Bài giảng Powerpoint Vật liệu cách điện | Bài giảng môn vật liệu điện – điện tử Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

VAÄT LIEÄU ÑIEÄN - ÑIEÄN TÖÛ
VAÄT LIEÄU CAÙCH ÑIEÄN (INSULATOR MATERIALS)
THÖÏC HIEÄN: GVC THAÏC SYÕ PHAÏM XUAÂN HOÅ NOÄI DUNG:
SÖÏ PHAÂN CÖÏC ÑIEÄN MOÂI
ÑIEÄN TRÖÔØNG TRONG ÑIEÄN MOÂI KHOÂNG ÑOÀNG NHAÁT TOÅN HAO ÑIEÄN MOÂI
SÖÏ PHAÙ HUYÛ ÑIEÄN MOÂI
SÖÏ PHAÂN CÖÏC ÑIEÄN MOÂI
NGUYEÂN TÖÛ, PHAÂN TÖÛ COÙ CÖÏC
NGUYEÂN TÖÛ, PHAÂN TÖÛ KHOÂNG COÙ CÖÏC MOMENT ÑIEÄN (p)
ÑOÄ PHAÂN CÖÏC ÑIEÄN MOÂI:
Σp σ.S.h P = = = σ V V P = kE.¸0.E
SÖÏ PHAÂN CÖÏC ÑIEÄN MOÂI
PHAÂN CÖÏC LAØ KHAÛ NAÊNG SAÉP XEÁP THAY ÑOÅI VÒ TRÍ CUÛA
CAÙC PHAÀN TÖÛ MANG ÑIEÄN TRONG KHOÂNG GIAN CAÙC NGUYEÂN TÖÛ VAØ PHAÂN TÖÛ HÌ NH T
HAØNH CAÙC MOMENT ÑIEÄN DÖÔÙI T AÙC DUÏNG CUÛA ÑIEÄN TRÖÔØNG NGOAØI.
CAÙC ÑIEÄN TÍCH CHÆ DÒCH CHUYEÅN TRONG PHAÏM VI NGUYEÂN TÖÛ, PHAÂN TÖÛ
SÖÏ PHAÂN CÖÏC TAÙC ÑOÄNG LEÂN TAÁT CAÛ NGUYEÂN TÖÛ, PHAÂN TÖÛ ÑIEÄN MOÂI
SÖÏ PHAÂN CÖÏC LAØ SÖÏ DÒCH CHUYEÅN ÑIEÄN TÍCH COÙ TÍNH ÑAØN HOÀI
KHI CAÁP NGUOÀN MOÄT CHIEÀU NAÊNG LÖÔÏNG CUNG CAÁP CHO SÖÏ PHAÂN CÖÏC
DO DOØNG ÑIEÄN DÒCH CHÆ XUAÁT HIEÄN KHI ÑOÙNG HAY NGAÉT MAÏCH ÑIEÄN
KHI CAÁP NGUOÀN XOAY CHIEÀU SIN DOØNG ÑIEÄN DÒCH XUAÁT HIEÄN LIEÂN TUÏC
VAØ ÑOÅI CHIEÀU GOÏI LAØ DOØNG ÑIEÄN DUNG SÔÙM PHA SO DOØNG ÑIEÄN DAÃN 900
SÖÏ PHAÂN CÖÏC ÑIEÄN MOÂI
ÑIEÄN DÒCH (D) LAØ SÖ DÒCH CHUYEÅN CAÙC ÑIEÄN TÍCH TRONG
KHOÂNG GIAN GIÔÙI HAÏN CUÛA KHOÁI ÑIEÄN MOÂI XAÙC DÒNH THEO LYÙ THUYEÁT GAUSS.
