Giáo trình Vật liệu điện, lạnh (Phần 2)

Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 43 
CHƯƠNG 3 
VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN 
3.1.KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN 
3.1.1 KHÁI NIỆM 
Vật liệu dùng làm cách điện (còn gọi là chất điện môi) là các chất mà trong 
điều kiện bình thường điện tích xuất hiện ở đâu thì ở nguyên ở chỗ đấy, tức là ở 
điều kiện bình thường, điện môi là vật liệu không dẫn điện, điện dẫn  của chúng 
bằng không hoặc nhỏ không đáng kể. 
Vật liệu cách điện có vai trò quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật 
điện, Việc nghiên cứu vật liệu cách điện để tìm hiểu các tính chất, đặc điểm, để 
từ đó chọn lựa cho phù hợp. 
3.1.2. PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN 
3.1.2.1. Phân loại theo trạng thái vật lý 
Theo trạng thái vật lý, có: 
 Vật liệu cách điện thể khí, 
 Vật liệu cách điện thể lỏng, 
 Vật liệu cách điện thể rắn. 
 Vật liệu cách điện thể khí và thể lỏng luôn luôn phải sử dụng với vật liệu 
cách điện ở thể rắn thì mới hình thành được cách điện vì các phần tử kim loại 
không thể giữ chặt được trong không khí. 
 Vật liệu cách điện rắn còn được phân thành các nhóm: cứng, đàn hồi, có 
sợi, băng, màng mỏng. 
 Ở giữa thể lỏng và thể rắn còn có một thể trung gian gọi là thể mềm nhão 
như: các vật liệu có tính bôi trơn, các loại sơn tẩm. 
3.1.2.2. Phân loại theo thành phần hóa học 
Theo thành phần hoá học, người ta phân ra: vật liệu cách điện hữu cơ và 
vật liệu cách điện vô cơ. 
1. Vật liệu cách điện hữu cơ: chia thành hai nhóm: nhóm có nguồn gốc trong 
thiên nhiên và nhóm nhân tạo. 
- Nhóm có nguồn gốc trong thiên nhiên sử dụng các hợp chất cơ bản có trong 
thiên nhiên, hoặc giữ nguyên thành phần hóa học như: cao su, lụa, phíp, 
xenluloit,... 
- Nhóm nhân tạo thường được gọi là nhựa nhân tạo gồm có: nhựa phênol, nhựa 
amino, nhựa polyeste, nhựa epoxy, xilicon, polyetylen, vinyl, polyamit,.... 
2. Vật liệu cách điện vô cơ: gồm các chất khí, các chất lỏng không cháy, các 
loại vật liệu rắn như gốm, sứ, thủy tinh, mica, amiăng... 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 44 
3.1.2.3. Phân loại theo tính chịu nhiệt 
Phân loại theo tính chịu nhiệt là sự phân loại cơ bản, phổ biến vật liệu cách 
điện dùng trong kỹ thuật điện. Khi lựa chọn vật liệu cách điện, đầu tiên cần biết 
vật liệu có tính chịu nhiệt theo cấp nào. Người ta đã phân vật liệu theo tính chịu 
nhiệt như bảng 3.2. 
Bảng 3.2 
Cấp 
cách 
điện 
Nhiệt độ 
cho phép 
(0C) 
Các vật liệu cách điện chủ yếu 
Y 90 
Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su, gỗ và các vật liệu 
tương tự không tẩm nhựa, các loại nhựa polyetylen, 
PVC, polistinol, anilin, abomit 
A 105 
Giấy, vải sợi, lụa trong dầu, nhựa polyeste, cao su 
nhân tạo, các loại sơn cách điện có dầu làm khô 
E 120 
Nhựa tráng Polyvinylphocman, poliamit, epoxi. 
Giấy ép hoặc vải ép có nhựa phendfocmandehit 
(gọi chung là Bakelit giấy). Nhựa 
Melaminfocmandehit có chất động xenlulo. Vải có 
tẩm thấm Polyamit. Nhựa Polyamit. Nhựa Phênol-
Phurphurol có độn xenlulo. 
B 130 
Nhựa Polyeste, amiang, mica, thủy tinh có chất 
độn. Sơn cách điện có dầu làm khô dùng ở các bộ 
phận tiếp xúc với không khí. Sơn cách điện alkit, 
sơn cách điện từ nhựa phênol. Nhựa PhênolPhurol 
có chất độn khoáng, nhựa epoxi, sợi thủy tinh, nhựa 
Melaminfocmandehit. 
F 155 Sợi amiang, sợi thủy tinh có chất kết dính 
H 180 Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dính 
C >180 
Mica không có chất kết dính, thủy tinh, sứ, 
Polytetraflotylen, Polymonoclortrifloetylen. 
3.6. TÍNH CHẤT CHUNG CỦA VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN 
Khi lựa chọn, sử dụng vật liệu cách điện cần phải chú ý đến không những 
các phẩm chất cách điện của nó mà còn phải xem xét tính ổn định của những 
phẩm chất này dưới các tác dụng cơ học, hóa lý học, tác dụng của môi trường 
xung quanh,...gọi chung là các điều kiện vận hành tác động đến vật liệu cách 
điện. Dưới tác động của điều kiện vận hành, tính chất của vật liệu cách điện bị 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 45 
giảm sút liên tục, người ta gọi đó là sự lão hóa vật liệu cách điện. Do vậy, tuổi 
thọ của vật liệu cách điện sẽ rất khác nhau trong những điều kiện khác nhau. 
