tẩm.
+ Cấp C (t0 > 180): Bao gồm vật liệu thuần t vơ cơ, khơng dán hoặc tẩm
bằng vật liệu có thành phần hữu cơ.
Ví dụ: Ơxyt nhơm, mica, thuỷ tinh, thạch anh, amiăng, micalếch, micanit
chịu nhiệt (dán bằng chất vô cơ) ...
1.2. Tính chất chung của VLCĐ
1.2.1. Tính hút ẩm của vật liệu cách điện
Là khả năng hút hơi ẩm từ môi trường xung quanh vào vật liệu, được đặc
chưng bởi độ hút ẩm tính bằng phần trăm V(%).
V(%) =

Ga  G0
.100
G0

Trong đó: G0, Ga là trọng lượng của mẫu thử khi sấy khơ và khi đã
hút ẩm bão hồ (g).
Cần phải dùng các phương pháp tẩm, sấy cho VLCĐ để giảm mức độ hút
ẩm và thấm ẩm cho vật liệu.
1.2.2. Tính chất cơ học của vật liệu cách điện
Là khả năng của vật liệu có thể chịu được tác động của các phụ tải cơ học
gây biến dạng, đặc chưng bởi các giới hạn bền: kéo, nén, uốn, xoắn ...
Tính chất cơ học được xác định bằng các phương pháp thử kéo, nén, uốn,
xoắn, va đập .v.v..
- Giới hạn bền kéo: k = Pk/S0
- Giới hạn bền nén: n = Pn/S0
- Giới hạn bền uốn: u = [Pu.l/(b.h2)].1,5
12


Trong đó : + k, n, u là các giới hạn bền (N/cm2 hoặc MPa)
+ Pk, Pn, Pu là các lực kéo đứt, nén vỡ và uốn gẫy mẫu thử (N)
+ S0 là tiết diện ngang của mẫu thử (cm2)
+ l là khoảng cách giữa hai gối đỡ (thường là 100 cm)
+ b là chiều rộng mẫu thử (thường là 12 cm)
+ h là chiều cao của mẫu thử (cm).
1.2.3. Tính chất hố học của vật liệu cách điện
Là khả năng của vật liệu:
- Khơng bị phân huỷ, thốt ra các sản phẩm phụ.
- Khơng bị già hố.

- Khơng gây ăn mịn các kim loại tiếp xúc.
- Khơng phản ứng với các chất khác nhau như khí, nước, axit, kiềm, dầu
mỡ, dung dịch muối ...
- Có tính chịu bức xạ năng lượng cao. Đảm bảo sau khi bị bức xạ, khả
năng chịu nhiệt và tính cơ học vẫn tốt, các tính chất điện khơng bị xấu đi.
1.2.4. Hiện tượng đánh thủng điện môi và độ bền cách điện của VLCĐ.
* Hiện tượng đánh thủng điện mơi
Trong điều kiện bình thường, vật liệu cách điện có điện trở rất lớn nên nó làm
cách ly các phần mang điện với nhau. Nhưng nếu các vật liệu này đặt vào mơi
trường có điện áp cao thì các mối liên kết bên trong của vạt liệu sẽ bị phá hủy
làm nó mất đi tính cách điện. Khi đó, người ta nói vật liệu cách điện đã bị đánh
thủng.
* Độ bền cách điện:
Là điện áp đánh thủng tính trên cách điện có bề dầy một đơn vị.
Ebđ = Uđt/d
Trong đó:

+ Uđt là điện áp đánh thủng của VLCĐ (kV).
+ d là bề dầy của VLCĐ (mm).
+ Ebđ là độ bền điện (kV/mm).

Các yêu cầu đối với chất điện môi :
- Độ bền cách điện cao, điện áp đánh thủng Uđt lớn.
- ổn định nhiệt cao.
- Dẫn nhiệt tốt, làm việc tốt ở nơi có độ ẩm cao.
- Độ bám dính tốt, ít rạn nứt, rách thủng. Như vậy, vừa đảm bảo tăng độ
làm việc tin cậy vừa giảm kích thước của máy điện.
13