D = ¸ .E + P = ¸ .E 1+ k 0 0 ( E ) Dds = Σq ∫
D = ¸ .¸ .E = ¸ E r 0 U ¸1 E1 4 D
SÖÏ PHAÂN CÖÏC ÑIEÄN MOÂI h S h W 1 1 2 W = = ED = ¸.¸ .E R = ρ 0 0 V 2 2 S S S » = 1 C = ¸ .¸ R = ρ 0 h h » . R C = ρ.¸.¸0 R2 R2 C = ¸.¸ .» ln 0 R1 1 R R = ρ 2.π .l π » = l 2. .l R2 ln 2.π.l 1 R C = ¸ .¸ 0 R2 ln ¼.¼ ¼ 0 0 = = = π = Ω 1 R Z ; Z 120 377 B ¸. B ¸ ¸ 0 0
SÖÏ PHAÂN CÖÏC ÑIEÄN MOÂI S1
C∗ = C +C ¸1 1 2 n ¸ ∗ = ¸2 ∑ y .¸ S2 S i i ÑAËT: i y = i n i 1 = h ∑ S i h2 i = 1 h1 1 1 1 = + ∗ 1 S ¸ = C∗ C C 1 2 n Yi ¸1 h ¸2 ∑ ÑAËT: i Y = = ¸ i n i 1 i h ∑ i h i = 1 1 n U ≤ ¸ ∗ ≤ ¸ ∑ y .¸ n i i E1 ¸ ¸ Yi i 1 = 1 3 4E4 E3 ∑ D ¸ E2 ¸ = ¸ i 1 i 2 5 E5
ÑIEÄN TRÖÔØNG TRONG ÑIEÄN MOÂI KHOÂNG ÑOÀNG NHAÁT U ¸1 ¸2 = ¸ ¸ = ¸ ¸ D D . .E . .E 1 0 1 2 0 2 E1 E2 ¸ E 1 2 ⇒ = h1 ¸ h2 E 2 1 U U E = ¸ E = ¸ 1 2 h .¸ + 2 1 h .¸ h .¸ + h .¸ 1 2 2 1 1 2 2 1 U COÂNG THÖÙC TOÅNG QUAÙT E = I
ÑIEÄN TRÖÔØNG LÔÙP THÖÙ I n hi ¸ ∑ I = ¸ i 1 i
ÑIEÄN TRÖÔØNG TRONG ÑIEÄN MOÂI KHOÂNG ÑOÀNG NHAÁT U E = r R2 R1 r.ln r R1 R 2 U E = U MAX R E 2 R .ln E 1 MAX R1 E U E r E = MIN r MIN R2 R .ln 2 R1
ÑIEÄN TRÖÔØNG TRONG ÑIEÄN MOÂI KHOÂNG ÑOÀNG NHAÁT R2 ¸ .ln .U 2 R1 U = 1 ¸2 R R 2 3 ¸1 ¸ .ln + ¸ .ln R1 r 2 1 R R 1 2 R2 R3 ¸ .ln .U 1 R3 U1 R2 U2 U = 2 R R 2 3 U ¸ .ln + ¸ .ln 2 1 R R 1 2 E RI 1 + UI E ln .U MAX 1 E = rI EMAX 2 RI R U = I 1 + I n r.ln 1 Ri+1 R E ¸ ∑ .ln I E I E r MIN 2 MIN 1 = ¸ r R i 1
( R ≤ r ≤ R ) i i I ≤ ≤ I+1 TOÅN HAO ÑIEÄN MOÂI
SÖÏ DAÃN ÑIEÄN TRONG CHAÁT KHÍ:
SÖÏ DAÃN ÑIEÄN TRONG CHAÁT LOÛNG: J σ ( 1 m Ω ) (A/m2) 10 -14 E(V/m) E (V/m) 0,5 Eñt 2 n n .q 0 σ = J = σ . p E = q (¼ −¼ + − ) ( ) ( ) E α 6 .π .r .η n
q : Ñieän tích haït phaân ly p ⇒ σ = q (¼ − ¼ + − ) ( ) ( ) α n0 : Maät ñoä ñieän tích 2
r : Baùn kính caàu haït phaân ly
Trong ñoù: n = α ⎡ ⎤ = α ⎣ ( n +). ( n −) .n p ⎦
η : Ñoä nhôùt chaát loûng
