Môn học Vật liệu kỹthuật điện làmôn hỗtrợcho các môn học chuyên
ngành trong ngành điện, nhằm giúp cho sinh viên vàcác cán bộkỹthuật trong
ngàng điện hiểu biết vềvật liệu kỹthuật điện, trên cơsở đólựa chọn vàsửdụng
thích hợp các vật liệu trong quátrình chếtạo vàsửa chữa thiết bị điện đồng thời
còn đềra được các biện pháp sửdụng vàbảo quản tốt các thiết bị điện.
41 trang |
Chia sẻ: nyanko | Lượt xem: 1960 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình: Vật liệu điện (tiếp), để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
1
Giới thiệu môn học
I. Vị trí và nhiệm vụ môn học:
Môn học Vật liệu kỹ thuật điện là môn hỗ trợ cho các môn học chuyên
ngành trong ngành điện, nhằm giúp cho sinh viên và các cán bộ kỹ thuật trong
ngàng điện hiểu biết về vật liệu kỹ thuật điện, trên cơ sở đó lựa chọn và sử dụng
thích hợp các vật liệu trong quá trình chế tạo và sửa chữa thiết bị điện đồng thời
còn đề ra được các biện pháp sử dụng và bảo quản tốt các thiết bị điện.
II. Yêu cầu môn học:
- Nắm được các hiện tượng, bản chất các hiện tượng xảy ra trong vật liệu điện
khi sử dụng chúng vào những mục đích khác nhau.
- Biết được tính chất của các vật liệu điện để sử dụng chúng 1 cách thích hợp,
đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và phù hợp với điều kiện vận hành.
- Biết cách bảo quản vật liệu điện, bảo quản các thiết bị điện nhằm tăng tuổi
thọ của chúng.
III. Tính chất môn học:
Môn học Vật liệu kỹ thuật điện giúp cho sinh viên giải thích được lý do sử
dụng các loại vật liệu kỹ thuật điện trong các thiết bị điện và đánh giá được ưu
nhược điểm của các vật liệu tác dụng đó.
IV. Quan hệ với các môn học khác:
Môn học Vật liệu kỹ thuật điện có liên quan trực tiếp với những môn học
có nội dung thiết kế, chế tạo các chi tiết, các bộ phận và các kết cấu thiết bị điện.
V. Các sách tham khảo:
- Vật liệu Kỹ thuật điện – NXB KHKT - 1975 - Dịch từ nguyên bản tiếng
Nga. N.P Bôgôrôdixki, V.V Paxưncôv, B.M Tarêep.
- Giáo trình Kỹ thuật điện cao áp – Khoa ĐHTC -1972.
- Vật liệu Kỹ thuật điện – NXB KHKT - 2001– Nguyễn Xuân Phú và Hồ
Xuân Thanh.
- Vật liệu Kỹ thuật điện – NXB KHKT - 2004– Nguyễn Đình Thắng.
CP
D
Co
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
2
VI. Kết cấu chương trình:
Gồm 5 Chương
Chương 1: Vật liệu dẫn điện.
Chương 2: Vật liệu bán dẫn.
Chương 3: Vật liệu từ
Chương 4: Vật liệu cách điện.
Chương 5: Dây dẫn điện, dây cáp, dây điên từ.
CP
D
Co
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
3
Chương 1:VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN
1.1 Khái niệm chung về vật liệu dẫn điện
1.1.1 Khái niệm.
Tất cả các vật thể tuỳ theo tính chất điện của nó có thể nằm trong nhóm
điện môi, điện dẫn hoặc bán dẫn. Sự khác nhau giữa chúng có thể chỉ ra trên đồ
thị năng lượng theo lý thuyết phân vùng năng lượng của vật rắn.
Khi mất kích thích nguyên tử trở về trạng thái ban đầu và phát ra năng
lượng thừa.
Sơ đồ phân bố mức năng lượng riêng biệt và của vật rắn phi kim loại như sau:
Điện môi Bán dẫn Vật dẫn
Điện môi Bán dẫn Vật dẫn
Do sự phân vùng năng lượng mà tạo nên tính chất điện của vật chất.
Vùng cấm Vùng đầy điện tử Vùng các mức
năng lượng tự do
3
1
Nguyên tử
Vật thể
W
4
5
2
1-Mức năng lượng bình thường
của kim loại.
2-Vùng đầy điện tử.
3-Mức năng lượng kích thích
của nguyên tử.
4-Vùng tự do.
