Tổng hợp báo cáo thí nghiệm môn Vật liệu điện| Môn Vật liệu điện| Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HỌC PHẦN VẬT LIỆU ĐIỆN
Họ và tên: Nguyễn Duy Linh MSSV: 20191549 Mã lớp TN: 711739 HÀ NỘI 2022 BÀI 1
ĐO ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN
I. NHẬN XÉT VỀ ĐIỆN TRỞ SUẤT KHỐI VÀ MẶT CỦA ĐIỆN MÔI
Theo số liệu thí nghiệm trong bảng 1.1 ta tính được giá trị điện trở suất theo các
công thức (1) và (2). Kết quả được ghi trong bảng sau. Bề Loại Dòng điện I, dày Điện áp Trạng µA Điện trở suất điện thái môi d, U (V) đo mm Khối Mặt 𝜌 , 106Ωcm 𝜌 , 106Ωcm 480.000 Có cực bảo vệ 18.500 14.000 67.926 640.242 400.000 18.000 16.000 58.178 466.843 320.000 15.500 15.000 54.049 398.373 480.000 35.000 18.000 35.904 497.966 hựa Bakêlit 0.75 N 400.000 25.000 18.000 41.888 414.971 320.000
Không có cực bảo vệ 20.000 17.000 41.888 351.505 480.000 Có cực bảo vệ 100.000 55.000 20.944 162.971 400.000 80.000 40.000 21.817 186.737 320.000 60.000 30.000 23.271 199.186 480.000 75.000 75.000 27.925 119.512 Bìa Carton 0.45 400.000 65.000 35.000 26.851 213.414 320.000
Không có cực bảo vệ 45.000 25.000 31.028 239.024 480.000 Có cực bảo vệ 65.000 17.500 5.800 512.193 400.000 50.000 15.000 6.283 497.966 320.000 35.000 12.500 7.181 478.047 480.000 75.000 18.000 5.027 497.966 Bìa Carton 2.5 400.000 55.000 16.500 5.712 452.696 320.000
Không có cực bảo vệ 45.000 12.500 5.585 478.047
Bảng 1.4. Kết quả đo và tính toán điện trở suất mặt và điện trở suất khối. Nhận xét:
 Điện trở suất của vật liệu thay đổi phụ thuộc vào giá trị của điện áp,khi điện
áp tăng thì pv ,ps đều giảm.
 Ta thấy khi điện áp tăng cao, pv và ps của nhựa bakelit lớn hơn nhiều so với
của bìa carton, tính chất cách điện của nhựa bakelit cũng tốt hơn bìa carton.
II. QUAN HỆ CỦA ĐIỆN TRỞ KHỐI VỚI THỜI GIAN TÁC DỤNG CỦA ĐIỆN ÁP.
III. QUAN HỆ CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT KHỐI VỚI ĐIỆN ÁP TÁC DỤNG
Theo kết quả đo ở bảng 1.3 ta tính được điện trở suất khối của mẫu thí nghiệm như
trong bảng 1.6. Quan hệ giữa điện trở suất khối và điện áp tác dụng được biểu diễn trên hình 1.6. Loại Bề dày Điện áp Trạng Dòng điện I, Điện trở suất điện môi d, mm U, kV thái đo A  𝜌 , 106Ωcm 560.000 120.000 20.362 520.000 110.000 20.627 480.000 100.000 20.944 440.00 90.000 21.332 400.000 80.000 21.817 Bìa Carton 0.45 360.000 70.000 22.440 Có cực bảo vệ 320.000 60.000 23.271 280.000 50.000 24.435 240.000 40.000 26.180
Bảng 1.6. Giá trị của điện trở suất khối tại các điện áp khác nhau
Hình 1.6. Quan hệ của điện trở suất khối và điện áp
Giải thích các kết quả thí nghiệm
 Từ số liệu điện áp và dòng điện ta sử dụng công thức tính được điện trở suất
khối. Với mỗi giá trị điện trở suất ta có giá trị điện áp tương ứng, từ đó xây
dựng được đồ thị mối quan hệ giữa điện trở suất khối và điện áp như trên.