α : Heä Soá Taùi Hôïp ; np : Maät Ñoä Taùi Hôïp TOÅN HAO ÑIEÄN MOÂI
SÖÏ DAÃN ÑIEÄN TRONG ÑIEÄN MOÂI RAÉN : ve
ÑIEÄN DAÃ N SUAÁT CUÛA VAÄT LIEÄU RAÉN: σ = n . . e = n . . e ¼ e e e E
ne : maät ñoä ñieän töû töï do ; ¼e : ñoä linh ñoäng cuûa haït mang ñieän ρ Ωm SÖ
Ï D AÃN Ñ IEÄN BEÀ MAËT: 1015 XEREZIN
Nguyeân nhaân ñieän daãn beà maët laø do toàn
taïi treân beà maët ñieän moâi ñoä aåm hay buïi 1014
baån. Nöôùc laø moät ñieän moâi l oûng coù cöïc THUYÛ TINH KIEÀM
tính, ñieän trôû suaát thaáp neân chæ caàn moât 1012
lôùp maøng cöïc moû ng treân beà maët ñieän moâ i 1010
laøm cho ñieän daãn suaát maët taêng nha nh. NHÖÏA FENOL 108
Ñoä baùm cuûa nöôùc treân beà maët ñieän moâi
coøn phuï thuoäc baûn chaát töï nhieân cuûa vaät 106 lieäu v
aø moâi tröôøng ñieän moâ i laøm vieäc. % Ñieän daãn s
uaát beà maët taêng nh anh khi ñoä 20
aåm moâi trö ôøng vöôït quaù 70% 40 60 80 100 TOÅN HAO ÑIEÄN MOÂI
· : GOÙC TOÅN HAO ; tg· : HEÄ SOÁ TOÅN HAO I I I T ΔP = U2/R = U.I C R · IR tg· =
⇒ I = I .tg· R C ϕ I U C IR U I =
⇒ I = C.ω.U C C ZC 2 ⇒ P
Δ = U.I .tg· = U . . C . ω tg· C TOÅN HAO ÑIEÄN MOÂI Δ = ( ¸ ¸ S P E.h)2 . . r 0 2.π . f . .tg· h 7
ΔP = (S.h) 10 2 2.π . f .¸ . .E .tg· r 2 4.π .c 1 ΔP = .(S.h) 2
f .¸ .E .tg· 9 18.10 r ΔP 1 2
TOÅN HAO TRUNG BÌNH: ΔP = =
E . f .¸ .tg· d 9 V 18.10 r ΔP f .¸ .tg·
ÑIEÄN DAÃN SUAÁT TÍCH CÖÏC : d r γ = = = ω.¸ .¸ .tg· dm 2 9 r 0 E 18.10
(ÑOÁI VÔÙI ÑIEÄN AÙP AC) TOÅN HAO ÑIEÄN MOÂI
SÔ ÑOÀ THAY THEÁ ÑIEÄN MOÂI COÙ TOÅN HAO : C P CS RS RP U U tg· = R .ω. I = U.ω.C C S S CP P U tg· 2 I = P Δ = U .ω.C . RP S 2 R 1+ tg · P 1 tg· = C = C ( 2 1 + tg · S P ) R .ω.C P P COÂNG THÖÙC CHUYEÅN ÑOÅI RP 2 = P
Δ = U .ω.C .tg· RS P ( 2 1+ tg · ) PHAÙ HUÛY ÑIEÄN MOÂI I Udt E = dt h U Uñt
SÖÏ PHAÙ HUYÛ ÑIEÄN MOÂI LAØ HIEÄN
