Giáo trình môn Vật liệu điện ngành Điện công nghiệp - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp năm 2017

Giáo trình vật liệu điện cho nghề điện công nghiệp tại trường cao đẳng nghề Đồng Tháp cung cấp kiến thức chuyên sâu và ứng dụng thực tiễn.

• Trường học: Trường Cao Đẳng Nghề Đồng Tháp
• Chuyên ngành: Điện Công Nghiệp
• Đề tài: Giáo Trình Vật Liệu Điện Ngành Điện Công Nghiệp
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Đồng Tháp

Mục lục chi tiết

• 1.1. Sự quan hệ theo trình tự học nghề
• 1.2. Các hình thức học tập chính trong môn học
• 1.3. Yêu cầu về đánh giá hoàn thành môn học
• 1.4. Khái niệm về vật liệu điện
• 1.5. Phân loại vật liệu điện, vật liệu cách điện
• 1.6. Khái niệm về vật liệu cách điện. Phân loại vật liệu cách điện. Tính chất chung của vật liệu cách điện. Tính chất vật liệu cách điện. Hư hỏng thường gặp. Một số vật liệu cách điện thông dụng
• 1.7. Bài 3: Vật liệu dẫn điện
• 1.8. Khái niệm về vật liệu dẫn điện. Tính chất của vật liệu dẫn điện. Hư hỏng thường gặp. Tính chất vật liệu dẫn điện. Một số vật liệu dẫn điện thông dụng
• 1.9. Bài 4: Vật liệu dẫn từ
• 1.9.1. Khái niệm về vật liệu dẫn từ
• 1.9.2. Tính chất vật liệu dẫn từ
• 1.9.3. Hư hỏng thường gặp. Một số vật liệu dẫn từ thông dụng
• 1.10. Trả lời các câu hỏi ôn tập
• 1.11. Các thuật ngữ chuyên môn
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Vật Liệu Điện Ngành Điện Công Nghiệp

Giáo trình Vật liệu điện ngành điện công nghiệp là một phần quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ thuật điện. Nó cung cấp kiến thức cơ bản về các loại vật liệu điện, tính chất và ứng dụng của chúng trong thực tiễn. Mục tiêu của giáo trình này là giúp sinh viên nắm vững các khái niệm cơ bản và ứng dụng của vật liệu điện trong ngành điện công nghiệp.

1.1. Khái niệm về Vật liệu điện trong ngành điện công nghiệp

Vật liệu điện là những chất liệu được sử dụng để chế tạo các thiết bị điện, máy móc điện và dây dẫn. Chúng bao gồm vật liệu dẫn điện, cách điện và vật liệu điện từ.

1.2. Vai trò của Vật liệu điện trong công nghiệp

Vật liệu điện đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu suất của các thiết bị điện. Chúng giúp truyền tải điện năng một cách hiệu quả và an toàn.

II. Các thách thức trong việc lựa chọn Vật liệu điện

Việc lựa chọn vật liệu điện phù hợp là một thách thức lớn trong ngành điện công nghiệp. Các yếu tố như tính chất vật lý, hóa học và chi phí đều ảnh hưởng đến quyết định này. Đặc biệt, việc đảm bảo an toàn và hiệu suất trong quá trình sử dụng là rất quan trọng.

2.1. Tính chất vật lý và hóa học của Vật liệu điện

Tính chất vật lý như độ dẫn điện, độ bền cơ học và tính chất hóa học của vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ bền của thiết bị điện.

2.2. Chi phí và hiệu quả kinh tế trong lựa chọn Vật liệu điện

Chi phí của vật liệu điện là một yếu tố quan trọng trong quyết định lựa chọn. Cần cân nhắc giữa chi phí và hiệu quả kinh tế để đảm bảo tính khả thi của dự án.

III. Phương pháp phân loại Vật liệu điện

Phân loại vật liệu điện giúp dễ dàng trong việc lựa chọn và ứng dụng. Các phương pháp phân loại dựa trên tính chất vật lý, hóa học và ứng dụng thực tiễn của chúng.

3.1. Phân loại theo tính chất điện

Vật liệu điện được phân loại thành vật liệu dẫn điện, cách điện và vật liệu điện từ. Mỗi loại có những ứng dụng riêng trong ngành điện công nghiệp.