 Đối với điện môi là bìa carton từ bảng số liệu và dạng đồ thị ta thấy điện áp
và dòng điện tỉ lệ thuận với nhau. Khi điện áp tăng dần thì dòng điện I cũng
tăng theo nhưng lại tỉ lệ nghịch với điện trở suất khối pv  tính cách điện
của bìa carton sẽ kém hiệu quả khi ở điện áp cao.
IV. NHẬN XÉT CHUNG VỀ BÀI THÍ NGHIỆM
 Qua bài thí nghiệm cho thấy điện trở suất mặt lớn hơn điện trở suất khối rất
nhiều, có thể bỏ qua điện trở suất mặt nếu xét đến tính cách điện của vật
liệu. Và bài thí nghiệm cũng cho thấy mỗi loại vật liệu có một đặc tính điện
áp/ điện trở suất khác nhau nên có thể dựa vào đó để lựa chọn vật liệu có
đường đặc tính cho phù hợp với nhu cầu. BÀI 2
ĐO CÁC TÍNH CHẤT CỦA DẦU MÁY BIẾN ÁP
I. QUAN HỆ CỦA ĐỘ NHỚT VỚI NHIỆT ĐỘ 0 n(cSt)
Công thức chuyển đổi sang độ nhớt quy định là độ Engler (0E): n( E)  , 7 45 Nhiệt độ, Thời gian Độ nhớt, cSt Độ nhớt, 0E 0C t, s Nhiệt độ phòng, 0C 30 381 13.335 1.790 40 261 9.135 1.226 50 195 6.825 0.916 60 160 5.600 0.752 70 149 5.215 0.700
Bảng 2.3. Kết quả đo và tính toán độ nhớt
Từ kết quả thí nghiệm ta có:
Hình 2. 4. Quan hệ của độ nhớt với nhiệt độ
Giải thích các kết quả thí nghiệm
 Khi nhiệt độ càng tăng thì thời gian chảy của dầu càng giảm do khi nhiệt độ
tăng các phân tử chất lỏng chuyển động càng nhanh ,ma sát giữa chúng sẽ
giảm kéo theo đó độ nhớt của dầu cũng giảm.
II. ĐO ĐIỂM CHỚP CHÁY CỦA DẦU MÁY BIẾN ÁP
Kết luận về điểm chớp cháy của mẫu dầu máy biến áp.
 Sau 3 lần đo ta được điểm chớp cháy của dầu lần lượt là 150/146/142oC ,giá
trị trung bình 3 lần đo là 146oC đảm bảo quy định (Điểm chớp cháy quy định
của dầu máy biến áp không được thấp hơn 135oC.).
III. XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ CÁCH ĐIỆN CỦA DẦU MÁY BIẾN ÁP
Từ kết quả tính điện áp phóng điện trung bình như bảng 2.5 ta có được cường độ
cách điện của dầu theo công thức: U E cttb  d s
Với s = 2,5 mm là cự ly giữa hai cực.
Đồng thời ta cũng có được quan hệ giữa điện áp phóng điện với số lần phóng điện như đồ thị sau.
Hình 2.6 Quan hệ giữa điện áp phóng điện của dầu và số lần phóng điện.
Giải thích các kết quả thí nghiệm
 Khi điện áp đạt đến một giới hạn nhất định thì sẽ xảy ra hiện tượng phóng
điện trong dầu, với mẫu dầu trong bài ta tiến hành thí nghiệm và thu được
kết quả như trên. Khi điện áp cao hơn giá trị này thì hiện tường phóng điện sẽ xảy ra.
IV. NHẬN XÉT CHUNG VỀ BÀI THÍ NGHIỆM Nhận xét về mẫu dầu
 Độ nhớt của dầu máy biến áp này vẫn đảm bảo tiêu chuẩn ở nhiệt độ 50oC là
0,92oE.(Tiêu chuẩn quy định ở 50oC không vượt quá 1,8oE)
 Điểm chớp cháy của mẫu dầu là 146oC đảm bảo quy định (Điểm chớp cháy
quy định của dầu máy biến áp không được thấp hơn 1350C.).