TÖÔÏNG DOØNG ÑIEÄN TRONG ÑIEÄN
MOÂI ÑOÄT NGOÄT TAÊNG KHI ÑAËT
ÑIEÄN MOÂI DÖÔÙI TAÙC DUÏNG ÑIEÄN
TRÖÔØNG VAØ ÑIEÄN AÙP ÑAÏT TÔÙI GIÔÙI
HAÏN GOÏI LAØ ÑIEÄN AÙP ÑAÙNH THUÛNG PHAÙ HUÛY ÑIEÄN MOÂI
ÑOÄ BEÀN ÑIEÄN LAØ GIAÙ TRÒ
CÖÔØNG ÑOÄ ÑIEÄN TRÖÔØNG
TAÏI VÒ TRÍ VAØ THÔØI ÑIEÅM CHOÏC THUÛNG ÑIEÄN MOÂI VAÄT LIEÄU ECT (MV/m) MICA 100 ÷ 300 CAO SU 30 ÷ 50 DAÀU BIEÁN AÙP 15 ÷ 25 KHOÂNG KHÍ KHOÂ 2 ÷ 5
PHOÙNG ÑIEÄN LAØ HIEÄN TÖÔÏNG PHAÙ
HUÛY LÔÙP BEÀ MAËT ÑIEÄN MOÂI RAÉN
ÑAÙNH THUÛNG LA Ø HIEÄN TÖÔÏNG PHAÙ
HUÛY TRONG LOØNG ÑIEÄN MOÂI RAÉN PHAÙ HUÛY ÑIEÄN MOÂI KHÍ U a
GIAÙ TRÒ ÑIEÄN AÙP ÑAÙNH (MV)
THUÛNG GIÖÕA 2 ÑIEÄN CÖÏC 4 ÑIEÄN MOÂI KHÍ KHOÂNG CHÆ 3 PHUÏ THUOÄC VAØO THAØNH b
PHAÀN HOAÙ HOÏC, AÙP SUAÁT, 2 NHIEÄT ÑOÄ MAØ COØN PHUÏ THUOÄC KÍCH 1 THÖÔÙC VAØ l(m) HÌNH DAÙNG ÑI EÄN C ÖÏC 2 4 6 8 10
KHI ÑIEÄN TRÖÔØNG GIÖÕA 2 ÑIEÄN CÖÏC CHAÁT KHÍ COÙ PHAÂN BOÁ
KHOÂNG ÑOÀNG NHAÁT THÌ COÙ THEÅ XAÛY RA SÖÏ PHOÙNG ÑIEÄN ÑAÙNH
THUÛNG 1 PHAÀN CHAÁT KHÍ NÔI COÙ CÖÔØNG ÑOÄ ÑIEÄN TR ÖÔØN G VÖÔÏT
QUÙA NGÖÔÕNG GIÔÙI HAN GOÏI LAØ HIEÄN TÖÔÏNG VAÀ NG QUANG TOÅN THAÁT DO VAÀNG QUANG :
P = A f (U −U )2 . . K K PHAÙ HUÛY ÑIEÄN MOÂI KHÍ
ÑIEÀU KIEÄN PHOÙNG ÑIEÄN TRONG CHAÁT KHÍ: U KHOÂNG
COÙ CAÙC HAÏT ÑIEÄN TÍCH (KV) KHÍ KHOÂ ARGON TÖÏ DO e- HAY CAÙC ION HYDRO COÙ CÖÔØNG ÑOÄ ÑIEÄN TRÖÔØNG ÑUÛ LÔÙN 0,428 0,326 0,195 p.h SF6 : 5 5 ÷ 12 (MV/m) (mmHg.cm) C F : 12 25 (MV/m) 5,67 7 14 ÷ 25 (MV/m) C 20 45 (MV/m) 14F24 20 ÷ 45 (MV/m
ÑIEÄN AÙ P ÑAÙNH THUÛNG CHAÁT KHÍ PHUÏ THUOÄC RAÁT LÔÙN VAØO
TÍCH TÍCH AÙP SUAÁT CHAÁT KHÍ VAØ KHOAÛNG CAÙCH ÑIEÄN CÖÏC
PHAÙ HUÛY ÑIEÄN MOÂI LOÛNG DAÀU U MBA (KV) 25mm 40 30 2,5mm 20 ¸ = 2,2 10 % Taïp chaát 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05
TAÏP CHAÁT TRONG ÑIEÄN MOÂI LOÛNG GAÂY RA ÑIEÄN TRÖÔØNG KHOÂNG
ÑOÀNG NHAÁT LAØM SUY GIAÛM NHANH CHOÙNG ÑOÄ BEÀN ÑIEÄN