3.2. Phân loại theo nguồn gốc và cấu trúc

Vật liệu điện có thể được phân loại theo nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, cũng như theo cấu trúc phân tử của chúng.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Vật liệu điện trong ngành điện công nghiệp

Vật liệu điện được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của ngành điện công nghiệp. Từ việc chế tạo dây dẫn, thiết bị điện đến các hệ thống điện năng lượng tái tạo.

4.1. Ứng dụng trong thiết bị điện

Vật liệu điện được sử dụng để chế tạo các thiết bị điện như máy biến áp, động cơ điện và các thiết bị điện tử khác.

4.2. Ứng dụng trong hệ thống điện năng lượng tái tạo

Vật liệu điện cũng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống điện năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió, giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ bền của hệ thống.

V. Kết luận và tương lai của Vật liệu điện trong ngành điện công nghiệp

Vật liệu điện sẽ tiếp tục phát triển và đóng vai trò quan trọng trong ngành điện công nghiệp. Sự tiến bộ trong công nghệ vật liệu sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành này.

5.1. Xu hướng phát triển vật liệu điện

Các nghiên cứu hiện nay đang tập trung vào việc phát triển các vật liệu điện mới với tính năng vượt trội hơn, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành điện công nghiệp.

5.2. Tác động của công nghệ mới đến Vật liệu điện

Công nghệ mới như công nghệ nano và vật liệu thông minh sẽ có tác động lớn đến việc phát triển và ứng dụng vật liệu điện trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: VẬT LIỆU ĐIỆN NGÀNH, NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số: 257 /QĐ-TCĐN-ĐT ngày 13 tháng 7 năm 2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 Môc lôc tt Néi dung Trang 1. S¬ ®å quan hÖ theo tr×nh tù häc nghÒ 6 5. C¸c h×nh thøc häc tËp chÝnh trong m«n häc 7 6. Yªu cÇu vÒ ®¸nh gi¸ hoµn thµnh m«n häc 7 7.

kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu ®iÖn 9 8. Ph©n lo¹i vËt liÖu ®iÖn. vËt liÖu c¸ch ®iÖn 20 11. Kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu c¸ch ®iÖn.

Ph©n lo¹i vËt liÖu c¸ch ®iÖn. TÝnh chÊt chung cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn. TÝnh chän vËt liÖu c¸ch ®iÖn. H­ háng th­êng gÆp.

Mét sè vËt liÖu c¸ch ®iÖn th«ng dông. Bµi 3: vËt liÖu dÉn ®iÖn 57 19. Kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu dÉn ®iÖn. TÝnh chÊt cña vËt liÖu dÉn ®iÖn.

H­ háng th­êng gÆp. TÝnh chän vËt liÖu dÉn ®iÖn. Mét sè VËt liÖu dÉn ®iÖn th«ng dông 70 24. Bµi 4: VËt liÖu dÉn tõ 96 25.1 Kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu dÉn tõ.2 TÝnh chÊt vËt liÖu dÉn tõ 97 27.3 H­ háng th­êng gÆp.4 Mét sè vËt liÖu dÉn tõ th«ng dông.

Tr¶ lêi c¸c c©u hái «n tËp 122 30. C¸c thuËt ng÷ chuyªn m«n 139 31. Tµi liÖu tham kh¶o 140 Giíi thiÖu vÒ m«n häc VÞ trÝ, ý nghÜa, vai trß m«n häc: VËt liÖu kü thuËt ®iÖn gäi t¾t lµ "VËt liÖu ®iÖn " lµ mét m«n häc c¬ së trong ch­¬ng tr×nh ®µo t¹o c¸n bé kü thuËt ngµnh ®iÖn víi thêi l­îng tïy theo cÊp bËc häc vµ nhu cÇu cña c¸c ngµnh kh¸c nhau. - Khèi l­îng kiÕn thøc cña m«n häc "VËt liÖu ®iÖn" rÊt lín, song víi môc tiªu vµ yªu cÇu ®µo t¹o cña bËc c«ng nh©n lµnh nghÒ cho nªn cuèn gi¸o tr×nh nµy chØ tr×nh bµy ng¾n gän c¸c vÊn ®Ò chÝnh sau: - Nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ vËt liÖu dÉn ®iÖn, vËt liÖu c¸ch ®iÖn vµ vËt liÖu dÉn tõ.