5-Vùng cấm.
CP
D
Co
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
4
+ Chất dẫn điện (Vật dẫn): Là chất có vùng đầy điện tử và vùng các mức
năng lượng tự do nằm kề nhau hoặc chồng lên nhau một phần. Vì vậy chỉ cần
một tác động rất nhỏ điện tử dễ dàng chuyển trạng thái.
Nguồn kích thích có thể là năng lượng của chuyển động nhiệt, năng lượng
ánh sáng (quang năng), năng lượng cơ học (cơ năng), năng lượng của các tia
sóng ngắn hay tia Rơnghen hoặc điện năng.
Số lượng các điện tử tự do hoặc các lỗ hổng trong một chất tăng lên sẽ
làm tăng độ dẫn điện, tăng cường độ dòng điện, xuất hiện cường độ điện trường.
1.1.2 Phân loại vật liệu dẫn điện:
* Phân theo trạng thái:
Vật liệu dẫn điện có thể là vật rắn, lỏng và trong những điều kiện nhất định có
thể là thể khí.
- Kim loại là vật liệu dẫn điện ở thể rắn gồm:
Vật liệu điện dẫn cao: Dùng làm dây dẫn, cáp, dây quấn máy biến áp...
Vật liệu điện trở cao: Dùng trong các dụng cụ đốt nóng bằng điện: Biến
trở, đèn sợi đốt, điện trở mẫu...
- Vật liệu dẫn điện ở thể lỏng: Các kim loại nóng chảy và các dung dịch điện
phân.
- Vật liệu dẫn điện ở thể khí: Tất cả khí và hơi, nếu cường độ điện trường vượt
quá trị số tới hạn đủ để ion hoá do va chạm thì có thể trở thành vật dẫn.
* Phân theo tính chất:
- Vật dẫn loại 1: Có điện dẫn bằng điện tử (kim loại rắn và lỏng)
- Vật dẫn loại 2: Có điện dẫn bằng ion (dung dịch điện phân)
- Vật dẫn loại 3: Có điện dẫn bằng điện tử và ion (khí và hơi kim loại khi
cường độ điện trường vượt quá trị số tới hạn).
1.1.3 Các đặc tính chính của vật liệu dẫn điện:
1.3.1 Điện dẫn suất hay điện trở suất của vật liệu điện:
Điện dẫn suất ( 1
m
)
. .o en q k
Với no là mật độ điện tử tự do của vật dẫn
qe điện tích của điện tử
k độ linh hoạt của các điện tử
CP
D
Co
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
5
Điện trở suất (.m)
. SR
l
Với R là điện trở của vật dẫn
S tiết diện của dây dẫn
l chiều dài của dây dẫn
có đơn vị là mm2/m trong hệ SI có đơn vị là .m
1.m = 106mm2/m = 106 m
biến đổi tương đối rộng trong kim loại từ 0,016(Ag) đến 10mm2/m (hợp
kim sắt-crom-nhôm)
* Hệ số nhiệt của điện trở suất.
Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ
).1( tot
ρt điện trở suất của vật liệu đo ở nhiệt độ t
ρ0 điện trở suất ở nhiệt độ ban đầu to
αρ hệ số nhiệt của điện trở suất
Δt = t – to
* Nhiệt dẫn suất λu (W/ độ m)
Theo định luật thực nghiệm Viđeman Frautx giữa nhiệt dẫn suất và điện dẫn
suất có quan hệ với nhau theo công thức:
Tau .
Với 82 10.23,2).(3
e
ka
Sức nhiệt động: Khi cho 2 kim loại khác nhau tiếp xúc thì giữa chúng phát sinh
hiệu điện thế
Nguyên nhân sinh ra hiệu điện thế tiếp xúc là do công thoát điện tử của kim
loại khác nhau đồng thời do số điện tử tự do khác nhau mà áp lực khi điện tử ở
kim loại khác nhau có thể không giống nhau.
1.2 Kim loại-Hợp kim và đặc tính chính của chúng
1.2.1 Cấu tạo của kim loại và hợp kim:
1.2.1.1 Kim loại:
Kim loại có cấu tạo mạng tinh thể gồm các ion dương dao động liên tục ở các
nút mạng và các electron tự do chuyển động hỗn loạn giữa các ion dương. Mạng
tinh thể kim loại thường có 03 kiểu sau:
- Mạng lập phương tâm khối
CP
D
Co
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
6
- Mạng lập phương tâm diện
- Mạng lăng trụ lục giác đều.