 Cường độ cách điện là 16.106 V/m=40 kV/2.5mm Kết luận
 Mẫu dầu thí nghiệm được dùng để cho vào các thiết bị có điện áp làm việc
trong khoảng 6kV-35kV hoặc dùng làm dầu vận hành trong các thiết bị có
điện áp làm việc từ 6kV đến 35kV. BÀI 3
PHÓNG ĐIỆN TRONG KHÔNG KHÍ
I. PHÓNG ĐIỆN CẦU – CẦU Khoảng U2, kV E E cách cực U pđ, pđmax, 1, V Sau khi s/r f Theo hệ số kV/cm kV/cm s, cm biến đổi hiệu chỉnh
Phóng điện ở điện áp một chiều, hiểu chỉnh độ ẩm k=0 1 41 31.889 32.178 32.178 0.200 1.070 34.431 2 75 58.333 58.863 29.432 0.400 1.140 33.552 3 105 81.667 82.408 27.469 0.600 1.230 33.787 4 123 95.667 96.535 24.134 0.800 1.320 31.857
Phóng điện ở điện áp xoay chiều, hiểu chỉnh độ ẩm k=0 1 40 22.222 22.424 22.424 0.200 1.070 23.994 2 68 37.778 38.121 19.060 0.400 1.140 21.729 3 104 57.778 58.303 19.434 0.600 1.230 23.904 4 121 67.222 67.833 16.958 0.800 1.320 22.385
Bảng 3.6. Phóng điện giữa hai điện cực cầu cầu
Hình 3.3. Phóng điện giữa hai điện cực cầu – cầu Ghi chú:
+) UDC- Điện áp phóng điện dòng một chiểu, UAC-Điện áp phóng điện xoay chiều.
+) EDC- Cường độ điện trường phóng điện một chiều, EAC là E xoay chiều.
II. PHÓNG ĐIỆN MŨI NHỌN – MŨI NHỌN Khoảng U2, kV E cách cực U pđtb, 1, V Ghi chú Theo hệ số Sau khi kV/cm s, cm biến đổi hiệu chỉnh
Phóng điện ở điện áp một chiều, hiệu chỉnh độ ẩm k=0.9 1 10 7.778 8.555 8.555 2 20 15.556 17.11 8.555 3 42 32.667 35.93 11.977 4 49 38.111 41.918 10.48
Phóng điện ở điện áp xoay chiều, hiệu chỉnh độ ẩm k=0.925 1 20 11.111 12.249 12.249 2 25 13.889 15.312 7.656 3 45 25 27.561 9.187 4 57 31.667 34.91 8.728
Bảng 3.7. Phóng điện giữa hai điện cực mũi nhọn – mũi nhọn
Hình 3.4. Phóng điện giữa hai điện cực mũi nhọn
III. PHÓNG ĐIỆN MŨI NHỌN – CỰC BẢN Khoảng U2, kV E cách cực U pđtb, 1, V Ghi chú Theo hệ số Sau khi kV/cm s, cm biến đổi hiệu chỉnh
Phóng điện ở điện áp một chiều, mũi nhọn dương 1 20 15.556 17.11 17.11 2 45 35 38.497 19.249 3 62 48.222 53.039 17.68 4 75 58.333 64.16 16.04
Phóng điện ở điện áp một chiều, mũi nhọn âm 1 25 19.444 21.386 21.386 2 51 39.667 43.63 21.815 3 74 57.556 63.306 21.102 4 93 72.333 79.559 19.89
Phóng điện ở điện áp xoay chiều 1 25 13.889 15.312 15.312 2 45 25 27.561 13.781 3 57 31.667 34.91 11.637 4 71 39.444 43.484 10.871
Bảng 3.8. Phóng điện mũi nhọn cực bản
Hình 3.5. Phóng điện giữa hai điện cực mũi nhọn – cực bản Trong đó:
+) UDC+,UDC-,UAC lần lượt là điện áp phóng điện khi mũi nhọn dương một chiều,
mũi nhọn âm một chiều và dòng xoay chiều.
+) EDC+,EDC-,EAC lần lượt là Cường độ điện trường phóng điện khi mũi nhọn
dương một chiều, mũi nhọn âm một chiều và dòng xoay chiều.
