Vật liệu cách điện / Vật liệu cách điện được sử dụng để cản trở dòng điện chạy qua. Nó hình thành các liên kết ion và các vật liệu có độ dẫn điện thấp và điện trở suất cao có sẵn ở dạng rắn, lỏng, khí như nhựa dùng làm phích cắm, dầu cách điện dùng trong máy biến áp , v.v ... Những vật liệu này có điện trở rất cao nên dòng điện chạy qua đòi hỏi một điện áp cực cao như kilo hoặc megavolts để gửi dòng điện vài miliampe tới chúng. Chất cách điện được sử dụng chủ yếu để lưu trữ và cũng được sử dụng trong tất cả các thiết bị điện trong nước và thương mại để cách ly ruột dẫn với đất.
Vật liệu cách điện / Vật liệu cách điện là gì?
Vật liệu cách điện / vật liệu cách điện là vật liệu ức chế sự truyền nhiệt, dòng điện hoặc tiếng ồn. Tất cả các vật liệu cách nhiệt đều có hệ số nhiệt độ âm của điện trở và do đó điện trở suất giảm khi nhiệt độ tăng. Chức năng của chất cách điện là rất quan trọng mà không có máy điện nào làm việc được, phần lớn sự cố xảy ra trong lĩnh vực kỹ thuật điện là do hỏng cách điện. Tầm quan trọng của vật liệu cách điện đang ngày càng tăng lên vì có vô số loại vật liệu cách điện có sẵn trên thị trường. Việc lựa chọn đúng loại vật liệu cách điện là rất quan trọng vì tuổi thọ của thiết bị phụ thuộc vào loại vật liệu sử dụng.
Khái niệm cơ bản về vật liệu cách điện
Các chất cách điện là những vật liệu có các điện tử hóa trị tám hoặc gần tám. Khi các điện tử hóa trị là tám rõ ràng nguyên tử đang ở trong điều kiện ổn định và chúng cung cấp điện trở rất cao vì không có điện tử tự do, khoảng cách bị cấm giữa vùng dẫn và vùng hóa trị cũng nhiều hơn. Cấu trúc nguyên tử của vật liệu cách điện neon được thể hiện trong hình dưới đây.
Cấu trúc nguyên tử của vật liệu cách điện Neon
Như trong hình trên, nguyên tử đó có 8 electron ở quỹ đạo ngoài cùng, do đó chúng ổn định và nó có thể được coi là chất cách điện. Cấu trúc nguyên tử của flo có bảy electron ở quỹ đạo ngoài cùng của chúng trong một electron hóa trị. Cấu trúc nguyên tử của vật liệu cách điện flo được thể hiện trong hình dưới đây.
Cấu trúc nguyên tử của Flo
Các nguyên tử như oxy chỉ có sáu electron trong một electron hóa trị, chúng cũng có thể được phân loại là chất cách điện nhưng tính chất cách điện của oxy kém hơn flo và neon.
Cấu trúc nguyên tử của oxy
Các nguyên tử có tám điện tử và bảy điện tử ở quỹ đạo ngoài cùng hoạt động như cách điện tốt so với nguyên tử có sáu điện tử hóa trị.
Kính cách điện là gì?
Ở nhiệt độ cao, chất cách điện thủy tinh được thiết kế hoặc sản xuất bằng cách trộn các loại vật liệu khác nhau, bao gồm thạch anh và bột vôi, sau đó làm nguội trong khuôn. Nhược điểm chính của chất cách điện thủy tinh là, so với các loại chất cách điện khác, chất cách điện thủy tinh có thể dễ dàng quan sát được sự nhiễm bẩn và trên bề mặt của chất cách điện thủy tinh, hơi ẩm có thể được cất lại một cách dễ dàng.
Tính chất
Các đặc tính của chất cách điện thủy tinh là
- Độ bền điện môi: Giá trị gần đúng của cường độ điện môi là 140 kV / cm.
- Cường độ nén: Giá trị gần đúng của cường độ nén là 10.000 Kg / cm².
- Sức căng: Giá trị gần đúng của độ bền kéo là 35.000 Kg / cm².
Ưu điểm
Ưu điểm của chất cách điện thủy tinh là
- So sánh với sứ, độ bền điện môi rất cao trong chất cách điện bằng thủy tinh
- Điện trở suất cao
- Độ bền kéo cao hơn sứ
- Nó rẻ hơn sứ cách điện
- Chi phí thấp hơn
Polymer Insulator là gì?