1.2.5. Độ bền nhiệt
Khả năng của vật liệu điện và các chi tiết chịu đựng không bị phá hủy
trong thời gian ngắn cũng như lâu dài dưới tác động của nhiệt độ cao và sự thay
đổi đột ngột của nhiệt độ gọi là độ bền nhiệt của vật liệu cách điện.
Độ bền nhiệt của vật liệu cách điện vô cơ thường được xác định theo điểm
bắt đầu biến đổi tính chất điện. Đại lượng độ bền nhiệt được đánh giá bằng trị số
nhiệt độ khi vật liệu xuất hiện sự biến đổi tính chất.
Độ bền nhiệt của vật liệu cách điện hữu cơ thường được xác định theo
điểm bắt đầu biến dạng cơ học kéo hoặc uốn. Đối với các điện mơi khác có thể
xác định độ bền nhiệt theo các đặc tính điện.
1.2.6. Tính chọn vật liệu cách điện
Khi cần chọn lựa vật liệu cách điện người ta căn cứ vào các tiêu chuẩn sau
đây :
+ Độ cách điện : Tùy vào điện áp làm việc của thiết bị, người ta chọn loại
vật liệu có bề dày thích hợp, sao cho vật liệu làm an tồn mà khơng bị đánh
thủng.
+ Độ bền cơ : Tùy thuộc vào điều kiện làm việc của thiết bị mà ta chọn
vật liệu cách điện có độ bền cơ thích hợp.
+ Độ bền nhiệt : Căn cứ vào sự phát nóng khi thiết bị làm việc, người ta
sẽ chọn các loại vật liệu cách điện có nhiệt độ cho phép phù hợp.
1.2.7. Hư hỏng thường gặp
Các loại vật liệu cách điện được sử dụng cách điện cho máy điện, thiết bị
điện và khí cụ điện lâu ngày sẽ bị hư hỏng và ta thường gặp các dạng hư hỏng
sau :
- Hư hỏng do diện : Do các máy điện thiết bị điện khi làm việc vượt quá
các trị số định mức như : các đại lượng về dòng điện, điện áp…làm cho các vật
liệu cách điện bị giảm tuổi thọ hoặc bị đánh thủng.
- Hư hỏng do bị già hóa của vật liệu cách điện : Trong quá trình làm việc
các loại vật liệu cách điện đều chịu ảnh hưởng từ các tác động của môi trường
như nhiệt độ, độ ẩm…làm cho các vật liệu giảm dần đi tính chất cách điện của

chúng và dễ bị đánh thủng.
- Hư hỏng do các tác động từ bên ngoài : Các vật liệu cách điện khi bị lực
tác động từ bên ngồi có thể làm hư hỏng ví dụ như lớp emay trên các dây điện
từ có đường kính tương đối lớn nếu bị uốn cong với bán kính nhỏ sẽ làm bong
hoặc khi vào dây không cẩn thận sẽ làm lớp cách điện bị trầy xước.
- Hư hỏng do mài mòn giữa các bộ phận : các chi tiết khi làm việc tiếp
xúc và có sự chuyển động tương đối với nhau thì sẽ bị hư hỏng do sự mài mòn.

14


1.3. Một số vật liệu cách điện thông dụng
1.3.1. Vật liệu sợi
* Sợi bông:
Loại không tẩm chịu ẩm kém, chịu nhiệt thấp.
Loại sợi ngâm (Cotopa) có khả năng chịu ẩm gấp hai lần, tính cách điện
và chịu nhiệt cao hơn. Dùng cách điện cuộn dây máy biến thế, máy phát điện ...
* Sợi Nylon: Chịu được axit và bazơ, chịu nhiệt tốt. Cơ tính bền, chịu ma
sát. Dùng cho cáp điện.
* Sợi thuỷ tinh: Là sợi mảnh được bện thành dây hoặc dệt thành băng.
Chịu nhiệt cao, độ bền cơ và điện rất tốt. Khi cách điện thì dùng nhựa gắn với bề
mặt cần cách điện. Được dùng cách điện ở vị trí có nhiệt độ làm việc cao.
* Vải: Được dệt từ sợi bông tự nhiên hoặc từ các vật liệu tổng hợp thành
băng, tấm, được sơn tẩm để tăng tính cách điện và sử dụng trong thiết bị có dịng
điện lớn.
1.3.2. Giấy và các tơng
Thành phần chủ yếu là xenlulơ, được chế tạo hình tấm hoặc quấn lại thành
cuộn có kích thước khác nhau.
Ưu điểm là rẻ tiền, độ bền cơ và độ dẻo cao, thuận tiện trong sản xuất nên
được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện. Song độ bền điện và dẫn nhiệt khơng