Nh÷ng øng dông chñ yÕu cña vËt liÖu ®iÖn trong thiÕt bÞ, m¸y ®iÖn, khÝ cô ®iÖn vµ trong c¸c lÜnh vùc truyÒn t¶i, ph©n phèi vµ sö dông ®iÖn. - M«n häc nµy ph¶i häc tr­íc m«n häc khÝ cô ®iÖn vµ sau khi häc xong c¸c m«n häc An toµn lao ®éng; §iÖn kü thuËt, VÏ ®iÖn, §o l­êng ®iÖn. Môc tiªu cña m«n häc: Sau khi hoµn tÊt m«n häc nµy, häc viªn cã n¨ng lùc: - NhËn d¹ng ®­îc c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn th«ng dông. - Ph©n lo¹i ®­îc c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn th«ng dông.

- Tr×nh bµy ®­îc ®Æc tÝnh cña c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn. - Sö dông thµnh th¹o c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn. - X¸c ®Þnh ®­îc c¸c d¹ng vµ nguyªn nh©n g©y h­ háng ë vËt liÖu ®iÖn. - TÝnh chän, thay thÕ vËt liÖu ®iÖn.

Môc tiªu thùc hiÖn cña m«n häc: Häc xong m«n häc nµy, häc viªn cã n¨ng lùc: - NhËn d¹ng ®­îc c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn th«ng dông theo tiªu chuÈn ®· nªu trong néi dung bµi ®· häc. - Ph©n lo¹i ®­îc c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn th«ng dông theo néi dung bµi ®· häc. - Tr×nh bµy ®­îc ®Æc tÝnh cña c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn theo néi dung bµi ®· häc. - Sö dông thµnh th¹o c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn ®óng tiªu chuÈn kü thuËt.

- X¸c ®Þnh ®­îc c¸c d¹ng nguyªn nh©n g©y h­ háng ë vËt liÖu ®iÖn trªn c¬ së c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt. - TÝnh chän,thay thÕ vËt liÖu ®iÖn ®óng yªu cÇu kü thuËt. Néi dung chÝnh cña m«n häc: §Ó thùc hiÖn môc tiªu bµi häc nµy, néi dung bao gåm: - Kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu ®iÖn. - VËt liÖu c¸ch ®iÖn.

- VËt liÖu dÉn ®iÖn. - VËt liÖu dÉn tõ. 2 S¬ ®å quan hÖ theo tr×nh tù häc nghÒ m¸y ®IÖn -17 cung cÊp ®IÖn 1 - 19 vÏ kt c¬ khÝ- 10 q -d©y m¸y ®IÖn -18 kü thuËt nguéi - 12 trang bÞ ®IÖn 1 - 21 §ÇU VµO kü thuËt ®IÖn - 08 kü thuËt sè - 25 vËt liÖu ®IÖn -13 k-thuËt c¶m biÕn - 24 C¸c m«n häc chung khÝ cô ®IÖn - 14 ChÝnh trÞ - 01 ®IÖn tö øng dông - 23 ®o lêng ®IÖn 1 - 16 PH¸P LUËT - 02 kt l¾p ®Æt ®IÖn - 20 THÓ CHÊT - 03 vÏ ®IÖn - 11 t-h trang bÞ ®IÖn 1 - 22 Q. phßNG - 04 ®IÖn tö c¬ b¶n - 09 TIN HäC - 05 thiÕt bÞ ®IÖn gd - 15 ANH V¡N - 06 Mét m«-®un bæ trî Ghi chó: - M«n häc VËt liÖu ®iÖn häc sau c¸c m«n häc An toµn lao ®éng; Kü thuËt ®iÖn, VÏ ®iÖn, §o l­êng ®iÖn vµ häc tr­íc m«n häc khÝ - M«n häc VËt liÖu ®iÖn lµ lµ m«n häc chuyªn ngµnh c¬ b¶n vµ b¾t buéc.

Mäi häc viªn ph¶i häc vµ ®¹t kÕt qu¶ chÊp nhËn ®­îc kÕt thóc nh­ ®· ®Æt ra trong ch­¬ng tr×nh ®µo t¹o. - Nh÷ng häc viªn qua kiÓm tra vµ thi mµ kh«ng ®¹t ph¶i thu xÕp cho häc l¹i nh÷ng phÇn ch­a ®¹t ngay vµ ph¶i ®¹t ®iÓm chuÈn m« ®un tiÕp theo. - Häc viªn, khi chuyÓn tr­êng, chuyÓn ngµnh.nÕu ®· häc ë mét c¬ së ®µo t¹o kh¸c råi th× ph¶i xuÊt tr×nh giÊy chøng nhËn; Trong s¸t h¹ch l¹i. 3 C¸c h×nh thøc häc tËp chÝnh trong m«n häc Ho¹t ®éng 1: Häc trªn líp: - Kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu ®iÖn.