1.2.1.2 Hợp kim:
- Là chất rắn thu được sau khi nung nóng chảy một hỗn hợp nhiều kim loại
khác nhau hoặc hốn hợp kim loại và phi kim.
- Hợp kim cũng được cấu tạo bằng các kim loại tinh thể sau:
+ Tinh thể hỗn hợp gồm những tinh thể của các đơn chất trong hỗn hợp
ban đầu khi nóng chảy chúng không tan vào nhau. Ví dụ: Cd – Bi; Sn – Pb.
+ Tinh thể dung dịch rắn là những tinh thể được tạo ra sau khi nóng chảy
các đơn chất trong hỗn hợp tan và nhau. Ví dụ: Ag – Au; Fe – Mn;.
+ Tinh thể hợp chất hóa học là tinh thể của những hợp chất hóa học được
tạo ra khi nung nóng chảy các đơn chất trong hỗn hợp. Ví dụ: Mg2Pb, AuZn,
Fe3C, Al4C3
1.2.2 Tính chất chung của kim loại và hợp kim:
1.2.2.1 Kim loại:
- Tính dẻo: Do cấu tạo mạng tinh thể nên khi chịu tác dụng của lực thì các
mạng tinh thể này trượt lên nhau mà vẫn liên kết không tách rời nhau do đó kim
loại có tính dẻo.
- Tính dẫn điện: Do trong kim loại tồn tại các electron tự do nên khi nối
kim loại với một nguồn điện thì các electron tự do chuyển động thành dòng. Do
đó kim loại dẫn điện được.
Khi nhiệt độ kim loại càng cao thì tính dẫn điện càng kém.
Những kim loại khác nhau thì tính dẫn điện cũng khác nhau chủ yếu là do mật độ
các electron tự do của chúng không giống nhau.
VD: Tính theo độ dẫn điện của Hg thì Ag là 49; Cu là 46; Au là 35,5; Al là 26;
Trong cùng một điều kiện kim loại nguyên chất dẫn điện tốt hơn hợp kim của
chúng.
- Tính dẫn nhiệt: Những kim loại dẫn điện tốt thì cũng dẫn nhiệt tốt. Ví
dụ: Ag, Cu, Al, Zn, Fe.
- Ánh kim: Hầu hết kim loại đều có ánh kim, sở dĩ kim loại có ánh kim là
vì trong kim loại có các electron tự do đã phản xạ tốt những tia sáng có bước
sóng mà mắt ta có thể nhìn thấy.
Ngoài những tính chất trên thì kim loại có một số tính chất khác như: tỉ khối,
nhiệt độ nóng chảy, tính cứng,.
1.2.2.2 Hợp kim:
CP
D
C
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
7
Hợp kim có những tính chất hóa học tương tự như tính chất trong hỗn hợp
đầu:
- Tính dẫn điện, dẫn nhiệt của hợp kim kém hơn các kim loại ban đầu do
mật độ electron tự do trong hợp kim giảm vì có sự tạo thành liên kết cộng hóa
trị.
- Hợp kim thường cứng và giòn hơn các chất trong hỗn hợp ban đầu do sự
thay đổi loại tinh thể trong hợp kim.
- Nhiệt độ nóng chảy của hợp kim thường thấp hơn nhiệt độ nóng chảy
của các kim loại trong hỗn hợp.
1.3 Kim loại, hợp kim có điện dẫn suất lớn.
1.3.1 Đồng và hợp kim đồng.
1.3.1.1 Đồng(Cu):
Đồng được sử dụng rộng rãi làm vật dẫn bởi nó có các ưu điểm sau:
- Có độ dẫn điện và dẫn nhiệt rất cao. Điện trở suất nhỏ (chỉ có bạc có điện
trở suất nhỏ hơn đồng 1 ít)
- Độ bền cơ tương đối cao, độ dẻo cao, có tính chống ăn mòn của khí
quyển tốt (nó chỉ bị ôxy hoá ở nhiệt độ cao), nhiệt độ nóng chảy 10830C.
- Dễ gia công: Có thể cán thành tấm, thanh, kéo thành sợi nhỏ. Khả năng
hàn gắn dễ dàng.
Đồng đỏ (đồng nguyên chất) rất dẻo, khi gia công cắt gọt độ dẻo cao của đồng
làm khó gẫy phôi. Để cải thiện tính gia công cắt gọt người ta sử dụng các
nguyên tố hợp kim thích hợp.
