Thế nào là vật liệu cách điện?

Thế nào là vật liệu cách điện: khái niệm cơ bản

Chức năng chính của vật liệu cách điện

• Cách ly điện của dây dẫn với các bộ phận xung quanh.
• Tách riêng các dây dẫn có điện thế khác nhau.
• Giúp tụ điện tích trữ năng lượng.
• Cải thiện độ truyền tải tiềm năng trong môi trường điện cao áp.
• Một số vật liệu cách nhiệt cũng đóng vai trò hỗ trợ cơ học, cố định, chống ẩm và nấm mốc.

Thuộc tính của vật liệu cách điện

• Độ bền cơ học: đây là thứ giúp vật liệu có thể chịu được sức căng và trọng lượng của dây dẫn
• Độ bền điện môi cao: đảm bảo chịu được sự khắc nghiệt của môi trường xung quanh
• Điện trở cao: vật liệu có tính chất này thì mới có thể ngăn dòng điện rò đi từ dây dẫn xuống đất
• Không có tạp chất: vật liệu không được lẫn xốp và tạp chất vì lúc này chúng sẽ không phát huy được tối đa hiệu quả.
• Tính chất điện và hóa học: vật liệu có hai tính chất này cần đảm bảo rằng chúng sẽ không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

Tầm quan trọng của vật liệu cách điện

• Dòng điện rất mạnh: dòng điện là nguyên nhân gây ra nhiều ca tử vong trên khắp thế giới mỗi năm. Vật liệu cách điện quan trọng là gì? Vâng để ngăn chặn những cái chết này cũng như bảo vệ nhà và doanh nghiệp khỏi bắt lửa. Nếu bị rò rỉ, nó sẽ chạy qua mặt đất và nếu có nước ở gần đó mà không gì có thể cản lại được. Lúc này, cơ thể người dù có cách đường dây điện vài bước thì vẫn bị giật, chúng còn dư năng lượng để giết mạng người. Vì vậy, hãy cảnh giác, tránh xa và đề phòng từ bước đầu tiên là áp dụng những chất cách điện.
• Trong nhiều trường hợp, dòng điện có năng lượng mạnh đến mức chất cách điện không thể cản: Một số vật liệu được coi là vật liệu cách nhiệt rất tuyệt vời cho đến khi chúng bị ướt, độ ẩm tích tụ từ mồ hôi hoặc chênh lệch nhiệt độ thực sự có thể ảnh hưởng đến đặc tính cách điện của nó. Điều này đúng với bất kỳ chất cách điện nào. Ví dụ, gỗ là một chất cách điện rất tốt. Trên thực tế, giấy đã từng được sử dụng để bảo vệ dây điện trong nhà của chúng ta. Tuy nhiên, khi có vấn đề với mái nhà và rò rỉ sẽ bùng phát, điều này sẽ làm hỏng giấy và gây ra hỏa hoạn.

Vật liệu cách điện phân chia theo 3 tính chất

• Theo thành phần hóa học sẽ được chia thành cách điện hữu cỡ, vô cơ.
• Theo vật lý lại có thể chia theo hướng vật liệu cách điện tự nhiên và cách điện tổng hợp
• Theo cấp chịu nhiệt thì chia làm 7 cấp
• Theo trạng thái vật lý: phân dựa trên vật liệu cách điện khí (bao gồm không khí, carbon dioxide, lưu huỳnh hexaflorua,…), cách điện lỏng (bao gồm dầu khoáng, dầu tổng hợp, dầu thực vật,…) và cách liệu rắn (bao gồm mica, nhựa, keo, vecni cách điện,…)

Vật liệu cách điện bằng khí

Vật liệu cách điện dạng lỏng

• Vật liệu cách nhiệt dầu khoáng. Dầu khoáng bao gồm dầu máy biến áp, dầu tụ điện, dầu cáp,…
• Vật liệu cách điện dầu tổng hợp. Dầu tổng hợp là một loại dầu cách điện được tổng hợp về mặt hóa học, chủ yếu là polybutene, dầu silicon methyl, dầu silicon benzyl,…

Vật liệu cách điện dạng rắn

• Giấy cách nhiệt: chủ yếu gồm hai loại là giấy sợi thực vật và giấy sợi tổng hợp. Giấy sợi thực vật có giấy cáp, giấy tụ điện, giấy cuộn,…, và giấy sợi tổng hợp có giấy sợi polyester, giấy sợi polyamide và giấy cách nhiệt tổng hợp có màng cách nhiệt.
• Sơn cách điện: được chia thành vecni ngâm tẩm, vecni tấm thép silicon, vecni phủ và vecni men tùy theo mục đích sử dụng. Trong số đó, sơn tấm thép silic chủ yếu được dùng để phủ bề mặt của tấm thép silic. Chúng có thể làm giảm tổn thất dòng điện xoáy lõi và tăng cường khả năng chống gỉ và ăn mòn.
• Sản phẩm mica: Các sản phẩm mica dùng để cách điện chủ yếu bao gồm băng mica và lá mica.

Các chất liệu phổ biến khi làm vật liệu cách điện

• Gỗ: Dẫn điện tốt trong môi trường có muối và độ ẩm. Được sử dụng thường xuyên trên các cấu trúc và bảng dẫn điện khác nhau.
• Silicat: Chủ yếu hiện diện trong chất cách điện. Nó có thể ở dạng nhôm silicat (trên sứ cứng) hoặc magie silicat (trên steatit hoặc forsterit). Trong trường hợp đầu tiên, nó hỗ trợ tốt cho dây dẫn nhiệt.
• Các dạng đất sét: Có thể là từ đất sét tự nhiên hoặc đất sét ổng hợp, được sử dụng làm cốt liệu trong vữa và bê tông. Chúng cải thiện khả năng cách điện và cách nhiệt trong những lĩnh vực xây dựng.
• Gốm oxit: Sẽ phát huy tác dụng trong môi trường cách điện bugi hoặc sử dụng ở nơi có nhiệt độ cao.
• Thủy tinh: Khả năng cách điện ở mức trung bình nhưng có ưu điểm là sẽ không hấp thu độ ẩm. Yếu tố khác khiến vật liệu này ít được chọn là do chúng dễ bị va đập và vỡ.

• Cao su. Tính linh hoạt của cao su mang lại cho nó một chức năng rất tuyệt vời, vì nó có xu hướng chịu được một lượng biến dạng lớn mà không bị gãy và trở lại hình dạng ban đầu. Cao su xốp cũng là một vật liệu cách nhiệt, do đó hoạt động như một chất cách âm.
• Gốm sứ: Gốm là một chất cách điện tốt với khả năng hấp thụ độ ẩm thấp và khả năng chống va đập cao. Nó thường được sử dụng trong ngành kỹ thuật điện.
• Oxit nhôm: Chất liệu này hay được ưu tiên sử dụng cho các bộ phận cách điện chống cháy và cách điện bugi.
• Nhựa: Có thể bao gồm những loại nhựa khác nhau như nhựa PVD, PE, XLPE. Đây là một trong những chất cách điện tốt vì sự liên kết chặt chẽ của các hạt cấu tạo nên nhựa làm cho các electron gần như không thể giải phóng được.

Lời kết