 Bởi thế cần phải nghiên cứu về tính chất cơ lý hoá, nhiệt của vật liệu cách điện 
để có thể ngăn cản quá trình lão hoá, nâng cao tuổi thọ của vật liệu cách điện. 
3.6.1. Tính hút ẩm của vật liệu cách điện 
Các vật liệu cách điện với mức độ khác nhau đều có thể hút ẩm (hút hơi 
nước từ môi trường không khí) và thấm ẩm (cho hơi nước xuyên qua). 
Nước là loại điện môi cực tính mạnh, hằng số điện môi tương đối  = 80  81, 
độ điện dẫn  =10-5  10-6 (1/cm) nên khi vật liệu cách điện bị ngấm ẩm thì 
phẩm chất cách điện bị giảm sút trầm trọng. 
 Hơi ẩm trong không khí còn có thể ngưng tụ trên bề mặt điện môi, đó là nguyên 
nhân khiến cho điện áp phóng điện bề mặt có trị số rất thấp so với điện áp đánh 
thủng. 
1. Độ ẩm của không khí 
Trong không khí luôn chứa hơi ẩm, lượng ẩm trong không khí được xác 
định bởi tham số gọi là độ ẩm của không khí. Độ ẩm gồm có độ ẩm tuyệt đối và 
độ ẩm tương đối. 
a. Độ ẩm tuyệt đối: 
Độ ẩm tuyệt đối là khối lượng hơi nước trong 1 đơn vị thể tích không khí 
(g/m3). Ở nhiệt độ xác định, độ ẩm tuyệt đối không thể vượt qua mmax (mmax được 
gọi là độ ẩm bão hoà). Nếu khối lượng nước nhiều hơn giá trị mmax thì hơi nước 
sẽ rơi xuống dưới dạng sương. Quan hệ giữa độ ẩm bão hòa và nhiệt độ cho trên 
hình 3.6. 
b. Độ ẩm tương đối, % 
Độ ẩm tương đối là tỷ số: % = 
m
m
max
.100% (3-12) 
Ở trạng thái bão hòa của hơi nước trong không khí sẽ có % = 100%. Thường 
các ẩm kế chỉ cho số liệu về độ ẩm tương đối % nên khi cần xác định độ ẩm 
tuyệt đối sẽ phải tính theo công thức: 
m =
100
m. max% (3-13) 
và do mmax là hàm của nhiệt độ môi trường không khí (t) nên m = f( %, t). Như 
vậy, từ các số liệu về độ ẩm tương đối và nhiệt độ của không khí có thể xấc định 
được độ ẩm tuyệt đối m (bằng cách tính toán, tra bảng số, đồ thị...). 
Theo quy ước quốc tế, điều kiện khí hậu chuẩn của không khí được qui định: 
 Áp suất p = 760 mmHg. 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 46 
 Nhiệt độ t = 200C. 
Độ ẩm tuyệt đối m = 11g/m3 (độ ẩm tương đối % khoảng 60  70%). Khí hậu 
Việt Nam khác xa với khí hậu chuẩn. Khí hậu Việt Nam thuộc vùng khí hậu 
nhiệt đới. Ở miền Bắc, nhiệt độ trung bình hàng năm là 22,70C, nhiệt độ cực đại 
có thể đạt tới 152,80C. Độ ẩm thường xuyên cao là một trong các đặc điểm nổi 
bật của khí hậu nước ta. Độ ẩm tuyệt đối trung bình hàng năm ở đồng bằng Bắc 
bộ là m = 215  26 g/m3, trong các tháng hè có thể lên tới 30  33g/m3 và trong 
các tháng mùa đông cũng tới mức 13  17g/m3. 
2. Độ ẩm của vật liệu  
Độ ẩm của vật liệu  là lượng hơi nước trong một đơn vị trọng lượng của 
vật liệu. Khi đặt mẫu vật liệu cách điện trong môi trường không khí có độ ẩm 
 % và nhiệt độ t (0C) thì sau một thời gian nhất định, độ ẩm của vật liệu  sẽ đạt 
tới giới hạn được gọi là độ ẩm cân bằng (cb). 
Nếu mẫu vật liệu vốn khô ráo được đặt trong môi trường không khí ẩm (vật 
liệu có độ ẩm ban đầu  < cb) thì vật liệu sẽ bị ẩm, nghĩa là nó hút hơi ẩm trong 
không khí khiến cho độ ẩm sẽ tăng dần tới trị số cân bằng cb như đường 1 trên 
hình 3.7 (vật liệu bị ngấm ẩm). 
Đối với vật liệu xốp, loại vật liệu có khả năng hút ẩm rất mạnh, người ta 
đưa ra độ ẩm quy ước. Đó là trị số cb khi vật liệu được đặt trong không khí ở 
điều kiện khí hậu chuẩn. 
3. Tính thấm ẩm 
 Tính thấm ẩm là khả năng cho hơi ẩm xuyên thấu qua vật liệu cách điện. Khi 
vật liệu bị thấm ẩm thì tính năng cách điện của nó giảm:  (), , tg 
Eđt. 