Độ dẫn điện giảm nhanh khi hàm lượng tạp chất trong đồng tăng. Có tạp chất
làm giảm cơ tính làm xấu khả năng gia công, là nguyên nhân gây vỡ phôi khi
cán nóng, nứt giòn khi biến dạng nguội. Có tạp chất tương tác với đồng làm
thành hợp chất hoá học (Ôxy) làm xấu khả năng gia công biến dạng nguội của
đồng và ở nhiệt độ cao sẽ làm đồng trở nên giòn (4000C). Trong các trường hợp
có liên quan đến hàn thì không cho phép dùng đồng có lẫn O2.
Đồng dùng làm vật dẫn điện ở Liên xô có nhãn hiệu M1 và MO:
+ Đồng M1 có 99,9% Cu, các tạp chất khác 0,01%, lượng ôxy < 0,08%.
+ Đồng MO có 99,95% Cu, tạp chất < 0,05%, ôxy < 0,02%. Loại này thu được
nhờ chế độ nấu đặc biệt và có tính cơ học tốt hơn, có thể kéo thành sợi mảnh.
CP
D
Co
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
8
- Khi kéo nguội sẽ được đồng cứng (MT): Thường dùng ở những nơi cần
độ bền cơ đặc biệt cao, cứng và chống mài mòn, làm phiến góp máy điện, ở chỗ
tiếp xúc làm thanh dẫn thiết bị phân phối.
Đồng cứng có giới hạn bền cao, độ giãn dài nhỏ khi kéo, có độ cứng và độ đàn
hồi khi uốn.
- Đồng mềm (Đồng ủ - MM): Nung nóng đến vài trăm độ sau đó làm
nguội. Đồng mềm tiết diện tròn và hình chữ nhật chủ yếu làm lõi cáp và các
cuộn dây là nơi không cần giới hạn bền kéo lớn.
Đồng mềm tương đối dẻo, độ cứng nhỏ, độ bền không lớn nhưng độ giãn
dài rất lớn và điện dẫn suất cao.
Nhược điểm của đồng: Điện dẫn suất rất nhạy với tạp chất ở trong đồng, với gia
công cơ khí và sự xử lý nhiệt.
VD: 0,5% tạp chất là Zn, Cd, Ag thì điện dẫn suất giảm 5% nhưng nếu tạp
chất là Ni,Sn, Al thì sẽ giảm 25 40%.
Sự dát mỏng hay sự kéo nguội sẽ làm giảm điện dẫn của đồng. Khi dây
dẫn có đường kính nhỏ hơn 1mm, thì điện dẫn sẽ giảm đồng thời với sự giảm của
đường kính.
Sự thay đổi điện dẫn tuỳ theo nhiệt độ nung nóng trở lại (ủ nhiệt):nung
giữa 200 - 3000C sẽ có điện dẫn suất nhỏ hơn nhiều so với giữa 400 - 5000C.
Thông thường đồng có 2 loại ôxit tạo thành những lớp xếp chồng lên nhau: CuO
có màu hơi đen ở bên ngoài và nó là 1 lớp ngăn cách điện; Cu2O có màu đỏ son
ở ngay trên mặt đồng và là chất bán dẫn điện. ôxy sẽ xâm thực vào đồng ở nhiệt
độ 700C song lớp ngoài của đồng sẽ làm chậm sự xâm thực. Sự ôxy hoá của
đồng chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao.
1.3.1.2 Hợp kim đồng:
* Theo tính chất và công dụng, hợp kim đồng được phân thành các nhóm:
- Hợp kim đúc và hợp kim biến dạng.
Đồng đúc ít được sử dụng vì nó có bọt khí xuất hiện khi đúc và lỗ chỗ.
- Nhóm có thể hoá bền bằng nhiệt luyện và nhóm không có đặc điểm này.
* Theo thành phần hoá học: có 2 nhóm chính
- Đồng thau (Latông): Là hợp kim đồng kẽm trong đó kẽm 46%. Nó có
độ giãn dài tương đối khá cao, độ bền kéo và điện trở suất cao hơn đồng tinh
CP
D
Co
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
9
khiết. Được dùng để sản xuất mọi chi tiết dẫn điện. Có thể phân thành: đồng thau
dùng để đúc, dùng để cán mỏng, dùng để hàn gắn.