IV. PHÓNG ĐIỆN MŨI NHỌN – CỰC BẢN CÓ MÀN CHẮN Khoảng Upđ khi Khoảng cách U2, kV cách không có từ mũi nhọn Sau khi cực U Theo hệ Ghi chú màn chắn 1, V đến màn số biến hiệu s, cm U chắn, cm đổi chỉnh 1, V
Mũi nhọn mang cực tính dương 1 102.000 79.333 87.258 4 59.939 2 70.000 54.444 59.883 3 55.000 42.778 47.052
Mũi nhọn mang cực tính âm 1 102.000 79.333 87.258 4 73.647 2 89.000 69.222 76.137 3 60.000 46.667 51.329
Bảng 3.9. Phóng điện mũi nhọn – cực bản khi có màn chắn
Hình 3.10. Ảnh hưởng của màn chắn
V. NHẬN XÉT VÀ GIẢI THÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Phóng điện cầu – cầu
 Khoảng cách giữa hai quả cầu tỷ lệ thuận với độ lớn của điện áp phóng điện,
và tỷ lệ nghịch với cường độ điện trường của hai quả cầu, nhưng Epđmax lại
gần như không phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai quả cầu.
 Khi đặt lên điện môi khi một điện trường E đủ lớn và các electron không bị
trung hòa bởi quá trình nhập e, e sẽ va trạm với các nguyên tử khi và gây ra
quá trình ion hóa do va trạm. Qúa trình đó cứ tiếp diễn cho đến khi có một
số lượng hạt dẫn điện đủ lớn giữa hai quả cầu thì chúng bắt đầu phóng điện
và ta đo được số liệu như trên.
Phóng điện mũi nhọn – mũi nhọn
 Với cùng khoảng cách giữa 2 cực thì điện áp phóng điện của 2 mũi nhọn
thấp hơn nhiều lần so với trường hợp 2 quả cầu. Sự khác biệt ở đây là ở hiệu
ứng mũi nhọn, ở các vật dẫn mang điện thì điện tích sẽ tập trung phần lớn ở
các mũi nhọn, từ đó quá trình ion hóa của nó cũng sẽ nhanh hơn, điện áp để
phóng điện cũng thấp hơn nhiều lần.
Phóng điện mũi nhọn – cực bản có màn chắn
 So với khi không có màn chắn ta nhận thấy, thêm màn chắn chỉ có tác dụng
khi khoảng cách từ mũi nhọn đến màn chắn nhỏ hơn s (<2 cm). Còn lớn 2
hơn khoảng này thì màn chắn thậm chí còn hạ điện áp phóng điện xuống
thấp hơn cả khi không có màn chắn.
 Như trong cả hai trường hợp trường hợp trên theo lý thuyết thì điện trường
trong E’ trong khoảng s’ sẽ luôn ngược chiều với từ trường E ở hai đầu, khi
màn chắn đến gần đầu nhọn hơn thì tức là E’>E’ thì sẽ sinh một một điện
trường ngược hướng với E, từ đó tăng điện áp phóng điện lên cao hơn so với khi không có màn chắn.
 Còn ngược lại, nếu E’ >E’ thì điện trường sinh ra do màn chắn sẽ cùng chiều
với điện trường E, điều này làm giảm điện áp phóng điện xuống thấp hơn so
với khi không có màn chắn. Và thực nghiệm phía trên đã nghiệm đúng lý thuyết.
Nhận xét chung về thí nghiệm
 Bài thí nghiệm cung cấp những kiến thức thực tế về sự phóng điện giữa các
phân bố vật dẫn trong không khí. Cùng với đó là vai trò của màn chắn trong
việc nâng cao khả năng cách điện của điện môi khí, khi sử dụng màn chắn
cần ưu tiên đặt nó gần đầu nhọn hơn. Các phần thí nghiệm đã nghiệm đúng
các lý thuyết học trên lớp.