cao, tính hút ẩm mạnh.
* Giấy cáp: Dùng làm cách điện của cáp điện lực có cường độ điện
trường thấp. Các loại cáp có mã hiệu: K-100; KM-120; KB-170; KBMY-240 ...
* Giấy quấn: Có ký hiệu EH-50; EH-70. Được chế tạo thành cuộn dùng
để quấn lên các cuộn dây của máy điện hoặc sản xuất trụ, ống cách điện.
* Giấy tụ điện: Có bề dầy từ 0,004  0,03mm Dùng để cách điện cho tụ
điện giấy hoặc tụ điện giấy dầu.
* Các tơng cách điện:
Loại dùng ngồi khơng khí cứng và đàn hồi, dùng để lót vào rãnh của máy
điện, làm lõi cuộn dây, các vòng đệm ...
Loại dùng trong dầu xốp và mềm hơn, có tính tẩm dầu tốt, dùng chủ yếu
trong dầu máy biến áp.
1.3.3. Phíp
Phíp: Được cấu tạo từ loại giấy khơng dính có thành phần sợi bơng và xenlulơ
đến 50%. Phíp được sản xuất thành tấm có chiều dầy từ 0,6  20mm, độ bền cơ
học cao, có thể gia công như khoan, bào, tiện ... Độ bền điện và điện trở suất nhỏ
nên chủ yếu dùng cho các thiết bị điện hạ thế.
15


1.3.4. Amiăng, xi măng amiăng
- Amiăng
* Đặc tính: Là loại khống chất có cấu trúc xơ nhỏ. Tính chịu axit kém, độ háo
nước cao. Được ứng dụng ở dạng xơ, sợi.
* Cơng dụng: Chế tạo sợi, băng, giấy bìa cách điện và các sản phẩm cách điện
khác như xi măng amiăng, chất dẻo amiăng, ...
- Xi măng amiăng
Được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện là một chất dẻo được ép nguội.
Thành phần chủ yếu là các chất vô cơ, trong đó có chất độn là amiăng, cịn chất
kết dính là xi măng.

1.3.5. Vải sơn và băng cách điện
- Vải sơn: Là loại vải bông, lụa , thủy tinh có tẩm sơn, có độ đàn hổi và độ
mềm được dùng làm cách điện rãnh của các máy điện có điện áp thấp. Độ bền
điện của loại băng sợi bông có trị số khoảng 35- 50kV/mm. Vải sơn cách điện
thường được sản xuất ở dạng cuộn rộng 700- 1000mm, chiều dày của vải cách
điện là 0,15-0,24mm.
- Băng cách điện: Được sản xuất từ vải bông , vải thủy tinh. Băng tẩm cao
su là những vải mịn có tẩm cao su, được sản xuất thành cuộn tròn và được dùng
nhiều trong các thiết bị điện hạ thế.
1.3.6. Chất dẻo
Chất dẻo là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật cũng như
trong đời sống. Đặc điểm của chất dẻo là dưới tác dụng của sức ép bên ngoài sẽ
nhận được hình dáng đã định trước của khn ép để chế tạo ra các sản phẩm.
Trong kỹ thuật người ta thường dùng chất dẻo để làm các vật liệu cách điện
cũng như làm các kết cấu thuần túy.
- Cáp rôn: vật liệu có tính chịu hồ quang cao được dùng chế tạo làm khung cuộn
dây, màng và sợi cách điện.
- Cáp san: vật liệu trong suốt theo dạng màng cách điện thường dùng để cách
điện rãnh máy điện hạ áp và trong tụ điện.
1.3.7. Nhựa cách điện
* Đặc điểm: Nhựa có trạng thái trung gian giữa VLCĐ thể lỏng và VLCĐ thể
rắn.
* Phân loại:
- Theo nguồn gốc: Nhựa thiên nhiên và nhựa tổng hợp.
- Theo tính chất: Nhựa nhiệt cứng và nhựa nhiệt mềm.
16


a/ Nhựa thiên nhiên.
- Nhựa thông: Được chưng cất từ dầu thơng có độ rịn cao, chịu nhiệt

