Điện trở cách điện của dây dẫn

TẠI SAO CÁC DÂY CÁP PHẢI ĐƯỢC CÁCH ĐIỆN? MỘT GIỚI THIỆU

Ngoại trừ các cáp truyền tải điện đặt trên các cột điện, hầu hết các loại cáp đang được sử dụng ngày nay đều được cách điện. Mức độ hoặc trị số điện trở cách điện của một cáp phụ thuộc vào mục đích mà cáp đó được thiết kế. Ngoài việc tiết kiệm năng lượng không bị thất thoát hoặc tản ra môi trường xung quanh, một lý do quan trọng khiến cáp phải được cách điện là để bảo vệ chúng ta khỏi nguy hiểm bị điện giật.

Điện trở cách điện của dây dẫn

Điện rất nguy hiểm. Chạm phải lần đầu tiên có thể là lần cuối cùng và nó không bao giờ cho thêm cơ hội nào. Chỉ chạm nhẹ vào một sợi cáp mang dòng điện cũng có thể dẫn đến tai nạn chết người. Cơ thể chúng ta dẫn điện một phần. Khi cơ thể chúng ta tiếp xúc với một vật dẫn điện mang dòng điện, dòng điện sẽ có xu hướng chảy từ vật dẫn sang cơ thể chúng ta. Cơ thể chúng ta là một vật dẫn điện một phần nên sẽ không thể dẫn trọn vẹn dòng điện. Khi dòng điện quá lớn so với khả năng chịu đựng của cơ thể, nó sẽ giết chết người đó.

Để tránh loại tai nạn này trong nhà, cần thiết phải bọc cách điện cho các dây cáp. Lớp cách điện ngăn chặn rò rỉ dòng điện cũng như ngăn dòng điện tiếp cận chúng ta, qua đó bảo vệ chúng ta không bị điện giật.

VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN LÀ GÌ?

Vật liệu cách điện là một chất hoặc vật liệu không dẫn nhiệt hoặc điện. Vật liệu cách điện không dẫn nhiệt hoặc điện vì chúng không có electron tự do chuyển động. Các vật dẫn được coi là được cách điện khi chúng được bọc bởi các vật liệu cách điện như PVC, v.v. Quá trình này được gọi là cách điện. Lớp cách điện xung quanh vật dẫn ngăn năng lượng điện và tín hiệu thoát ra môi trường xung quanh.

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ LÊN VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN

Tăng nhiệt độ làm tăng điện trở ở các vật dẫn trong khi làm giảm điện trở ở các chất bán dẫn cũng như vật liệu cách điện. Tăng nhiệt độ có thể biến một chất bán dẫn thành một chất dẫn tốt, một chất cách điện thành một chất bán dẫn.

ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN CỦA CÁP

Lõi dẫn của cáp được bọc một lớp cách điện có độ dày thích hợp để tránh rò rỉ dòng điện. Độ dày của bất kỳ cáp nào phụ thuộc vào mục đích thiết kế của nó. Đường dẫn rò dòng điện trong cáp như vậy là hướng kính. Điện trở hay sự cản trở của lớp cách điện đối với dòng điện cũng có hướng kính dọc theo toàn bộ chiều dài.

Đối với một cáp có một lõi dẫn có bán kính r1, bán kính vỏ trong r2, chiều dài l và độ dẫn điện của vật liệu cách điện ρ, chu vi của lõi dẫn là 2πrl. Độ dày của lớp cách điện sẽ là dr.

  • Rins = ρdr/2πrl

Khi tích phân, ta có:

  • Rins = ρ/2πl[loge r2 /r2 ]

Rins tỷ lệ nghịch với 1/l, trái ngược với R = ρl. Trong đó ρ (rho) là một hằng số gọi là điện trở suất. Có một số loại cáp có nhiều hơn một lớp cách điện và hơn một lõi. Dây chính ở giữa đóng vai trò là dây dẫn chính. Các lõi khác đóng vai trò nối đất và ngăn sóng điện từ và bức xạ thoát ra khỏi cáp. Nó đóng vai trò như một lá chắn. Các loại cáp thuộc danh mục này là cáp đồng trục.

Cáp đồng trục dẫn tín hiệu điện bằng lõi dẫn bên trong (lõi dẫn trong hoặc chính có thể là bất kỳ vật dẫn tốt nào nhưng đồng thường được ưu tiên do có điện trở suất thấp, đồng cũng có thể được mạ) được bao bọc trong vỏ PVC. Trước vỏ PVC ngoài cùng, có hai hoặc nhiều lớp cách điện khác với giữa chúng là lá nhôm hoặc sợi đồng. Các cáp được bảo vệ khỏi môi trường bên ngoài nhờ vỏ PVC ngoài cùng. Trong khi điện áp được truyền qua lõi dẫn bên trong, lá chắn hoặc vỏ hầu như không có điện áp truyền qua.

Ưu điểm của thiết kế đồng trục là trường điện và từ được giới hạn trong lớp điện môi với ít rò rỉ ra ngoài lớp chắn. Do mức độ cách điện trong cáp ngăn các trường điện từ và bức xạ bên ngoài xâm nhập vào bên trong nên tránh được nhiễu. Vì các dây dẫn có đường kính lớn có điện trở nhỏ hơn nên sẽ ít rò rỉ trường điện từ hơn. Điều tương tự cũng xảy ra với các cáp có nhiều lớp cách điện hơn. Biết rằng các tín hiệu yếu dễ bị gián đoạn bởi ít nhiễu, các cáp có nhiều lớp cách điện luôn là lựa chọn tốt để truyền các tín hiệu đó.

CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁP CÁCH ĐIỆN

Lưu ý rằng điện trở cách điện của cáp được xác định bởi mục đích thiết kế của nó, có một số yếu tố mà một kỹ sư cần xem xét trước khi thiết kế cáp. Cáp đồng trục sẽ cần nhiều lớp cách điện hơn vì cáp không chỉ ngăn rò điện mà còn bẫy bức xạ điện từ. Cách điện từ một lớp đến hai, ba hoặc bốn lớp. Cáp được thiết kế cho các mục đích khác nhau.

Dưới đây là một số đặc điểm mà cáp cách điện có:

Cáp chịu nhiệt Điện trở cách điện cao Chịu được cắt, rách và mài mòn tốt Tính chất cơ học và điện tốt hơn Chống dầu, dung môi và hóa chất Chịu được ozone và thời tiết.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Press ESC to close