Nếu vật liệu không thấm nước sẽ hấp thụ trên bề mặt một lượng nước hoặc hơi 
nước.Căn cứ vào góc biên dính nước  của giọt nước trên bề mặt phẳng của vật 
liệu (hình 3.6), người ta chia vật liệu cách điện hấp phụ tốt và hấp phụ yếu. 
t (h) 
1 (vật liệu ngấm ẩm) 
0 
Hình 3.7 
 
2 (vật liệu sấy khô) 
 cb 
Ngược lại, khi mẫu vật 
liệu đã bị ẩm trầm trọng (có độ 
ẩm ban đầu  > cb) thì độ ẩm 
mẫu sẽ giảm tới trị số cb như 
đường 2 trên hình 3.7. (vật liệu 
sấy khô). 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 47 
  < 900: vật liệu hấp phụ tốt (hình 3.8a). 
  > 900: vật liệu hấp phụ yếu (hình 3.8b). 
Vật liệu hấp phụ tốt sẽ dễ bị phóng điện, dòng dò lớn do  (). Sự hấp 
phụ của vật liệu cách điện phụ thuộc vào loại vật liệu, kết cấu vật liệu, áp suất, 
nhiệt độ, độ ẩm,...của môi trường. 
4. Nhận xét 
Qua phân tích, ta thấy rằng tính hút ẩm của vật liệu cách điện không những 
phụ thuộc vào kết cấu và loại vật liệu mà nó còn phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, 
độ ẩm...của môi trường làm việc. Nó sẽ làm biến đổi tính chất ban đầu của vật 
liệu dẫn đến lão hóa và làm giảm phẩm chất cách điện của vật liệu, tg, có thể 
dẫn đến phá hỏng cách điện. Đặc biệt là đối với các vật liệu cách điện ở thể rắn. 
Để hạn chế nguy hại do hơi ẩm đối với vật liệu cách điện cần sử dụng các biện 
pháp sau đây: 
- Sấy khô và sấy trong chân không để hơi ẩm thoát ra bên ngoài. 
- Tẩm các loại vật liệu xốp bằng sơn cách điện. Sơn tẩm lấp đầy các lỗ xốp 
khiến cho hơi ẩm một mặt thoát ra bên ngoài, mặt khác làm tăng phẩm chất cách 
điện của vật liệu. 
- Quét lên bề mặt các vật liệu rắn lớp sơn phủ nhằm ngăn chặn hơi ẩm lọt vào 
bên trong. 
- Tăng bề mặt điện môi, thường xuyên vệ sinh bề mặt vật liệu cách điện, tránh 
bụi bẩn bám vào làm tăng khả năng thấm ẩm có thể gây phóng điện trên bề mặt. 
3.6.3. Tính chất cơ học của vật liệu cách điện 
Trong nhiều trường hợp thực tế, vật liệu cách điện còn phải chịu tải cơ học, 
do đó khi nghiên cứu vật liệu cách điện cần xét đến tính chất cơ học của nó. 
Khác với vật liệu dẫn điện kim loại có độ bền kéo kσ , nén nσ và uốn uσ hầu như 
gần bằng nhau, còn vật liệu cách điện, các tham số trên chênh lệch nhau khá xa. 
Căn cứ các độ bền này, người ta tính toán, chế tạo cách điện phù hợp với khả 
năng chịu lực tốt nhất của nó. 
 
 
a) b) 
Hình 3.8 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 48 
Ví dụ: Thuỷ tinh có độ bền nén nσ = 2.10
15 kG/cm2 trong khi độ bền kéo 
kσ = 5.10
2 kG/cm2 . Vì thế thuỷ tinh thường được dùng vật liệu cách điện đỡ. 
Ngoài ra, khi chọn vật liệu cách điện cũng cần phải xét đến khả năng chịu 
va đập, độ rắn, độ giãn nở theo nhiệt của vật liệu. Đặc biệt chú ý khi gắn các loại 
vật liệu cách điện với nhau cần phải chọn vật liệu có hệ số giãn nở vì nhiệt gần 
bằng nhau. 
3.6.2. Tính hóa học của vật liệu cách điện 
Tính chịu nhiệt của vật liệu cách điện là khả năng chịu tác dụng của nhiệt 
độ cao và sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ. Mỗi loại vật liệu cách điện chỉ chịu 
được một nhiệt độ nhất định (tức là có độ bền chịu nhiệt độ nhất định). Độ bền 
chịu nhiệt được xác định theo nhiệt độ làm thay đổi tính năng của vật liệu cách 
điện. 
 Đối với vật liệu cách điện vô cơ, độ bền chịu nhiệt được biểu thị bằng nhiệt độ 
mà nó bắt đầu có sự biến đổi rõ rệt các phẩm chất cách điện như tổn hao tg 
tăng, điện trở cách điện giảm sút... 
Đối với vật liệu cách điện hữu cơ, độ bền chịu nhiệt là nhiệt độ gây nên các biến 
dạng cơ học, những biến dạng này đương nhiên sẽ dẫn đến sự suy giảm các 
phẩm chất cách điện của nó. 