thấp, độ bền điện 10 - 15 kV/mm. Có thể hồ tan trong dầu mỏ để ngâm tẩm cáp
điện hoặc dùng làm chất tẩy bẩn trên bề mặt vật liệu hàn.
- Cánh kiến: Là nhựa do một số cơn trùng tiết ra có màu vàng nhạt hoặc
nâu, rất ròn, dễ mềm dẻo và nóng chảy, dễ hồ tan trong rượu, cồn. Độ bền điện
từ 20 - 30 kV/mm. Cánh kiến dùng ở dạng sơn dán các tấm mi ca hoặc các sản
phẩm khác.
- Nhựa đường: Tồn tại trong tự nhiên ở dạng khoáng sản (atfan) hay thu
được khi chưng cất dầu mỏ. Màu đen hoặc sẫm, không tan trong rượu và nước.
Độ bền điện từ 10 - 25 kV/mm. Dùng nhựa đường để sản xuất sơn, hợp chất
cách điện, chống gỉ, đổ vào các đầu cáp điện áp cao ...
b/ Nhựa tổng hợp.
- Nhựa Bakêlít: Đặc chưng cho nhựa nhiệt cứng có tính cách điện tốt, độ
bền cơ học cao, ít co giãn. Dùng để chế tạo chất dẻo ép lớp hoặc tẩm gỗ và các
vật liệu khác. Bột nhựa cùng các chất độn như mạt cưa, giấy, giẻ vụn, sợi thuỷ
tinh ... được ép thành khung, cuộn dây, hộp, vỏ cách điện.v.v..
- Nhựa êpơxi: Là chất lỏng nhớt có thể hồ tan trong axeton và các dung
mơi thích hợp khác. Khi đóng rắn có độ co ngót nhỏ và lực bán dính rất cao,
chịu nhiệt tốt. Dùng để sản xuất keo dán, sơn, hợp chất rót vào máy biến áp nhỏ
hay các đầu nối thiết bị, hộp nối đầu cáp điện lực v.v..
- Nhựa PE (polietylen): Đặc tính cơ tốt, màu trắng hoặc xám sáng, khơng
hồ tan trong dung mơi, chịu được axit và kiềm. Nhiệt độ làm việc cho phép 55 
650C. Độ bền điện từ 15  20 kV/mm. Dùng để cách điện cho cáp tần số cao và
cáp điện lực điện áp cao trong môi trường ẩm. Do bền vững dưới ánh sáng mặt
trời nên dùng chế tạo các chi tiết cách điện rắn, cách điện cho dây dẫn, dây súp
mềm.
- Nhựa PVC (polivinylclorua): Rất bền đối với tác dụng của nước, kiềm,
axit loãng, dầu xăng và rượu. Dùng để sản xuất ra các chất dẻo khác nhau và các
sản phẩm giống như cao su, dùng làm cách điện cho dây dẫn, cho vỏ bọc của
cáp, sản xuất bình ắc quy v.v..
Ngồi ra cịn có các loại nhựa khác như Polystyrol (PS), lạp san, glíptan,

têflon4 dùng để chế tạo đế, màng, thanh, tấm, ống cách điện hoặc chế tạo sơn cách
điện.
1.3.8. Dầu cách điện
- Dầu mỏ: Bao gồm dầu biến áp, dầu cáp điện, dầu tụ điện.
* Dầu biến áp:
- Độ bền cách điện: Ebđ = 200  250 kV/cm.
- Điện trở suất:  = 1014  1016 cm.
17


- Nhiệt độ làm việc lâu dài 90  950C.
- Là chất lỏng dễ cháy, hơi dầu hồ lẫn khơng khí tạo thành hỗn hợp nổ.
- Dễ hút ẩm, chất bẩn và độ ẩm làm giảm nhiều độ bền điện. Lượng nước
chứa trong dầu sẽ ảnh hưởng đến độ bền điện theo đồ thị hình 2.3.
- ở nhiệt độ cao bị già hoá nhanh.
- Tiếp xúc với đồng dễ gây ôxy hoá dầu.
- Dùng để tẩm vật liệu xốp, sơ và để lấp đầy khoảng trống giữa các bộ
phận của thiết bị điện nhằm nâng cao độ bền điện, dập dòng hồ quang đồng thời
làm mát cho thiết bị.
* Dầu cáp điện: Độ bền điện cao, chịu nhiệt tốt. Dùng để tẩm cách điện cho cáp
có vỏ bọc bảo vệ.
* Dầu tụ điện: Dùng để tẩm cho giấy cách điện trong tụ điện làm tăng dung
lượng và độ bền điện ca t.
25kV/ mm
kV/ mm

Ebđ

16

12

8

4

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05%

Lư ợ ng nư ớ c chứa trong dÇu MBA.
Hình 2.1 Mối quan hệ giữa lượng nước trong dầu

và độ bền điện của dầu biến áp

- Chất lỏng tổng hợp.
* Chất lỏng Xôvôn (C12H5Cl5): Không màu trong suốt, không cháy, ổn
định hơn trong điện trường mạnh. Tuy nhiên, không dùng cho biến áp hay máy
cắt. Chú ý an toàn khi tiếp xúc.