Báo cáo thí nghiệm Vật Liệu Điện
Họ và Tên : Phạm Văn Dương MSSV : 20173794 Mã lớp : 128983 1 BÀI 1
ĐO ĐIỆN TRỞ SUẤT CỦA VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN
I. NHẬN XÉT VỀ ĐIỆN TRỞ SUẤT KHỐI VÀ MẶT CỦA ĐIỆN MÔI
Theo số liệu thí nghiệm trong bảng 1.1 ta tính được giá trị điện trở suất theo các
công thức (1) và (2). Kết quả được ghi trong bảng sau. Dòng điện Loại Bề dày Điện trở suất Điện áp Trạng I, A  điện d, mm U (V) thái đo môi Khối Mặt 9  ,(10 cm  ) 6  ,(10 ) v s 480 18,5 17 6,790 527,258 t Có cực li 400 bảo vệ 18 16 5,820 466,843 kea 320 15,5 15 5,400 398,370 B ựa 0,75 480 35 18 3,590 497,970 h Không N 400 có cực 25 18 4,190 414,971 bảo vệ 320 20 17 4,190 351,505 480 100 55 2,090 162,97 Có cực 400 80 40 2,180 186,737 bảo vệ ton ả 320 60 30 2,330 199,186 ìa c 0,45 480 75 75 2,800 119,512 B Không 400 có cực 65 35 2,690 213,414 bảo vệ 320 45 25 3,100 239,024 480 65 17,5 0,580 512,193 Có cực 400 50 15 0,628 478,047 bảo vệ tonả 320 35 12,5 0,718 478,047 2,5 ìa c 480 75 18 0,503 497,965 B Không 400 có cực 55 16,5 0,571 452,696 bảo vệ 320 45 12,5 0,558 478,047
Bảng 1.4. Kết quả đo và tính toán điện trở suất mặt và điện trở suất khối. Nhận xét
Điện trở suất khối có xu hướng giảm nhẹ khi điện áp đo giảm, và giảm đáng kể khi không
có cực bảo vệ. Điện trở suất mặt giảm khi không có cực bảo vệ 2
III. QUAN HỆ CỦA ĐIỆN TRỞ SUẤT KHỐI VỚI ĐIỆN ÁP TÁC DỤNG
Theo kết quả đo ở bảng 1.3 ta tính được điện trở suất khối của mẫu thí nghiệm như
trong bảng 1.6. Quan hệ giữa điện trở suất khối và điện áp tác dụng được biểu diễn trên hình 1.6. Loại Bề dày Điện áp Trạng Dòng điện I, Điện trở suât điện môi d, mm U, V thái đo A  6  ,(10 cm  ) v 560 120 2036,217 520 110 2062,662 480 100 2094,395 440 o vệ 90 2133,180 rton a bả 400 80 2181,662 0,45 ực ìa c B 360 ó c 70 2243,995 C 320 60 2327,106 280 50 2443,461 240 40 2617,994
Bảng 1.6. Giá trị của điện trở suất khối tại các điện áp khác nhau
Hình 1.6. Quan hệ của điện trở suất khối và điện áp
Giải thích các kết quả thí nghiệm
Từ số liệu điện áp và dòng điện ta sử dụng công thức tính được điện trở suất khối. Với mỗi
giá trị điện trở suất ta có giá trị điện áp tương ứng, từ đó xây dựng được đồ thị mối quan hệ
giữa điện trở suất khối và điện áp như trên. 3
IV. NHẬN XÉT CHUNG VỀ BÀI THÍ NGHIỆM
Qua bài thí nghiệm em biết được sơ đồ và các bước tiến hành thí nghiệm đo điện trở suất
khối và điện trở suất mặt. Hiểu thêm về ý nghĩa của các đại lượng đó. Biết về mối quan hệ
giữa điện trở suất khối và điện áp. 4 BÀI 2
ĐO CÁC TÍNH CHẤT CỦA DẦU MÁY BIẾN ÁP
I. QUAN HỆ CỦA ĐỘ NHỚT VỚI NHIỆT ĐỘ 0 n(cSt)
Công thức chuyển đổi sang độ nhớt quy định là độ Engler (0E): n( E) = , 7 45 Nhiệt độ, 0C Thời gian t, s Độ nhớt, cSt Độ nhớt, 0E Nhiệt độ phòng, 0C 30 381 13,335 1,790 40 261 9,135 1,226 50 195 6,825 0,916 60 160 5,6 0,752 70 149 5,215 0,700
Bảng 2.3. Kết quả đo và tính toán độ nhớt
Hình 2. 4. Quan hệ của độ nhớt với nhiệt độ
Giải thích các kết quả thí nghiệm
Tại mỗi nhiệt độ ta tiến hành thí nghiệm đo được thời gian, với thông số ống Cannon-
Fenske Kiểu 150 ta có hệ số chỉnh định là 0,035 từ đó ta tính được độ nhớt của dầu cSt và
0E. Với khảng độ nhớt cho phép từ 7-35 thì dầu thí nghiệm chỉ đạt khi làm việc tại nhiệt độ nhỏ hơn 50oC. 5