Vậy chất dẫn điện, chất cách điện là như thế nào?, được tạo thành từ vật liệu cách điện nào?. Cũng như chất dẫn điện tốt, chất cách điện an toàn. Và một số khái niệm khác như: dòng điện trong kim loại là gì? có hướng thế nào?. Sẽ được chúng tôi giải thích cụ thể ở bài viết này cho gia đình cũng như những ai đang tìm hiểu thông tin này. Show
I. Chất dẫn điện và chất cách điện– Khái niệm chất dẫn điệnLà chất dùng cho dòng điện đi qua. Mọi người hay gọi chất dẫn điện là vật dẫn điện khi được dùng để làm các vật hay các bộ phận dẫn điện. Nó giúp người dùng chuyển nguồn điện từ nơi này đến nơi khác để có thể sử dụng. Về tính chất thì vật lý cũng như hóa học thì các nhóm nguyên tố dưới đây được cho là chất dẫn điện tốt: Bạc, Đồng, Vàng, Nhôm, Sắt… – Định nghĩa chất cách điệnLà chất sẽ không cho dòng điện chạy cũng như đi từ nơi này đến nơi khác. Tương tự thì chất cách điện còn gọi là vật liệu cách điện khi được dùng để làm các vật hay các bộ phận cách điện. Theo tính chất hóa học và vật lý thì nhóm vật liệu dưới đây có thể là chất cách điện tốt: Thủy tinh, Sứ, Chất dẻo, Nhựa, Cao su,… II. Dòng điện trong kim loại1. Các hạt electron tự do trong kim loại– Kim loại được đánh giá là chất dẫn điện, bởi kim loại được cấu tạo từ các nguyên tử khi mà chúng chứa các electron tự do có thể chuyển động và phân cực. 2. Dòng điện trong kim loại là gì?– Dòng điện trong kim loại là dòng các electron tự do dịch chuyển có hướng nhất định; dựa theo các phân cực của các electron có khả năng di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác trong chất đó.  III. Các loại vật liệu cách điệnĐiện được sử dụng cho hầu hết các thiết bị và hoạt động thường ngày của mõi người. Và dòng điện sử dụng có thể gây ra nhiều tai nạng nếu người dùng không biết sử dụng. Vì vậy, các thiết bị điện như: công tắc, ổ cắm, phích cắm, bóng đèn… đều được chế tạo làm đảm bảo an toàn cho người dùng. Các thiết bị này gồm có bộ phân dẫn điệ, vật liệu cách điện hoạt động song song. Và đẻ có cách nối dây điện an toàn với các thiết bị điện trong cuộc sống hằng ngay như:
IV. Tìm hiểu các loại vật liệu có thể cách điện1. Cách điện rắnNói về tính chất chung các vật liệu cách điện chất rắn là một hằng số điện môi rất cao. Chỉ xảy ra hiện tượng phóng điện bề mặt ở những vật liệu thể rắn. Và được chia thành 4 nhóm sau:
Để nói về chất cách điện tốt nhất thì mica được đánh giá cao nhất được dùng nhiều trong các máy điện áp cao. Tùy nhiên, giá và số lượng để sử dụng mica để lắp đặt ở tất cả các sản phẩm sẽ cao. Còn đối với các nhóm cách điện có có sợi dẫn nhiệt kém, hút ẩm, cách điện kém như giấy, vải, sợi,… Được sử dụng phổ biến hơn bơi chi phí rẻ và tính cơ học cũng như độ bền tốt hơn. 2. Dạng cách điện lỏngNó về vật liệu cách điện chất lỏng thì sẽ có dầu mỏ, dầu cáp loãng, dầu silicon, dầu biến thế, dầu cáp đặc. Chúng được sử dụng nhiều và thường gặp ở máy biến áp để làm chất điện và làm mát các bộ phận bên trong. Khi nói chất cách điện lỏng thì điều quang trọng phải là cường độ điện trường có khả năng cách điện thường phục hồi trở lại. Khi cường độ điện trường đặt lên vật liệu vượt quá giá trị cho phép thì sẽ tạo ra tình trạng phóng điện. Điều này sẽ là hiện tượng quá điện áp, nó sẽ phá hủy vật liệu mất đi đặc tính cách điện vốn có. Nó là chất điện môi với các đặt trưng: điện trở suất, độ thẩm điện môi hay là hằng số điện môi, tổn hao điện môi,.. Độ bền của điện áp đánh thủng cách điện được quan tâm khi chế tạo các thiết bị cách điện. 3. Vật liệu cách điện khíNghe khác lạ nhưng không khí cũng là chất điện trong cuộc sống. Ví