 Về mặt hóa học, nhiệt độ tăng sẽ dẫn đến tốc độ của các phản ứng hóa học xảy 
ra trong vật liệu cách điện tăng (thực nghiệm cho thấy tốc độ phản ứng hóa học 
tăng dạng hàm mũ theo nhiệt độ). Vì vậy, sự giảm sút phẩm chất cách điện của 
vật liệu gia tăng rất mạnh khi nhiệt độ tăng quá mức cho phép. 
Bởi thế, ủy ban kỹ thuật điện quốc tế IEC (International Electrical 
Commission) đã phân loại vật liệu cách điện theo nhiệt độ làm việc lớn nhất cho 
phép (đã nêu ở bảng 3.2). 
3.1. HIỆN TƯỢNG ĐÁNH THỦNG ĐIỆN MÔI VÀ ĐỘ BỀN CÁCH ĐIỆN 
 Mục đích của việc sử dụng vật liệu cách điện trong kỹ thuật điện là để duy trì 
khả năng cách điện của chúng trong điện trường. Bởi vậy, khi nghiên cứu vật 
liệu cách điện không thể không xét đến ảnh hưởng của điện môi trong điện 
trường. 
3.1.1. Khái niệm về điện trường 
Sở dĩ các điện tích có tác dụng lực tương tác với nhau vì điện tích tạo ra 
trong không gian quanh nó một điện trường. Để đặc trưng cho sự mạnh yếu của 
điện trường, người ta đưa ra khái niệm cường độ điện trường E: 
 E = 
q
F
, (V/m) (3-1) 
 trong đó: 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 49 
 F: lực điện tác dụng lên điện tích thử tại điểm ta xét (N). 
 q: điện tích thử dương (C). 
Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lý đặc trưng cho điện 
trường về phương diện tác dụng lực, được đo bằng thương số của lực điện 
trường tác dụng lên một điện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử 
đó. 
3.1.2. Điện môi 
 Điện môi là những chất không không dẫn điện vì trong điện môi không có 
hoặc có rất ít các điện tích tự do. Hằng số điện môi: từ công thức 
D = .0.E (3-2) 
D: là cảm ứng điện thường gọi là véc tơ dịch chuyển điện tích 
E: là điện trường 
: là hằng số điện môi 
0: hằng số điện môi trong chân không 0 =1/15.9.10
11 (F/m) 
Trong chân không - thực tiễn- trong không khí 
D = 0.E (3-3) 
Còn trong môi trường có hằng số điện môi  thì 
D = .0.E (3-15) 
Khi ta đặt giữa hai điện cực một tấm cách điện hình 3.1 thì có sự khác nhau giữa 
điện trường trong không khí và điện trường trong tấm cách điện. Trong không 
khí số đường sức điện trường và số đường dịch chuyển bằng nhau, và từ công 
thức(3-3) điện trường là: 
E= D/0 (3-5) 
 Trong cách điện C có hằng số điện môi , điênh trường giảm tỷ lệ nghịc với . 
Trên hình 3.1 cho thấy với  =3 số đường sức điện trường bằng 1/ =1/3 số 
đường sức trong không khí. Điện tích dịch chuyển đến bề mặt của cách điện C, 
thì một số điện tích bị giữ lại, còn lại số điện tích tự do chuyển động qua được 
cách điện. Số điện tích tự do này tạo ra điện trường trong cách điện. 
=1 =1 
=3 
A C B 
Hình 3.1.Tấm cách điện nằm giữa điện môi 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 50 
Nếu khe hở E0 là điện trường trong không khí theo công thức(3.3) ta có: 
D = 0.E = E0 
Còn trong cách điện C với hằng số điện môi  , thì điện trường giảm  lần tức là 
E= E0/ 
3.1.3. Đặc điểm điện môi đặt trong điện trường 
 Khác với kim loại và các chất điện phân, trong điện môi không có các hạt mang 
điện tự do. Sự phân bố điện tích âm và điện tích dương trong phân tử thường đối 
xứng, các trọng tâm điện tích dương và điện tích âm trùng nhau. Người ta gọi 
các phân tử đó là loại phân tử không phân cực. 
 Khi đặt điện môi thuộc loại không phân cực trong điện trường (hình 3.2), điện 
trường sẽ chuyển các phân tử thành các lưỡng cực điện. Các lưỡng cực điện đầu 
dương hướng về phía cực âm của điện trường, đầu âm hướng về phía cực dương 
của điện trường. Kết quả là trong điện môi hình thành điện trường mới gọi là 
điện trường phân cực EP, ngược chiều với điện trường ngoài. Cường độ điện 
trường phân cực EP nhỏ hơn cường độ điện trường ngoài Eng nên cường độ điện 
trường tổng hợp E trong chất điện môi có chiều cùng với chiều của điện trường 
ngoài và có trị số cường độ điện trường nhỏ hơn cường độ điện trường ngo ... vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 104 
CHƯƠNG 7 
KIỂM NGHIỆM CÁCH ĐIỆN 
7.1 PHÂN NHÓM KIỂM NGHIỆM CÁCH ĐIỆN 
 Việc kiểm nghiệm cách điện chia làm 3nhóm 
7.1.1. Kiểm nghiệm trong quá trình chế tạo 
Được thực hiện trên vật liệu cách điện, hay trên những phần cách điện 
nhằm mục đích: 
 - Ngăn ngừa việc đặt vào thiết bị những vật liệu cách điện hoặc phần cách 
điện do khuyết tật . 