Với Latông: ký hiệu L rồi lần lượt Cu, Zn sau đó là các nguyên tố hợp kim
nếu có. Các con số đứng sau mỗi ký hiệu nguyên tố chỉ hàm lượng trung bình
theo % tương ứng của nó. VD: L Cu Zn40 Pb2: latông chứa 40%Zn, 2%Pb còn
lại là Cu.
Một số nguyên tố hợp kim thông dụng: Pb, Zn, Al, Mn...
Pb (chì với hàm lượng nhỏ 0,4 3%): Cải thiện tính cắt gọt nhờ dễ làm gãy phôi
và giảm ma sát.
Al: Nếu Al có tỷ lệ 2% sẽ làm tăng sức bền cơ khí và độ cứng đồng thời sức bền
hoá học, tạo vật liệu đồng nhất.
Mn: làm tăng cơ tính và tăng khả năng chống ăn mòn.
Thiếc: làm tăng sức bền cơ và tạo sự vững bền đối với sự ăn mòn nhất là nước
biển. Nếu >25% thì lớp bảo vệ của ôxit kẽm sẽ tạo nên trên mặt vật liệu càng
nhanh khi nhiệt độ càng lớn.
- Đồng thanh (Brông): Là hợp kim của đồng với 1 lượng nhỏ thiếc, Si, P,
Mg, Cr ... Nó có độ bền cơ và điện trở suất lớn hơn đồng tinh khiết, được dùng
để chế tạo lò xo dẫn điện, vòng cổ góp điện, dây dẫn...
Với Brông: ký hiệu B rồi lần lượt Cu, Sn sau đó là các nguyên tố hợp kim.
VD: B Cu Sn4 Zn4 Pb2,5.
Cho cađimi vào sẽ làm giảm điện dẫn suất nhưng độ bền cơ và độ cứng
tăng nhiều. Sự có mặt của ôxy làm tăng tính dễ gẫy: nếu tỷ lệ > 0,9% Cu2O trên
bề mặt của đồng thì sẽ giảm sức bền cơ của đồng.
Đồng thanh dùng làm dây dẫn cần chịu được sức bền khi ăn mòn.
Với những kết cấu máy điện phải chịu quá tải điện và sực bền cơ lớn, ta dùng
đồng thanh với tỷ lệ 0,3 - 0,1% Cr và 0,1% Ag.
1.3.2 Nhôm và hợp kim của nhôm:
1.3.2.1 Nhôm:
Là kim loại nhẹ hơn đồng 3,5 lần, có màu bạc trắng. Hệ số nhiệt độ giãn
nở dài của nhôm lớn hơn đồng. Nhưng nhôm kém đồng cả về độ bền cơ cũng
CP
D
Co
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
10
như các đặc tính điện. Khó khăn trong việc thực hiện tiếp xúc điện. Các tạp chất
cũng làm giảm điện dẫn của nhôm.
- Nếu so sánh giữa nhôm và đồng cùng tiết diện, cùng chiều dài thì điện trở dây
nhôm lớn hơn dây đồng 1,68 lần. Nếu cùng chiều dài và cùng điện trở thì tiết
diện dây nhôm lớn hơn đồng 1,68 lần. Nếu có các đặc tính điện giống nhau,
truyền dòng điện có cường độ như nhau thì dây nhôm chỉ nhẹ bằng 1/2 dây đồng
và bị nung nóng ít hơn.
- Nhôm bị ôxy hoá mạnh tạo nên màng ôxy hoá mỏng có điện trở lớn. Lớp màng
này bảo vệ nhôm khỏi bị ăn mòn nhưng tạo nên điện trở lớn ở chỗ tiếp xúc các
dây nhôm và không thể hàn nhôm bằng phương pháp thông thường (dùng thuốc
bột đặc biệt hay mỏ hàn siêu âm). Tuy nhiên lớp ôxit tự nhiên này rất mỏng (vài
ăngstrôm) nên khả năng chống ăn mòn kém. Người ta tạo ra lớp màng ôxit dày
hàng chục micrônmet có khả năng bảo vệ cao nhờ kỹ thuật Anôt hoá.
- ở chỗ tiếp xúc giữa nhôm và đồng xảy ra ăn mòn điện hoá. Dưới tác dụng của
hơi ẩm trong vùng tiếp xúc sẽ phát sinh cặp pin cục bộ có trị số cao và có dòng
điện đi từ nhôm sang đồng. Kết quả là dây nhôm có thể bị phá huỷ vì bị ăn mòn
nhanh.