Chất cách điện polyme hoặc cao phân tử còn được gọi là chất cách điện hỗn hợp. Nó là vật liệu cách nhiệt nhẹ và có độ bền cơ học cao. Nhược điểm của chất cách điện polyme là nếu có bất kỳ khoảng trống không mong muốn nào giữa thời tiết và lõi thì độ ẩm của chúng có thể xâm nhập.
Tính chất
Chất cách điện cao phân tử hoặc polyme có đặc tính tuyệt vời là tính kỵ nước, trọng lượng nhẹ và khả năng chống thời tiết.
Ưu điểm
Ưu điểm của chất cách điện polyme là
- So với chất cách điện bằng sứ và thủy tinh, chất cách điện polymer rất nhẹ
- Chi phí lắp đặt thấp
- Độ bền kéo cao hơn sứ
- Hiệu suất tốt hơn
Sứ cách điện là gì?
Chất cách điện bằng sứ là một vật liệu cách điện bằng nhôm silicat. Ngày nay, vật liệu này được sử dụng cho chất cách điện trên không. Tuần ở độ căng và khả năng chống sốc kém là nhược điểm của sứ cách điện. Sứ cũng có thể được gọi là gốm. Các ứng dụng của chất cách điện này là đường dây phân phối và truyền tải, bộ cách ly, ống lót máy biến áp, bộ cầu chì, phích cắm và ổ cắm
Tính chất
Các tính chất của sứ cách điện là
- Độ bền điện môi: Giá trị gần đúng của cường độ điện môi là 60 kV / cm.
- Cường độ nén: Giá trị gần đúng của cường độ nén là 70.000 Kg / cm².
- Sức căng: Giá trị gần đúng của độ bền kéo là 500 Kg / cm².
Ưu điểm
Ưu điểm của sứ cách điện là
- So với chất cách điện bằng thủy tinh, độ bền cơ học của chất cách điện bằng sứ rất cao
- Dòng rò rỉ thấp
- Nó ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ
- Sống thọ
- Dễ bảo trì
- Rất linh hoạt
- Độ tin cậy cao
Tính chất của vật liệu cách điện
Tất cả các chất cách điện khi được sử dụng không chỉ hoạt động như một chất cách điện trên một phạm vi điện áp rộng mà phải mạnh về mặt cơ học. Chúng không bị ảnh hưởng bởi nhiệt, khí quyển, các tác động hóa học và không bị biến dạng do lão hóa. Vì vậy, trước khi lựa chọn một vật liệu cách nhiệt, điều khá cần thiết là phải biết các đặc tính khác nhau và tác dụng của chúng đối với cách nhiệt. Các tính chất khác nhau của vật liệu cách điện là tính chất điện, tính chất hình ảnh, tính chất cơ, nhiệt và hóa học.
Thuộc tính điện
Tính chất điện của vật liệu cách điện được chia thành hai loại là điện trở cách điện và độ bền điện môi. Điện trở cách điện lại được phân thành hai loại là điện trở thể tích và điện trở bề mặt. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền cách điện là nhiệt độ, độ già, điện áp đặt vào và độ ẩm và các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền điện môi là nhiệt độ và độ ẩm.
Thuộc tính trực quan
Các đặc tính trực quan của vật liệu cách nhiệt là hình dáng, màu sắc và độ kết tinh của nó.
Tính chất cơ học
Một số đặc tính cơ học cần được quan tâm khi lựa chọn vật liệu cách điện là sức căng và độ nén, khả năng chống mài mòn, xé, cắt và va đập, độ nhớt, độ xốp, tính hòa tan, độ hút ẩm, tính gia công và tính đúc.
Tính chất nhiệt
Các tính chất nhiệt của vật liệu cách điện là nhiệt độ nóng chảy, chớp cháy, tính bay hơi, dẫn nhiệt, giãn nở nhiệt và khả năng chịu nhiệt.
Tính chất hóa học
Các tính chất hóa học khác nhau của vật liệu cách điện là khả năng chống lại các tác động hóa học bên ngoài, tác động lên các vật liệu khác, sự thay đổi hóa học trong vật liệu, tính hút ẩm và sự lão hóa.
Phân loại vật liệu cách điện
Việc phân loại vật liệu cách điện dựa trên phân loại nhiệt, phân loại vật lý, phân loại cấu trúc, hóa học và quá trình sản xuất.
Phân loại nhiệt
Thông thường, chất cách điện được phân loại thành bảy loại hoặc bảy lớp, chúng là lớp Y, lớp A, lớp E, lớp B, lớp F, lớp H và lớp C.