 - Kiểm tra quy định chế tạo vì cách điện có thể bị kém dokhông tuân thủ 
đúng quy trình chế tạo . 
7.1.2. Kiểm nghiệm sau quá trình chế tạo 
 Mục đích là trong thiết bị có khuyết tật nào lớn không ? Thiết bị được chế 
tạo đúng thiết kế không ? Những thông số của thiết bị có phù hợp với quy trình 
không ? 
7.1.3.Kiểm nghiệm trong quá trình vận hành 
 Được thực hiện theo một kế hoạch có hệ thống, gọi là triểm tra bảo dưỡng 
định kỳ theo kế hoạch. Nó có mục đích là theo dõi. Triểm tra xem cách điện có 
bọ hư hỏng (hoá già , bị ẩm ) trong quá trình vận hành không . 
 Tính chất quan trọng của cách điện là độ bền cách điện. Muốn thử độ bền 
cách điện thì thử bằng cách đánh thủng cách điện. Rõ dàng phương pháp này 
không thể áp dụng đối với cách điện đã thành phẩm.Vậy phải tìm cách kiểm 
nghiệm mà không làm hỏng cách điện đó là phương pháp thử nghiệm không phá 
huỷ bằng cách đo các thông số của cách điện, theo dõi sự biến đổi của chúng đối 
với điện áp, nhiệt độ tần số, Những thông số có thể đo bằng phương pháp thử 
không phá huỷ là dòng điện rò, hệ số tổn hao điện môi, điện áp ngưỡng của ion 
hoá  Thông số được đo cho ta kết luận và chất của độ phá huỷ bền cách điện, 
nhưng không thể kết luận về lượng được . 
7.2. THỬ CÁCH ĐIỆN KHÔNG PHÁ HỦY 
Thử thách điện không phá huỷ gồm ba loại như sau: 
7.2.1. Đo tổn hao cách điện và điện trở cách điện 
Mục đích: nhằm phát hiện được tình trạng hút ẩm của cách điện . 
Chú ý: trị số tg và Rcđ phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và điện áp. Vì vậy các 
lần đo đều phải tiến hành trong các điều kiện giống nhau . 
- Đo điện trở cách điện bằng điện áp một chiều . 
 Sau khi đặt điện áp lên cách điện, thì ban đầu cách điện như là một tụ điện tích 
điện là LC, ở đó R là điện trở phụ nối tiếp cách điện C như hình7.1 . Điện dung 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 105 
của cách điện thường nhỏ( 10-7 – 10-8 F). Nếu R=15 , thì RC có giá trị 10-15 – 
10-5 ms. 
 Việc chọn Mêga ôm kế có điện áp bao nhiêu tuy thuộc vào điện áp định 
mức của thiết bị thử. 
Điện áp định mức của thiết bị , V Điện áp của Mêgaôm kế, V 
< 100 500 
100-380 1000 
> 1000 2500 
 Tiêu chuẩn điện trở tuỳ thuộc từng loại sản phẩm: 
Theo quy trình TBĐ thì Uđm = 0,5M  
 Uđm > 1000V thì Rcđ tuỳ thuộc từng loại TBĐ 
Thông thường để chọn điện trở cách điện, người ta đọc trị số đo được ở thời 
điểm 60”. Với thiết bị quan trọng, ngoài trị số 60”, người ta còn đọc trị số đo 
được ở thời điểm 15”. Tỷ số của hai trị số này gọi là hệ số hấp thụ Kht = 
R60”/R15”. 
 Nếu Kht >= 1,3 thì cách điện của TB còn tốt. 
 Nếu Kht<1,3 thì cách điện của TB bị ẩm cần phải sấy lại, hoặc thay thế 
cực. Phương pháp cũng đo tương tự như ở trên, người ta đọc trị số đo được ở 
thời điểm 15”và 10 phút. Tỷ số của hai trị số này gọi là hệ số hấp thụ Kht 
=R10’/R15”. 
 Nếu >=15 thì cách điện của TB còn tốt . 
 Nếu>=8 thì cách điện của TB còn rất tốt . 
- Đo tổn hao điện môi tg 
 Đo tg bằng cầu đo tg , cầu đo dựa trên nguyên lý cầu Schering (tham khảo 
thong tài liệu). Điện áp tăng làm cho công xuất tổn hao điện môi tg tăng (gọi 
tắt tổn hao điện môi tg tăng 
 P = U2. C . .Tg  ) 
 Trong trường hợp cách điện có bọt khí thì sẽ có điểm ghi rõ rệt sau điểm 
này biểu thị sự tăng vọt đột biến của tg, đó là hậu quả của sự tổn hao ion hoá 
ĐK K 
K R C 
U 
Hình 7.1.Đo điện trở cách điện bằng điện áp một chiều 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 106 
trong không khí. Điện áp mà xảy ra sự tăng vọt của tg gọi là điện áp ngưỡng 
của ion hoá Uion. 
7.2.2.Thử bằng điện áp 
Mục đích : Để phát hiện hư hỏng cục bộ 
Mấy vấn đề cần chú ý : 
 - Chỉ thử một lần với toàn phần trị số điện áp thử quy định (100 % U thử quy 
định) Khi kiểm nghiệm cách điện theo bảo dưỡng định kỳ, thì chỉ được thủ 50 -
80 % trị số điện áp thử quy định.Với TBĐ quan trọng, thử theo quy định của nhà 
chế tạo 
 - Khi thử với điện áp tần số công nghiệp ,Ut = (2 3) Uđm thờì gian duy trì là 1 
phút. Với TBĐ quan trọng, thử theo quy định của nhà chế tạo . 