như, các dây tải điện trên không làm việc trong không khí hoặc phối hợp với các chất cách điện rắn và lỏng khác để đảm bảo an toàn hơn. Điện trở cách điện thể khí rất lớn và phụ thuộc vào điện áp. Độ bền cách điện phụ thuộc nhiều áp xuất, hình dạng và tiết diện của điện cực, thời gian tác dụng của điện áp. Chất khí phổ biến này luôn có sẵn trong tự nhiên, không mùi không vị, một số loại không độc, không gây phản ứng với đồng, thép… 4. Chất dẫn điện khíVề tính chất hóa học của bản nguyên tố thì ta sẽ có được nhưng loại khí có thể dẫn điện từ yếu đến mạnh. Dựa vào đây, các nhà khoa học đã tạo nên các thiết bị dẫn điện dựa trên tính vật lý và hóa học này. Để tạo ra các sản phẩm có chứa chất dẫn điện và chất cách điện sử dụng tốt trong sinh hoạt và công nghiệp điện tử. – Khí hydro một trong những loại khí nhẹ có đặt tính truyền dẫn nhiệt tốt để làm giảm nhiệt khi có dòng điện. Nó làm mát cho các linh kiện điện như máy phát nhiệt điện và các máy bù bộ công suất lớn. Điều này sé giúp một phần làm giảm tổn thất công suất do ma sát của roto với chất khi và quạt gió tạo ra. – Khi Nitro thì chiếm khoảng 78% khí quyển Trái Đất đặc tính không màu không mui không vị. Được áp dung cho các linh kiện điện tử như tranzito, diot, mạch tích hợp (IC), thép không ghỉ (inox). – Các loại khí khác như argon, ne-on hơi thủy ngân để làm các dụng cụ điện chân không và bóng đèn. Khí trơ lại có độ bền điện thấp nên việc áp dụng ứng dụng vào sản phẩm khá ít. Chúng tôi là nhà cung cấp các loại dây điện uy tín nhất hiện nay có giấy tờ cũng như sản phẩm nhập khẩu chính ngạch. Với đội ngủ nhân viên giàu kinh nghiệm sẽ giúp bạn có những sản phẩm phù hợp với chi phí dự án đang lắp đặt. Hơn thế nữa chúng tôi còn cung cấp dây cáp điện năng lượng mặt trời cho hệ thống điện solar đang được ứng dụng khá nhiều hiện nay.
Tìm hiểu chung về vật liệu cách điện Thể khí Vật liệu cách điện có ý nghĩa cực kì quan trọng đối với kĩ thuật điện. Chúng được dùng để tạo ra cách điện bao quanh những bộ phận dẫn điện trong các thiết bị điện và để tách rời các bộ phận có điện thế khác nhau. Nhiệm vụ của cách điện là chỉ cho dòng điện đi theo những con đường trong mạch điện đã được sơ đồ quy định. Rõ ràng là nếu thiếu cách điện sẽ không thể chế tạo được bất kì thiết bị điện nào kể cả loại đơn giản nhất. Vật liệu cách điện dùng làm điện môi để tạo thành điện dung trong các tụ điện. Ngoài ra còn có các điện môi hoạt tính có tính chất điện điều chỉnh được(chất xetnhet, chất áp điện, điện châm…) Tùy thuộc vào các trường hợp sử dụng vật liệu cách điện phải đáp ứng được nhiều yêu cầu khác nhau. Ngoài những tính chất về điện đã được nghiên cứu thì những tính chất cơ, nhiệt, hóa học khác cũng như khả năng gia công các vật liệu để chế tạo những sản phẩm cần thiết cũng giữ vai trò to lớn. Vì vậy trong những trường hợp khác nhau phải chọn vật liệu khác nhau cho phù hợp, đảm bảo chất lượng thiết bị khi vận hành và đem lại hiệu quả kinh tế cao. Theo trạng thái của vật chất người ta chia vật liệu cách điện thành các loại ở thể khí, lỏng và rắn. Vật liệu hóa rắn được phân vào nhóm đặc biệt. Ở thời điểm ban đầu khi đưa vào sản xuất chất cách điện thì chúng là chất lỏng nhưng sau đó khi chế tạo xong thì chúng ở thể rắn. Theo bản chất hóa học của vật liệu có thể phân thành vật liệu cách điện hữu cơ và vô cơ. Có rất nhiều vật liệu hữu cơ có tính chất cơ học quý có tính dẻo và tính đàn hồi, chúng được chế tạo thành dạng sợi, màng mỏng và các sản phẩm có hình dạng khác nhau, do vậy hiện nay vật liệu được sử dụng rộng rãi trong thực tiễn. Vật