Class-Y
Nhiệt độ giới hạn của phân loại Y là 900 C và các vật liệu thuộc phân loại Y là bông, giấy, lụa và các vật liệu hữu cơ tương tự.
Class-A
Nhiệt độ giới hạn loại A là 1050 C và các vật liệu thuộc loại A là giấy tẩm, lụa, polyamide, bông và nhựa.
Class-E
Nhiệt độ giới hạn lớp E là 1200 C và các vật liệu thuộc lớp E là cách điện dây tráng men trên nền nhựa bột, nhựa polyvinyl epoxy, v.v.
Lớp B
Nhiệt độ giới hạn loại B là 1300 C và các vật liệu thuộc loại B là vật liệu vô cơ được tẩm vecni.
Class-F
Nhiệt độ giới hạn lớp F là 1550 C và các vật liệu thuộc lớp F là mica, polyeste epoxit được đánh vecni có khả năng chịu nhiệt cao.
Lớp-H
Nhiệt độ giới hạn lớp H là 1800 C và các vật liệu thuộc lớp H là vật liệu composite trên mica, thủy tinh, sợi, v.v.
Lớp C
Nhiệt độ giới hạn lớp C là> 1800 C và các vật liệu thuộc lớp C là thủy tinh, mica, thạch anh, gốm sứ, Teflon, v.v.
Phân loại vật lý của vật liệu cách điện
Sự phân loại vật lý của vật liệu cách điện được phân thành ba loại chúng là rắn, lỏng và khí. Phân loại vật lý của chất cách điện được thể hiện trong hình dưới đây.
Phân loại vật lý của vật liệu cách điện
Các vật liệu cách nhiệt rắn là dạng sợi, gốm, mica, thủy tinh, cao su và nhựa. Các vật liệu cách điện lỏng là dầu khoáng, dầu tổng hợp, dầu biến áp và các loại dầu khác. Các vật liệu cách nhiệt ở thể khí là không khí, hydro, nitơ và lưu huỳnh hexafluoride.
Phân loại kết cấu
Phân loại cấu trúc của vật liệu cách nhiệt được phân thành hai loại là xenlulo và dạng sợi.
Phân loại hóa học
Phân loại hóa học của vật liệu cách điện được phân thành hai loại là hữu cơ và vô cơ.
Quy trình sản xuất
Quá trình sản xuất được phân thành hai loại chúng là tự nhiên và tổng hợp.
Một số vật liệu cách nhiệt là sợi thủy tinh, bông khoáng, cellulose, sợi tự nhiên, polystyrene, polyisocyanurat, polyurethane, mặt cách nhiệt, bọt phenolic, bọt urê-formaldehyde, v.v.
Các ứng dụng của Vật liệu cách điện
Các ứng dụng của vật liệu cách điện là
- Cáp và đường truyền
- Hệ thống điện tử
- Hệ thống năng lượng
- Đồ gia dụng xách tay trong nước
- Băng cách điện cáp điện
- Thiết bị bảo vệ cá nhân
- Thảm cao su điện
Câu hỏi thường gặp
1). Các vật liệu cách điện phổ biến là gì?
Một số vật liệu cách điện phổ biến như gốm, thủy tinh, Teflon, silicone, v.v.
2). Vật liệu nào dùng để cách điện cho dây dẫn?
Một số vật liệu cách điện tốt nhất là thủy tinh, giấy, Teflon, PVC, véc ni và cao su.
3). Vật liệu cách nhiệt phổ biến là gì?
Các vật liệu cách nhiệt phổ biến là bông khoáng, sợi thủy tinh, polystyrene, cellulose, bọt polyurethane, v.v.
4). Ứng dụng của vật liệu cách điện là gì?
Các ứng dụng của vật liệu cách điện là thảm cao su điện, hệ thống điện và điện tử, cáp và đường dây tải điện, v.v.
5). Tầm quan trọng của vật liệu cách điện là gì?
Việc lựa chọn đúng loại vật liệu cách điện là rất quan trọng vì tuổi thọ của thiết bị phụ thuộc vào loại vật liệu sử dụng.
Trong bài viết này là gì vật liệu cách điện / vật liệu cách điện , phân loại vật liệu cách điện, ứng dụng, ưu điểm và tính chất của vật liệu cách điện thủy tinh, vật liệu cách điện sứ và vật liệu cách điện polyme hoặc cao phân tử, tính chất của vật liệu cách điện được thảo luận. Đây là một câu hỏi đặt ra cho bạn loại vật liệu cách nhiệt được sử dụng trong gia đình?