 -Thử bằng điện áp 1 chiều áp dụng cho máy điện 1chiều, MFĐ, cáp điện,thời 
gian thử là 1 phút, trị số điện áp thử theo quy định của nhà chế tạo 
 -Thử bằng điện áp xung ( xác định khả năng chịu đựng của TB với quá điện áp 
khi quyển ) mức cách điện theo dự thảo của IEC-71/1972. 
7.3. KIỂM NGHIỆM CÁCH ĐIỆN CỦA MÁY BIẾN ÁP 
7.3.1. Kiểm nghiệm cách điện trong quá trình chế tạo. 
 - Cần kiểm nghiệm bằng đo lường hoặc ít nhất phải kiểm tra bằng mắt thật kỹ 
vật cách điện như: nêm, ống  
 - Đo Rcđ và tg để kiểm tra chất lượng của việc sấy chân không. 
 - Thử ngắn mạch giữa các vòng dây bằng điện áp xung hoặc bằng điện áp tần 
số cao trong vài giây . 
7.3.2.Kiểm nghiệm trên máy mối chế tạo 
Thử cách điện bằng điện áp tần số công nghiệp trong thời gian một 
phút.Điện áp đặt lên cuộn dây được cách điện với các cuộn dây khác được tiếp 
đất với lõi thép và với thùng máy biến áp. Điện áp thử được quy định trong tiêu 
chuẩn. Để đề phòng sự đánh thủng có thể xảy ra trong khi thử, người ta nối giữa 
cuộn dây được thử với một cái phóng điện có khả năng phóng điện nhỏ. 
Trong quá trình thử, không được có tiếng kêu lách cách, không có khói bốc lên. 
Tiêu chuẩn quốc tế gọi việc thử này là thử với nguồn điện áp ngoài. 
7.3.3.Kiểm nghiệm cách điện MBA trong quá trình vận hàmh 
 - Việc kiểm nghiệm được tiến hành theo kế hoạch bảo dưỡng dịnh kỳ khoảng 
2-5 năm một lần. 
 - Để có thể dễ dàng so sánh nhữnh số liệu đo được trong mỗi lần kiểm nghiệm. 
Thì ngay sau mỗi lần lắp đặt MBA mới ta phải lấy mẫu dầu của nó và kiểm 
nghiệm kỹ. 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 107 
 -Trước mỗi lần kiểm nghiệm định kỳ, ta lại phải lấy mẫu dầu MBA được thử. 
Nếu dầu giảm sút về phẩm chất ( kinh nghiệm thực tế cho thấy, nếu mẫu dầu 
kiểm nghiệm lần sau thấp dưới 70% kết quả thí nghiệm so với lần trước thì phải 
lọc lại và đưa vào chế độ theo dõi đặc biệt ) sau đó mới tiến hành kiểm nghiệm 
với nội dung sau 
- Đo điện trở cách điện 
Với Mêgaôm kế ít nhất là 2500V. 
Điện trở cách điện R60” theo quy định của nhà chế tạo. R= f(T0C). 
- Khảo sát sự thẩm thấu ( đo hệ số hấp thụ:Kht) 
 Kht = R60
”/R15” 
Cách điện càng hút ẩm thì Kht càng bé, ở nhiệt độ bình thường Kht > =1,3 
 (Kht =f (T
0C)) 
Ngoài ra đánh giá tình trạng hút ẩm của cách điện, cần đo điện dung ở hai tần số 
khác nhau, cụ thể ở tần số 2Hz và 50Hz được ký hiệu là C2 và C50 đo tần số có 
ảnh hưởng rõ rệt đến trị số của điện dung, nên C2 và C50 sẽ khác nhau nhiều. 
Cách điện càng hút ẩm thì C2/C50 càng lớn, nếu C2/C50 >1.3 thì điện bị ẩm 
trầm trọng . 
-Thử bằng điện áp tần số công nghiệp hoặc điện áp một chiều 
 Thử bằng điện áp tần số công nghiệp thì Ut = <70% Ut đối với máy mới chế 
tạo. 
Thử bằng điện áp một chiều theo quy định của nhà chế tạo, thường được tiến 
hành trước khi thử điện áp tần số công nghiệp, và trong quá trình thử thường kết 
hợp với đo dòng rò nhằm xác định độ ẩm của cách điện. 
 - Đo tổn hao điện môi tg  
Nhằm xác định mức độ ẩm của cách điện 
Tiến hành các phép đo : +) CA – HA + đất . 
 +) HA – CA + đất . 
 +) CA + HA - đất . 
Với cuộn dây có Uđm = < 35KV không cần đo tg vì cách điện cuộn dây điện áp 
thấp thường rất tốt. 
7.4. KIỂM NGHIỆM CÁCH ĐIỆN CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN 
7.4.1. Kiểm nghiệm trong quá trình chế tạo: 
 - Đo Rcđ. 