- VËt liÖu c¸ch ®iÖn. - VËt liÖu dÉn ®iÖn. - VËt liÖu dÉn tõ. Ho¹t ®éng 2: Tù nghiªn cøu c¸c tµi liÖu liªn quan ®Õn lÜnh vùc vËt liÖu ®iÖn.

- C¸c kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu ®iÖn. - C«ng dông, ®Æc tÝnh kü thuËt cña c¸c lo¹i vËt liÖu dÉn ®iÖn, vËt liÖu c¸ch ®iÖn, vËt liÖu dÉn tõ. - C¸ch sö dông, tÝnh chän vµ thay thÕ c¸c lo¹i vËt liÖu nãi trªn. Ho¹t ®éng 3: Thùc hµnh t¹i x­ëng ®iÖn: - NhËn d¹ng c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn.

- Chän c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn. - X¸c ®Þnh c¸c h­ háng, nguyªn nh©n g©y ra h­ háng. - Söa ch÷a/thay thÕ c¸c vËt liÖu h­ háng trong thiÕt bÞ. Yªu cÇu vÒ ®¸nh gi¸ hoµn thµnh m«n häc Lý thuyÕt:  Bµi kiÓm tra 1: Thêi l­îng 30 phót.

§¸nh gi¸ møc ®é tiÕp thu cña häc viªn vÒ c¸c kiÕn thøc: - C¸c kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu ®iÖn. - C«ng dông, ®Æc tÝnh kü thuËt cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn. - C¸ch sö dông, tÝnh chän vµ thay thÕ vËt liÖu c¸ch ®iÖn.  Bµi kiÓm tra 2: Thêi l­îng 30 phót.

§¸nh gi¸ møc ®é tiÕp thu cña häc viªn vÒ c¸c kiÕn thøc: - C«ng dông, ®Æc tÝnh kü thuËt cña vËt liÖu dÉn ®iÖn. - C«ng dông, ®Æc tÝnh kü thuËt cña vËt liÖu dÉn tõ. - C¸ch sö dông, tÝnh chän vµ thay thÕ vËt liÖu nãi trªn. 4  Bµi kiÓm tra 3: (Thùc hµnh): Thêi l­îng 60 phót.

§¸nh gi¸ kü n¨ng cña häc viªn vÒ: - NhËn d¹ng c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn. - Chän c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn. - X¸c ®Þnh c¸c h­ háng, nguyªn nh©n g©y ra h­ háng. Häc viªn ph¶i ph¸t hiÖn ®­îc tõ hai ®Õn ba sai lçi vµ söa ch÷a/thay thÕ c¸c vËt liÖu h­ háng trong thiÕt bÞ.

 Bµi kiÓm tra 4: KiÓm tra kÕt thóc m«n häc: Thêi l­îng (45 - 60) phót: Gåm 2 phÇn: - Lý thuyÕt: §¸nh gi¸ kÕt qu¶ tiÕp thu cña c¶ m«n häc bao gåm tÊt c¶ c¸c ý träng t©m. - Thùc hµnh: Nh»m ®¸nh gi¸ c¸c kü n¨ng cña häc viªn vÒ ph¸t hiÖn sai lçi, nguyªn nh©n g©y lçi vµ söa ch÷a thay thÕ c¸c vËt liÖu ®iÖn trong c¸c tr­êng hîp x¸c ®Þnh.  Bµi kiÓm tra nµy cã thÓ thùc hiÖn t¹i x­ëng, gi¸o viªn giao cho häc viªn c¸c thiÕt bÞ hoÆc m¹ch ®iÖn cã lçi. Häc viªn t×m nguyªn nh©n g©y ra lçi, x¸c ®Þnh vµ söa ch÷a lçi / thay thÕ.

 HoÆc gi¸o viªn giao cho häc viªn thiÕt bÞ cña doanh nghiÖp (hoÆc ®Õn doanh nghiÖp) ®Ó b¶o d­ìng, söa ch÷a. Qua viÖc söa ch÷a thùc tÕ gi¸o viªn ®¸nh gi¸ tr×nh ®é cña häc viªn. 5 Bµi 1 kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu ®iÖn M· bµi: CIE 01 13 01 Giíi thiÖu: VËt liÖu ®iÖn cã vai trß rÊt to lín trong c«ng nghiÖp ®iÖn. §Ó thÊy râ ®­îc b¶n chÊt c¸ch ®iÖn hay dÉn ®iÖn cña c¸c lo¹i vËt liÖu, chóng ta cÇn hiÓu nh÷ng kh¸i niÖm vÒ cÊu t¹o cña vËt liÖu còng nh­ sù h×nh thµnh c¸c phÇn tö mang ®iÖn trong vËt liÖu.