18

* Chất lỏng Silích hữu cơ: Tổn hao điện mơi và độ hút ẩm nhỏ, độ bền
nhiệt cao, không bị hố già do tác dụng của ơxy. Dùng làm chất tẩm và điện môi
tụ điện.
- Dầu thực vật.
Chủ yếu là các loại dầu khô thu được từ việc chiết xuất các hạt cây có dầu
trong tự nhiên: Dầu gai, dầu trẩu dùng chế tạo sơn, dầu cách điện, vải sơn và
tẩm gỗ. Dầu thầu dầu dùng để tẩm cách điện cho tụ điện giấy.
1.3.9. Sơn và các hợp chất cách điện
* Đặc điểm: Sơn là dạng dung dịch keo của các chất tạo màng (nhựa, bitum, dầu
khơ...) được hồ tan trong các dung môi dễ bay hơi như rượu, cồn, xăng ... Khi
khô, các chất dung môi sẽ bay hơi chỉ còn nền sơn rắn lại tạo thành màng sơn.
* Phân loại:
- Theo cơng dụng: Có các loại sơn tẩm, sơn phủ, sơn dán.
- Theo chế độ sấy: Sơn sấy nóng và sơn sấy nguội.
- Theo thành phần tạo sơn: Sơn nhựa, sơn Glíp tan, sơn cánh kiến, ...
a/ Sơn tẩm:
Dùng để tẩm các thiết bị điện cần cách điện như cuộn dây máy biến áp,
tẩm chất cách điện xốp và xơ như giấy, bìa, vải ...
Khi được tẩm sơn, chất cách điện tăng được điện áp đánh thủng, độ dẫn
nhiệt cao hơn, tính cơ học tốt hơn, tính háo nước và hút ẩm giảm đi.
Các loại sơn tẩm như sơn xenlulo, sơn dầu gliptan, sơn silic hữu cơ, …
b/ Sơn phủ:
Dùng để tạo ra trên bề mặt của vật liệu một lớp màng nhẵn bóng, chịu ẩm.
Tăng điện áp phóng điện và điện trở bề mặt, chống bám ẩm, bám bụi và làm
đẹp. Loại sơn này có thể phủ trực tiếp lên bề mặt kim loại như dây emay, các
tấm thép lá kỹ thuật điện (gọi là sơn emay)
Các loại sơn phủ như sơn nhựa (PVC, PS), sơn dầu bitum, men màu, …
c/ Sơn dán:
Có độ bám dính cao, dùng để dán các vật liệu lại với nhau hoặc gắn vật liệu

cách điện vào kim loại.
Một số loại sơn dán như sơn glíptan dùng dán mica, sơn bakêlít để dán
giấy và vải chế tạo téctơlít và hêtinax cách điện cho các thiết bị cao áp.
1.3.10. Chất đàn hồi
Điển hình của chất cách điện đàn hồi là cao su
* Đặc tính: Là vật liệu có tính đàn hồi tốt, tính kín nước và chống ẩm cao, dễ
uốn.
19


* Công dụng:
- Dùng làm vỏ dây dẫn và cáp điện đặt dưới đất.
- Cách điện cho dây dẫn điện dùng ở máy nông nghiệp, động cơ điện,
dụng cụ cầm tay, khí cụ điện hay di chuyển, dụng cụ gia dụng.
- Dùng làm găng tay, ủng, thảm, ống nối cách điện và vỏ ắc quy, công tắc
...
* Phân loại: Theo nguồn gốc có hai loại cao su: Thiên nhiên và tổng hợp.
- Cao su thiên nhiên là sản phẩm từ mủ cao su có độ dẻo và dính cao, độ
bền điện và nhiệt kém. Sau khi lưu hoá cao su tăng được tính chịu nhiệt, chịu
lạnh và tăng độ bền điện, nhiệt. Ebđ = 200 - 300kV/cm.
- Cao su tổng hợp được sản xuất từ các chất hữu cơ dùng thay thế cho cao
su thiên nhiên trong điều kiện yêu cầu độ bền cơ, bền nhiệt cao hơn, chậm hoá
già hoặc chịu được tác dụng của dầu, xăng...
Một số loại cao su tổng hợp như: Butadien, cloropren, silic hữu cơ (CKT)
...
1.3.11. Điện môi vô cơ
Là loại vật liệu điện quan trọng trong kỹ thuật điện và vô tuyến điện. Đa
số những điện mơi vơ cơ có những đặc tính tốt như: tính chịu nhiệt cao, khơng
hút ẩm, độ bền cơ cao và ổn định, chịu được tác dụng của bức xạ năng lượng và
là vật liệu rẻ tiền.

