CHươNG 8 CáC TíNH CHấT Cơ Lí HOá Của đIệN MôI
7.1.3 Tính chịu nóng và độ bền nhiệt
Một yêu cầu quan trọng đối với các vật liệu cách điện là khả năng làm việc lâu dài dưới tác dụng của nhiệt độ cao mà không biến đổi các tính chất
Tính chịu nhiệt được đặc trưng bởi độ bền chịu nóng
Ngoài các thay đổi xấu các tính chất cách điện, dưới tác dụng lâu dài của nhiệt độ cao có thể quan sát thấy các thay đổi không mong muốn do các quá trình hoá học chậm : đó là sự gìa cỗi hay sự lão hoá nhiệt của vật liệu cách điện
Ví dụ trong dầu máy biến áp quá trình này sinh ra các sản phẩm oxy hoá, trong các màng sơn quá trình già cỗi hoá làm cho vật liệu trở nên giòn, cứng hơn...
Nhiệt độ làm việc cho phép của các vật liệu xác định bởi nhiều yếu tố khác nhau
11/08/15 Page 220
Từ kết quả thử nghiệm các vật liệu cách điện, người ta thấy rằng độ bền của các vật liệu đối với các tác động nhiệt trong các điều kiện khác nhau có thể không giống nhau
Ví dụ một vật liệu có thể chịu đun nóng ngâưn hạn đến một nhiệt độ cao nhưng lại không bền vững với các tác động lâu dài ở nhiệt độ thấp hơn. Hoặc có vật liệu có thể chịu đựng lâu dài đối với nhiệt độ cao
Độ bền chịu nóng của các vật liệu cách điện là khả năng chịu đựng tác động của nhiệt độ cao trong thời gian vận hành của thiết bị mà không suy giảm các tính chất
Để xác định độ bền chịu nóng không thể thí nghiệm vật liệu trong toàn bộ thời gian phục vụ mà người ta tăng tốc thử nghiệm trong miền nhiệt độ tương đối cao và sau đó vẽ đồ thị quan hệ thời gian và nhiệt độ với trục hoành là logarithme của thời gian
Quan hệ này được ngoại suy, thường với thời gian 20.000 giờ làm việc
11/08/15 Page 221
Đối với mỗi loại quy định nhiệt độ làm việc, đó là nhiệt độ lớn nhất làm việc lâu dài của vật liệu trong các thiết bị điện (trong thời gian nhiều năm)
Năm 1984, IEC xuất bản ấn phẩm số IEC 85 trong đó giữ lại tất cả các cấp nhiệt từ Y đến H nhưng thay thế các ký hiệu chữ cái bằng các số ứng với nhiệt độ làm việc lớn nhất gọi là chỉ số nhiệt (90; 105; 120; 130; 155 và 180), còn cấp C được thay thế bằng các cấp 200; 220 và 250.
Với nhiệt độ làm việc cao hơn cho phép có thêm các cấp 275, 300 v.v.. (cách đều nhau 25°C).
Thời gian gần đây, việc đánh giá cấp nhiệt không phải là với từng vật liệu đơn lẻ mà là cho cả
kết cấu cách điện của thiết bị.
Người ta phân loại vật liệu theo các cấp nhiệt, là nhiệt độ làm việc lớn nhất cho phép trong khoảng thời gian lâu dài
Tiêu chuẩn IEC 85 (International Electrotechic Commission - Hội đồng điện lực quốc tế) quy định 7 cấp nhiệt khác nhau đối voéi các laọi cách điện bên trong
11/08/15 Page 222
Ký hiệu cấp nhiệt
độ
Nhiệt độ
làm việc oC Vật liệu
Y 90 các vật liệu gốc cellulose và sợi bông không qua sấy tẩm hoặc không ngâm trong các chất lỏng cách điện lỏng
A 105 các vật liệu như cấp Y nhưng qua sấy tẩm hoặc được ngâm trong các chất lỏng cách điện
E 120 các màng chất dẻo hữu cơ
B 130 Các vật liệu vô cơ : mica, thuỷ tinh, sợi amian kết hợp với một số loại nhựa hữu cơ
F 155 Các loại vật liệu vô cơ : micanit, sợi thuỷ tinh với nhựa liên kết có độ chịu nóng cao
H 180 Tương đương loại F nhưng dùng nhựa liên kết gốc silic có độ bền chịu nãng cùc cao
C >180 các vật liệu thuần tuý vô cơ như mica, gốm, sứ, thuỷ tinh... không có các chất kết dính
11/08/15 Page 223
7.2 Tính hút ẩm và thấm ẩm
Rất nhiều vật liệu cách điện ở mức độ khác nhau đều hút ẩm tức là khả năng hút hơi ẩm từ môi trư
ờng xung quanh và thấm ẩm có nghĩa là khả năng cho hơi ẩm thấu qua.
Do nước là một điện môi cực tính mạnh nên khi bị hút ẩm các tính chất cách điện của các vật liệu cách điện thường thay đổi theo chiều hướng xấu đi : điện dẫn tăng, điện áp phóng điện trong điện môi và dọc theo bề mặt cách điện giảm, tổn hao tăng....
11/08/15 Page 224
Trong một số trường hợp, cách điện không chỉ tiếp xúc với không khí ẩm mà còn trực tiếp với nước (ví dụ như cách điện ngoài của các thiết bị ngoài trời, cách điện của các thiết bị điện trên tàu...) nên đôi khi còn sử dụng khái niệm độ thấm nước
Tính hút ẩm của các vật liệu cách điện bị ảnh hưởng của cấu tạo của chúng, trong đó vai trò của các mao dẫn bên trong vật liệu đóng vai trò quan trọng. Các vật liệu xốp như giấy, sợi bông hút ẩm hơn cả.