liệu cách điện hữu cơ có độ bền nhiệt tương đối thấp. Ngược lại thì vật liệu cách điện vô cơ không có tính dẻo và đàn hồi, chúng thường giòn, công nghệ gia công chế tạo khá phức tạp. Tuy nhiên các vật liệu cách điện vô cơ có độ bền nhiệt cao hơn nhiều so với vật liệu cách điện hữu cơ do đó chúng được dùng trong những trường hợp cách điện cần phải làm việc ở nhiệt độ cao. Dưới đây là nghiên cứu về vật liệu cách điện thể khí. Vật liệu cách điện thể khí Vật liệu cách điện thể khí đầu tiên phải nối đến không khí. Không khí được sử dụng rông rãi để làm cách điện chủ yếu của các đường dây tải điện trên không, cách điện của thiết bị điện làm trong không khí hoặc phối hợp các chất cách điện rắn và lỏng. Đối với cách điện của máy điện, cáp điện, máy biến áp, tụ điện…nếu quá trình tẩm không được cẩn thận sẽ còn có những bọt khí ở bên trong. Những bọt khí này làm giảm chất lượng cách điện vì khi cách điện làm việc dưới điện áp cao hay điện trường lớn bọt khí sẽ thành ổ phát sinh vầng quang, phát sinh ra nhiệt. Cùng một điều kiện thí nghiệm như nhau(áp suất, nhiệt độ, độ ẩm, dạng cực, khoảng cách giữa các cực…)các chất khí khác nhau có cường độ điện trường cách điện khác nhau. Nếu lấy cường độ cách điện của không khí là một đơn vị thì các tính chất và cường độ cách điện của một số chất khí thường dùng trong kỹ thuật cho ở bảng dưới đây.
Theo bảng trên ta thấy so với không khí thì cường độ cách điện của chất khí đều kém hơn. Song Nitơ(N2) đôi khi được dùng thay cho không khí để lấp đầy các tụ điện khí hay trong các thiết bị điện khác vì nó có đặc tính gần giống với không khí lại không chứa ôxy là chất có thể gây ôxy hóa các vật liệu khi tiếp xúc với nó. Hiện nay, có một số chất khí chủ yếu là hợp chất halogen có khối lượng phân tử và tỉ trọng cao, năng lượng ion hóa lớn, có cường độ cách điện cao hơn hẳn so với không khí. Ví dụ florua lưu huỳnh SF6 hay còn gọi là khí elegaz có độ bền điện lớn hơn không khí khoảng 2,5 lần. Quan hệ giữa Uđt và áp suất của không khí(1) và khí Êlêgaz(2) trong trường đồng nhất và khoảng cách cực s=3,8mm Trên hình cho các trị số điện áp đánh thủng(giữa hai điện cực phẳng để tạo nên điện trường không đồng nhất) của không khí và khí êlêgaz theo áp suất P. Êlêgaznặng hơn không khí năm lần, có nhiệt độ sôi(ở áp suất bình thường) là -640C(2090K) và trong nhiệt độ thường có thể nén tới 20at vẫn không hóa lỏng. Êlêgaz không độc, chịu được tác dụng hóa học, không bị phân hủy khi đốt nóng tới 8000C, có thể sử dụng trong tụ điện, cáp điện, máy cắt ở các cấp điện áp khác nhau…đem lại hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt có ưu điểm lớn khi ở áp suất cao. Trong kỹ thuật điện thì khí hydro là khí nhẹ có đặc tính truyền dẫn nhiệt tốt nen được làm mát máy thay cho không khí trong các máy điện công suất lớn, làm giảm tổn thất công suất do ma sát của roto với chất khí và do quạt gió gây ra. Khi dung hydro sẽ làm giảm sự già hóa các chất cách điện hữu cơ trong dây quấn và loại trừ khả năng hỏa hoạn trong trường hợp bị ngắn mạch ở bên trong máy điện, đồng thời cải thiện điều kiện làm việc của chổi than. Do làm mát bằng khí hydro cho phép tăng công suất và hiệu suất làm việc của máy điện, người ta thường chế tạo các máy phất nhiệt điện và máy bù đồng bộ công suất lớn làm mát bằng khí hydro. Nhưng khí hydro dễ kết hợp với oxy theo tỷ lệ nhất định sẽ tạo ra hỗn hợp dễ nổ. Vì vậy để tránh nguy hiểm do không khí lọt vào máy cần phải duy trì áp suất trong máy cao hơn áp suất khí quyển hay không được để khí hydro tiếp xúc với không khí. Lê Quang Thành - XTH |