 - Đo tg 
 - Thử bằng điện áp U 
7.4.2.Kiểm nghiệm trên máy mới chế tạo 
- Đo điện trở cách điện và mức độ thẩm thấu . 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 108 
- Đo tg và đồng thời đo điện áp ion hoá : Uion 
- Thử bằng điện áp tần số công nghiệp: U . 
- Đo lại Rcđ nhằm kiểm tra hư hỏng cục bộ nếu có trong quá trình thử 
bằng điện áp. 
7.4.3. Kiểm nghiệm cách điện MFĐ trong quá trìng vận hành . 
Trong quá trình vận hành, cách điện của máy phát điện thường bị già hoá, 
nguyên nhân chủ yếu là do nhiệt độ, rung đông, thời gian 
 - Đo điện trở cách điện và múc độ thẩm thấu : Rcđ, Kht 
 - Đo tg và đồng thời đo điện áp ion hóa : Tg và Uion 
 - Thử bằng điện áp một chiều và điện áp tần số công nghiệp: U-, U  
- Đo lại Rcđ nhằm kiểm tra hư hỏng cục bộ nếu có trong quá trình thử 
bằng điện áp. 
7.5. KIỂM NGHIỆM CÁCH ĐIỆN MÁY CẮT 
 Cách điện chính của máy cắt gồm : 
 - Cách điện so với đất của máy cắt . 
 - Cắt điện giữa tiếp điểm cố định và tiếp điểm di động khi máy cắt ở vị 
chí cắt. 
 Kiểm nghiệm cách điện gồm: 
 - Đo Rcđ (2 mục trên ) 
 - Đo tg 
7.6. KIỂM NGHIỆM CÁCH ĐIỆN CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ THẾ 
 - Với thiết bị có Uđm< 1000V thì chỉ cần đo R60
”, thì Rcđ > = 0,5M  
 - Với thiết bị mới lắp đặt trong quá trình vận hành nếu bị sự, cần thử bằng điện 
áp xoay chiều tăng cao, với Ut = 2kV trong thơi gian một phút. Hoặc nếu do 
điện trở cách điện bằng Mêgaôm kế loại 2500V thì khỏi cần thử bằng điện áp, 
(thực tế thì quy định thứ U  là Ut = 1KV, trong thời gian 1 phút) 
CÂU HỎI CHƯƠNG 7 
1. Hãy phân loại nhóm kiểm nghiệm cách điện? 
2. Trình bày nhóm kiểm nghiệm không cách điện? 
3. Trình bày cách kiểm nghiệm cách điện của Máy biến áp? 
4. Trình bày cách kiểm nghiệm cách điện của Máy phát điện? 
5. Trình bày cách kiểm nghiệm cachs điện của Máy cắt điện? 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 109 
CHƯƠNG 8 
VẬT LIỆU KỸ THUẬT LẠNH 
8.1. VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY VÀ THIẾT BỊ 
8.1.1. Vật liệu kim loại 
 Máy và các thiết bị lạnh được chế tạo chủ yếu từ các vật liệu kim loại. 
Các vật liệu kim loại phải đáp ứng được các yêu cầu của kỹ thuật lạnh như: 
 a) Phải đủ bền và có đầy đủ các tính chất vật lý cần thiết trong điều kiện 
nhiệt độ và áp suất vận hành. 
 b) Phải trơ hóa học với các môi trường mà hệ thống lạnh trực tiếp tiếp xúc 
như; môi chất lạnh, dầu bôi trơn, ẩm, chất hút ẩm, các hóa chất có hại sinh ra khi 
vận hành, các chất tải lạnh, các môi trường làm mát, môi trường lạnh và các sản 
phẩm cần bảo quản 
 c) Phải kinh tế nghĩa là phải rẻ tiền, dễ gia công, chế tạo 
 Chương 3 đã đề cập đến một số tính chất ăn mòn kim loại của môi chất 
lạnh và chất tải lạnh. Yêu cầu độ bèn hóa học của vật liệu kim loại chế tạo máy 
và thiết bị lạnh là đực biệt quan trọng, trước hết đối với những chi tiết trực tiếp 
tiếp xúc với vòng tuần hoàn môi chất lạnh và các tạp chất lạ có sẵn hoặc hình 
hành trong quá trình vận hành máy lạnh. 
 Vòng tuần hoàn môi chất lạnh được gọi là vòng tuần hoàn trong hoặc 
vòng tuần hoàn sơ cấp. Vòng tuần hoàn của chất tải lạnh (nước muối CaCl2 hoặc 
NaCl) gọi là vòng tuần hoàn thứ cấp hoặc vòng tuần hoàn ngoài. Các vật liệu 
cũng cần bền hóa học với chất tải lạnh. 
 Vật liệu cần phải bền hóa học với các môi trường làm mát như: nước, 
không khí hoặc các sản phẩm bảo quản khi có sự tiếp xúc trực tiếp với thiết bị. 
 Bảng 15.1. giới thiệu một số kim loại chế tạo máy thường dùng và khả 
năng ứng dụng của nó trong kỹ thuật lạnh. 
 Khi xét đến độ trơ hóa học cần phải xét đến quan hệ nhiều thành phần 
trong hệ thống lạnh như kim loại - phi kim loại - môi chất lạnh - dầu bôi trơn - 
ẩm - các sản phẩm thứ cấp. 