1.3.12. Vật liệu cách điện bằng gốm sứ
Vật liệu gốm là vật liệu vơ cơ dùng để chế tạo các chi tiết có hình dạng
khác nhau. Trước kia gốm được chế tạo chủ yếu là đất sét, khi hoà với nước
thành một chất dẻo cho vào khn thì được các chi tiết khác nhau sau đó nung
cứng. Hiện nay vật liệu gốm có hàm lượng đất sét rất ít hoặc khơng 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, trộn với nước để tạo thành một chất dẻo, sau đó khử hết nước
rồi cho chất dẻo đó vào khn để có các chi tiết, mang các chi tiết đi tráng men
và nung cứng. Sau khi nung có các đặc điểm sau:
= 4000  6000 kg/cm2; K = 350  500 kg/cm2;  = 104  105 cm
- Hằng số điện mơi  = 67; Tang của góc tổn hao điện mơi tg =
0,0150,02 ít dịn hơn và chịu được nhiều tác dụng của các nhân tố hoá học.
Cường độ điện trường chọc thủng cách điện E CT = 10  35 kV/mm.
- Được dùng rộng rãi nhất vì có tính năng cách điện rất tốt, độ bền cơ cao,
chịu được tác động khắc nghiệt ngoài trời.


N

- Cấu trúc xốp, bề mặt gồ ghề, dễ hút ẩm nên cần phải tráng men. Nhờ có
20


lớp men bên ngồi nhẫn bóng nên giảm được tính hút ẩm của sứ làm cho sứ có
thể chịu được ẩm của khơng khí nâng cao được điện áp phóng điện mặt ngồi và
hạn chế được dịng dị.
- Sứ đường dây: Gồm các loại sứ đứng xiết cố định trên cột hạ thế hay sứ
treo được liên kết từ các bát sứ dùng cho lưới cao thế.
- Sứ dùng ở trạm: Gồm có các loại sứ đỡ, sứ xuyên, sứ định vị ...

Một số loại sứ cách điện
1.3.13. Mica và các vật liệu trên cơ sở mica
* Đặc tính:
- Là vật liệu vơ cơ ở dạng khống vật kết tinh có thể tách thành bản mỏng.
- Độ bền điện và cơ cao, khá dẻo, tính chịu nhiệt và chịu ẩm tốt.
- Bị phân huỷ và nhão ra khi ngâm trong dầu.
* Phân loại và ứng dụng.
- Mi ca dạng lá chế tạo vịng đệm, điện mơi tụ điện, chi tiết định vị.
- Micanít dùng cách điện cho vành góp, để lót đệm, băng mi ca cách điện
cho cáp điện và thiết bị điện.
Ngồi ra cịn có loại mi ca vụn, mi ca tổng hợp được dùng nhiều trong kỹ
thuật.

21


CHƯƠNG II: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN
Mã bài: MH 16- 03
Giới thiệu:
Trong chế tạo thiết bị điện, vật liệu dẫn điện có ý nghĩa rất quan trọng, quyết
định đến khả năng làm việc của thiết bị. Vật liệu dẫn điện chủ yếu được ứng
trong kỹ thuật điện là kim loại và hợp kim.
Mục tiêu:
-Nhận dạng, phân loại được chính các loại vật liệu dẫn điện dùng trong
công nghiệp và dân dụng;
- Trình bày được các đặc tính cơ bản của một số vật liệu dẫn điện thường
dùng;
- Sử dụng phù hợp các loại vật liệu dẫn điện theo từng yêu cầu kỹ thuật cụ
thể;