Bªn c¹nh ®ã chóng ta còng cÇn n¾m râ vÒ nguån gèc, c¸ch ph©n lo¹i c¸c lo¹i vËt liÖu ®ã nh­ thÕ nµo ®Ó tiÖn lîi cho qu¸ tr×nh lùa chän vµ sö dông sau nµy. Néi dung bµi häc nµy nh»m trang bÞ cho häc viªn nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n trªn nh»m gióp cho häc viªn cã nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n ®Ó häc tËp nh÷ng bµi häc sau cã hiÖu qu¶ h¬n. Môc tiªu thùc hiÖn: Häc xong bµi häc nµy, häc viªn cã n¨ng lùc:  NhËn d¹ng c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn, ®¹t chÝnh x¸c 90% trong mäi tr­êng hîp.  Ph©n lo¹i c¸c lo¹i vËt liÖu ®iÖn cã trong x­ëng tr­êng, ®¹t chÝnh x¸c 90% theo c¸ch ph©n lo¹i do gi¸o viªn ®­a ra.

Néi dung chÝnh: 1. Kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu ®iÖn. Ph©n lo¹i vËt liÖu ®iÖn. Theo c«ng dông.

Theo nguån gèc. Theo tr¹ng th¸i vËt thÓ. 6 Ho¹t ®éng 1: Häc trªn líp 1. Kh¸i niÖm vÒ vËt liÖu ®iÖn: 1.

Kh¸i niÖm: TÊt c¶ nh÷ng vËt liÖu dïng ®Ó chÕ t¹o m¸y ®iÖn, khÝ cô ®iÖn, d©y dÉn hoÆc nh÷ng vËt liÖu dïng lµm phô kiÖn ®­êng d©y, ®­îc gäi chung lµ vËt liÖu ®iÖn. Nh­ vËy vËt liÖu ®iÖn bao gåm: VËt liÖu dÉn ®iÖn, vËt liÖu c¸ch ®iÖn, vËt liÖu dÉn tõ. §Ó thÊy ®­îc b¶n chÊt dÉn ®iÖn hay c¸ch ®iÖn cña vËt liÖu, chóng ta cÇn hiÓu kh¸i niÖm vÒ cÊu t¹o vËt liÖu còng nh­ sù h×nh thµnh c¸c phÇn tö mang ®iÖn trong vËt liÖu. CÊu t¹o nguyªn tö cña vËt liÖu: Nh­ chóng ta ®· biÕt, mäi vËt chÊt ®­îc cÊu t¹o tõ nguyªn tö vµ ph©n tö.

Nguyªn tö lµ phÇn tö c¬ b¶n cña vËt chÊt. Theo m« h×nh nguyªn tö cña Bor, nguyªn tö ®­îc cÊu t¹o bëi h¹t nh©n mang ®iÖn tÝch d­¬ng vµ c¸c ®iÖn tö (ªlªctron e) mang ®iÖn tÝch ©m chuyÓn ®éng xung quanh h¹t nh©n theo quü ®¹o nhÊt ®Þnh. H¹t nh©n nguyªn tö ®­îc t¹o nªn tõ c¸c h¹t pr«ton vµ n¬tron. N¬tron lµ c¸c h¹t kh«ng mang ®iÖn tÝch cßn pr«ton cã ®iÖn tÝch d­¬ng víi sè l­îng b»ng Zq.

Trong ®ã: Z: sè l­îng ®iÖn tö cña nguyªn tö ®ång thêi còng lµ sè thø tù cña nguyªn tè ®ã ë trong b¶ng tuÇn hoµn Men®ªlªÐp. q: ®iÖn tÝch cña ®iÖn tö e (qe=1,601. Pr«ton cã khèi l­îng b»ng 1,67.10-27 kg, ªlªctron (e) cã khèi l­îng b»ng 9,1. ë tr¹ng th¸i b×nh th­êng nguyªn tö ®­îc trung hßa vÒ ®iÖn, tøc lµ trong nguyªn tö cã tæng c¸c ®iÖn tÝch d­¬ng cña h¹t nh©n b»ng tæng c¸c ®iÖn tÝch ©m cña c¸c ®iÖn tö.