 Một trong các chất gây ăn mòn rất manh trong hệ thống lạnh là hơi ẩm. 
Ẩm lọt vào trong hệ thống có thể làm lão hóa dầu, tác dụng với dầu, với môi 
chất freôn gây ra các loại axit ăn mòn như HCl. Trong hệ thống amôniăc, ẩm 
làm chất xúc tác cùng với thép gây phân hủy NH3 ở cuối quá trình nén khi nhiệt 
độ ≥ 1200C. 
 Vì có thành phần nước nên các loại môi chất của máy lạnh hấp thụ 
NH3/H2O hoặc H2O/ LiBr có tính chất ăn mòn mạnh. Để ức chế tính mòn các 
môi chất loại này phải sử dụng các mối có thành phần crôm như bicrômmat - 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 110 
natri - kali hoặc - amonium. Các chất ức chế được nạp đồng thời với môi chất 
lạnh vào máy với tỉ lệ từ 0,2 đến 2% tùy yêu cầu. Khi vận hành một vài lần crôm 
sẽ bám lên bề mặt thép của thiết bị thành một lớp mỏng vài m bảo vệ cho bề 
mặt thiết bị khỏi bị ăn mòn. 
 Các chất tải lạnh lỏng như nước muối NaCl, CaCl2 cũng đều có tính chất 
ăn mòn mạnh đặc biệt đối với các vật liệu bằng sắt và thép như dàn ống, bề, 
cánh khuấy Để hạn chế tính ăn mòn của nước muối phải sử dụng các chất ức 
chế có thành phần crôm và hòa trộn thêm với các phụ gia để đưa độ pH của 
dung dịch về độ trung hòa pH = 7. 
 Các thiết bị có tiếp xúc trực tiếp với chất tải lạnh lỏng là muối clo, nhất 
thiết không được chế tạo bằng nhomo và các loại thép hợp kim cao như thép hợp 
kim crôm - niken. 
 Bảng 15.1. 
 Kim loại Ứng dụng Tính phù hợp hóa học 
Sắt và các hợp 
kim của sắt 
Máy ném, các thiết bị, 
đường ống, các thiết bị 
phụ. 
Phù hợp sử dụng được cho 
tất cả các loại mội chất lạnh, 
cần chú ý đến một vài tính 
chất đặc biệt. 
Đồng và các 
hợp kim của 
đồng. 
Đường ống, các thiết bị 
chính và phụ , các đệm 
kín, ổ bạc, đế van, ổ đỡ, ổ 
trượt. 
Không sử dụng cho môi 
chất amôniăc (trừ đồng 
thau phôt pho - chì). 
Nhôm và các 
hợp kim của 
nhôm 
Các thiết bị trao đổi nhiệt 
(đực biệt thiết bị bay hơi) 
cacte máy nén, chi tiết 
động cơ, ổ đỡ, đệm kín. 
Thận trọng khi suwrdungj 
vói frêôn, chỉ sử dụng sau 
khi đã thử nghiệm. Hợp kim 
với Mg> ,5% có nhiều 
nhược điểm hơn. 
- Cũng thận trọng với NH3. 
- Không sử dụng cho nước 
muối. 
Crôm, Niken Dùng để bảo vệ bề mặt 
hoặc để tinh luyện, là 
thành phần của thép hoặc 
gang đúc. 
Sử dụng được cho môi chất 
lạnh. 
Magiê, kẽm Là thành phần trong các 
hợp kim. Kẽm dùng để 
bảo vệ bề mặt. 
Không sử dụng được các 
môi chất lạnh là freôn và 
NH3 
Giáo trình vật liệu điện – lạnh 
Khoa Điện – Trường cao đăng nghề Quảng Bình 111 
Thiếc Là thành phần trong các 
hợp kim và để bảo vệ bề 
mặt. 
Không sử dụng được cho 
NH3. 
Chì - Đệm kín 
- Là thành phần của hợp 
kim trong ổ đỡ và ổ 
trượt. 
Có thể xảy ra phản ứng với 
thành phần clo trong môi 
chất frecôn 
 Các môi chất lạnh frecôn không tác dụng với các kim loại chế tạo máy, kể 
cả kim đen và kim loại mầu. 
 Ở khoảng nhiệt độ thấp, tính chất ăn mòn hóa học giảm đi nhưng các tính 
chất khác về sức bền cần phải đặc biệt thận trọng, nhất là ở khoảng dưới -1500C. 
 Ở nhiệt độ thấp, độ bền kéo chẩy tăng, nhưng khả năng giãn nở và độ bền 
dai va đập giảm đáng kể. Khi nhiệt độ giảm, thép bị giòn rất nhanh, tuy nhiên 
đồng và nhôm lại không bị giòn. 
 Hình 15.1. biểu diễn sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ bền dai và đập. Có 
ba dạng biến thiên khác nhau. 
 Hình 15.1: Sự phụ thuộc của độ bền dai và dập vào nhiệt độ. 
 a) Đường biến thiên đại cương của 3 chủng loại. 
 b) Độ bền va đập của một số loại thép 
 --- kết quả các mẫu thử mối hàn 
 Đường 1 và 3 là của các loại vật liệu có độ bền dai và đập cao hoặc thấp, 
nhưng có mức giảm từ từ và đều đặn khi nhiệt độ giảm.