- Xác định được các nguyên nhân gây ra hư hỏng và có các phương án
thay thế khả thi các loại vật liệu dẫn điện thường dùng;
- Rèn luyện được tính cẩn thận, chính xác, chủ động trong cơng việc.
Nội dung chương:
2.1. Khái niệm và tính chất của vật liệu dẫn điện
2.1.1. Khái niệm về vật liệu dẫn điện
a. Định nghĩa.
Vật liệu dẫn điện (vật dẫn điện) là vật liệu ở trạng thái bình thường có các
điện tích tự do. Khi đặt vào điện trường, các điện tích này chuyển động theo
hướng của trường tạo thành dòng điện.
Vật liệu dẫn điện có thể là chất rắn, chất lỏng, trong một số trường hợp có
thể là chất khí.
b. Phân loại.
Vật liệu dẫn điện được chia làm 2 loại:
- Vật dẫn kim loại (VDKL): Là vật dẫn có tính dẫn điện tử.
Ví dụ: Kim loại, hợp kim có điện dẫn suất lớn hoặc điện trở suất lớn.
- Vật dẫn điện phân (VDĐP): Là vật dẫn có tính dẫn ion.
Ví dụ: Các dung dịch axit, kiềm, muối.
Trong đó vật liệu kim loại là vật liệu dẫn điện chính được sử dụng trong
kỹ thuật điện.

22


2.1.2. Tính chất của vật liệu dẫn điện.
a. Điện trở suất () - Điện dẫn suất ():
R


Trong đó:

1



S
l

(.mm2 / m)

G

l
S

(S.m / mm2 )

R - Điện trở của vật dẫn (Ôm - ).
G - Điện dẫn của vật dẫn (Simen - S).
l - Chiều dài vật dẫn (m).
S - Tiết diện của vật dẫn (mm2).

b. Nhiệt dẫn xuất - (kcal/m.s.0C):
Là lượng nhiệt Q (cal) toả ra trong một đơn vị thời gian, qua một đơn vị
tiết diện thẳng góc với hướng toả nhiệt của vật dẫn đồng nhất và đẳng hướng,
trên một đơn vị khoảng cách mà sự chênh lệch nhiệt độ bằng 1 đơn vị.
c. Điểm nóng chảy - tnc (0C):
Là giá trị nhiệt độ tại đó vật liệu bắt đầu chuyển trạng thái từ rắn sang
lỏng.
d. Nhiệt lượng riêng - q(kcal/kg.0C):

Là nhiệt lượng cần thiết cho một đơn vị khối lượng của vật dẫn để nâng
nhiệt độ lên 10C.
Ngoài ra cịn có sức bền đứt khi kéo, độ cứng Brinell, độ dãn dài tương đối,
...
2.1.3. Các tác nhân môi trường ảnh hưởng đến tính dẫn điện của vật liệu.
a.Nhiệt độ
Điện trở suất của kim loại và rất nhiều hợp kim thông thường tăng theo
nhiệt độ theo quy định sau: ρt2 = ρt1 [ 1+ α (t2 - t1) ]
Trong đó: α là hệ số thay đổi điện trở suất của kim loại theo nhiệ độ ứng với
khoảng nhiệt độ (t2 - t1).
Khi nhiệt độ tăng làm nóng chảy kim loại thì phần lớn các kim loại có điện trở
suất tăng.
b.Áp suất
Khi kim loại bị nén hoặc kéo thì điện trở suất thay đổi theo công thức
ρ = ρ0 (1±kδ)
Trong đó: δ là giới hạn bền của kim loại( N/ cm2)
k là hệ số thay đổi điện trở suất theo áp suất
23


Dấu (+) ứng với khi biến dạng nén, dấu( – )do nén
2.1.4. Hiệu điện thế tiếp xúc và sức nhiệt động.
a. Hiệu điện thế tiếp xúc.
- Khi tiếp giáp hai kim loại khác nhau với nhau, giữa chúng sẽ sinh ra hiệu điện
thế được gọi là hiệu điện thế tiếp xúc( hay thế điện hóa).
- Sự xuất hiện hiệu điện thế tiếp xúc đóng vai trị quan trọng ở hiện tượng ăn
mịn điện hóa và được ứng dụng trong một số khí cụ đo lường.
b. Sức nhiệt động.
Giữa hai kim loại nguyên chất khác nhau, được tiếp xúc với nhau sẽ phát
sinh một suất điện động (sđđ) tiếp xúc. sđđ này chỉ phụ thuộc vào bản chất của