Nhôm bị tác dụng mạnh bởi Cl trong không khí tạo nên những lỗ nhỏ xung
quanh lớp bọc và làm hỏng bề mặt dây dẫn điện. Nước biển có ảnh hưởng xấu
đến nhôm cũng như dung dịch xút giặt quần áo.
1.3.2.2 Hợp kim của nhôm:
Theo tính công nghệ hợp kim nhôm phân thành: hợp kim biến dạng (chế
tạo bán thành phẩm bằng gia công áp lực) và hợp kim đúc (đúc chi tiết).
Hợp kim nhôm biến dạng dùng để chế tạo các bán thành phẩm hoặc chi
tiết bằng gia công áp lực nóng hoặc nguội (ủ mềm, tôi, tôi và hoá già nhân tạo,
biến cứng, biến cứng không hoàn toàn...). Ta còn có thể phân biệt thành loại có
thể hoá bền bằng nhiệt luyện và loại không hoá bền bằng nhiệt luyện.
Hợp kim nhôm đúc dùng để đúc các chi tiết có hình dạng và công dụng
khác nhau.
TCVN quy định hợp kim nhôm ký hiệu như sau: bắt đầu là nhôm, các nguyên tố
hợp kim chính, các nguyên tố hợp kim phụ. Các con số chỉ hàm lượng % đặt sau
CP
D
Co
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________
___________________________________________________________________________
__
11
ký hiệu tương ứng. VD: Al Mg5 hàm lượng MG là 5%. Nếu là hợp kim đúc có
thêm chữ Đ ở cuối: Al Si12 Mg1 Cu2 Mn0,6 Đ.
Các chất Zn, Fe, Si, Cu, Mg sẽ làm tăng sức bền cơ khí khi kéo nhôm.
Xử lý nhiệt và nhiệt độ có ảnh hưởng đến tính chất cơ của nhôm. Mức độ
ảnh hưởng phụ thuộc vào độ tinh khiết của kim loại, thời gian và nhiệt độ nung
nóng.
Ở các đường dây dẫn điện trên không khí khoảng cách giữa các cột lớn
người ta dùng hợp kim nhôm có độ bền cơ cao hơn nhôm tinh khiết. Phổ biến là
dây nhôm lõi thép.
Trong ruột là lõi thép xoắn lại, bên ngoài là nhôm. Loại dây này có độ bền
cơ do lõi thép quyết định, còn tính dẫn điện do nhôm.
Hợp kim dùng phổ biến để chế tạo dây dẫn là hợp kim của nhôm với Mg
(0,3 - 0,5%); silic (0,4 - 0,7%) và sắt (0,2 - 0,3%). Dây dẫn loại này có độ bền
gấp 2 lần dây nhôm thông thường.
Nhôm đúc dùng trong rôto lồng sóc đòi hỏi hợp kim với mangan vì chúng
có điện trở tăng và ổn định đến nhiệt độ quá 2000C tức là đảm bảo độ ổn định
của điện trở rôto trong quá trình làm việc (điện trở suất khoảng 0,03 mm2/m).
Nối cáp nhôm có thể dùng phương pháp đúc: 2 đầu cáp được đưa vào 1 khuôn
tháo lắp được. Sau đó rót nhôm nóng chảy với nhiệt độ 850 - 9000C. khi nguội
thì tháo khuôn ra.
1.3.3 Sắt:
- Thép (sắt công nghệp) là kim loại rẻ tiền, dễ kiếm nhất.
Nó có độ bền cơ cao nhưng điện trở suất lớn. Dòng xoay chiều trong thép
gây nên hiệu ứng bề mặt đáng kể. Vì vậy điện trở của dây thép đối với dòng xoay
chiều cao hơn đối với dòng 1 chiều. Ngoài ra dòng xoay chiều còn gây ra tổn
thất từ trễ.
Để làm dây dẫn thường dùng thép mềm có 0,1 - 0,15% cácbon có điện dẫn
suất nhỏ hơn đồng 6 - 7 lần. Chỉ dùng làm đường dây trên không tải công suất
nhỏ.
- Thép làm vật liệu dẫn điện dưới dạng thanh dẫn, đường ray tàu điện, dây chống
sét và trang thiết bị nối đất... Khi dùng làm dây dẫn hay thanh góp ở dòng 1
chiều cần phải có thật ít tạp chất vì tạp chất sẽ làm giảm điện dẫn. Đối với dòng
CP
D
Co
lle
ge
Giáo trình: Vật liệu điện
_________________________________________________________________
____________