các kim loại. Nếu người ta dính chặt hai đầu của hai dây kim loại với nhau và
nung nóng thì giữa hai đầu kia của dây xuất hiện một suất điện động, được duy
trì ở nhiệt độ thấp và khơng đổi, gần như tỷ lệ với sự chênh lệch nhiệt độ giữa
hai tiếp điểm, được coi là sức nhiệt động:
E = E0.(1 - 2) (V)
Trong đó: E0 (V) là sức nhiệt động riêng, tức là suất điện động này sinh
ra giữa hai tiếp điểm có sự chênh lệch nhiệt độ 10C. Sức nhiệt động riêng phụ
thuộc vào bản chất của cả hai kim loại trong tiếp xúc.
1 và 2 là nhiệt độ của hai tiếp điểm (0C).
Dựa vào tính chất này, người ta có thể chế tạo các cặp nhiệt ngẫu.
2.2. Tính chất chung của kim loại và hợp kim
2.2.1. Tầm quan trọng của kim loại và hợp kim
- Để xây dựng và phát triển nền kinh tế quốc dân vững mạnh cần phải
phát triển các ngành cơng nghiệp trong đó có ngành công nghiệp Điện là mũi
nhọn.
- Để chế tạo được các máy móc thiết bị điện phải có vật liệu, trong đó kim
loại và hợp kim là vật liệu chủ yếu.
- Kim loại và hợp kim được sử dụng chủ yếu làm vật liệu dẫn điện và vật
liệu kết cấu bởi vì chúng có những tính chất và đặc điểm quan trọng, ưu việt hơn
hẳn các loại vật liệu khác. Ví dụ như: Tính đa dạng về chủng loại, tính dẫn điện,
dẫn nhiệt tốt, độ bền cơ cao và có khả năng gia cơng cơ khí dễ dàng .v.v..
- Ngày nay, ngành công nghiệp vật liệu phát triển mạnh mẽ với nhiều loại
vật liệu khác nhau có tính năng ngày càng tốt, sản lượng ngày càng cao, song
vẫn không thể thay thế cho kim loại và hợp kim để chế tạo vật liệu dẫn điện.
24


2.2.2. Các tính chất của vật liệu kim loại
a. Tính chất vật lý.
Vật liệu kim loại là dạng vật chất có ánh kim, tính dẫn điện dẫn nhiệt tốt,

Tính giãn dài tốt, đàn hồi khá cao. Nhiệt độ nóng chảy của VLKL phần lớn là
cao, chịu nhiệt tốt và không bị phá huỷ cấu trúc khi nguội.
b. Tính chất hố học.
Hầu hết VLKL dùng làm vật dẫn đều ít bị ơxy hố, tính bền nhiệt cao.
Một số vật liệu có lớp ơxit mỏng ngồi mặt làm nhiệm vụ bảo vệ vững chắc
phần bên trong.
Khả năng chống ăn mòn do hơi ẩm, nước, bazơ, muối và axit của vật liệu
kim loại tương đối tốt.
c. Tính chất cơ học.
VLKL có độ dẻo cao, dễ gia công cán thành tấm mỏng, kéo thành sợi
mảnh. Chịu mài mịn và chịu tải trọng cơ khí tốt. Dễ cắt gọt và nhiệt luyện.
2.3. Những hư hỏng thường gặp và cách chọn vật liệu dẫn điện
2.3.1. Những hư hỏng thường gặp
Các loại vật liệu dẫn điện được sử dụng để chế tạo các bộ phận dẫn điện
của máy điện, thiết bị điện và khí cụ điện đa phần là những kim loại và hợp kim
của chúng khi sử dụng lâu ngày sẽ bị hư hỏng và ta thường gặp các dạng hư
hỏng sau:
a. Ăn mòn kim loại
Là một quá trình phá hủy kim loại, hợp kim dưới nhiều hình thức hóa học
và điện hóa do tác dụng của mơi trường xung quanh.
Sự ăn mịn xảy ra thường xuyên và dưới nhiều hiện tượng khác nhau. Sắt
thép để lâu ngày không được bảo vệ tốt sẽ bị rỉ, đồng để trong khơng khí ẩm
hoặc mơi trường có chất chua mặn sẽ tạo nên lớp vảy màu xanh lục đó là rỉ
đồng.
Mơi trường xung quanh có tác dụng ăn mịn kim loại thường là: khơng khí
ẩm, nước, nước biển, axit, kiềm...Ở nhiệt độ càng cao kim loại càng bị ăn mịn
mạnh hơn. Sự ăn mịn đó là do tác dụng của mơi trường xung quanh và tác dụng
đó diễn ra dưới hai hình thức ăn mịn:
+ Ăn mịn hóa học
+ Ăn mịn hóa học.

b. Hư hỏng do điện
25