Обмотка двигателя. Алюминий и медь.

Алюминиевые обмоточные провода для электрических машин и аппаратов.

В последнее время в России и за рубежом получили распространение провода, содержащие алюминиевую жилу. В основном их используют для электрических машин малой мощности. В частности, в продаже появились насосы вибрационного типа,  в которых используются алюминиевые провода.

В связи с этим, у многих потребителей возникают сомнения по поводу их применения, не скажется ли замена меди на алюминий на сроке службы и надежности насосов, так как для электрической техники промышленного и бытового применения использовались в основном медные обмоточные провода марки ПЭТВ (температурный индекс 130° C) и ПЭТ- 155 (температурный индекс 155°С) с эмалевой полиэфирной или полиэфиримидной изоляцией. Данные провода хорошо себя зарекомендовали, обеспечивая высокую механическую и температурную стойкость, а попытка использования алюминиевых проводов в электрических машинах уже была и не прижилась.

Действительно, в шестидесятые годы прошлого столетия производилась электрическая техника малой и средней мощности (до 30 кВт) с применением алюминиевого провода, однако, из-за недостаточной оснащенности технологического процесса нанесения изоляции на алюминиевую жилу такая техника имела низкую надежность, и ее производство было прекращено.

Низкая надежность эмалевых алюминиевых проводов объяснялась тем, что из-за наличия на поверхности алюминия окисной пленки, адгезия эмали к проводу была нестабильной и недостаточной, кроме того, недостаточно была изучена физика «старения» эмальпроводов. Как показали исследования, в ходе «старения» эмали окислительные процессы, которые были присущи хлопчатобумажным покрытиям — правило десяти градусов, не являлись определяющими. Оказалось, на надежность эмалевого покрытия в первую очередь влиял термоудар — резкие изменения температуры в процессе пусков, реверсов. Из-за разности коэффициента теплового расширения провода и эмали возникали микротрещины, которые при длительном воздействии температурных колебаний («температурной пилы») приводили к отказу обмотки.

Учитывая эти недостатки, производители обмоточных проводов активно работали над этой проблемой, совершенствуя технологию производства, разработали специальные эмали, которые смогли обеспечить высокую надежность алюминиевых обмоток в процессе всего срока эксплуатации.

Производителям алюминиевых обмоточных проводов удалось достичь показателей надежности на уровне проводов, содержащих медную жилу. С целью обеспечения высокой адгезии эмалевой изоляции к алюминиевому проводу была применена специальная технология нанесения на его поверхность под высоким давлением тонкого медного слоя, которая обеспечила не только высокую адгезию и прочность эмалевой изоляции, но в дальнейшем при осуществлении соединения проводов возможность применять обычные методы пайки или опрессовки без ухудшения контактных свойств.

Основным недостатком медных проводов является повышенная жесткость, появляющаяся в процессе волочения. Чтобы избавиться от нее, перед нанесением изоляции провода отжигают, однако, нет четкого критерия и способа регламентирования «жесткости», поэтому зачастую жесткие провода попадают в производство, что делает процесс изготовления обмоток более трудоемким, увеличивает воздействие на провод в процессе обмоточных операций — всыпки обмотки в паз, формовки, бандажировки и пр. Все это приводит к появлению так называемых «скрытых дефектов» и снижению надежности изделия в целом. Алюминиевые провода этим недостатком не обладают и поэтому более технологичны.

Следует отметить, что при изготовлении электротехники большой мощности применение алюминиевого провода требует полной переработки конструкции и дополнительных исследований.

Многие предприятия России и за рубежом стали активно применять алюминиевые обмоточные провода для изготовления электрической техники малой мощности. Например, Ярославский завод «Красный Маяк» — один из основных в стране производителей вибраторов широкой номенклатуры, в течение 3-х лет применяет алюминиевые обмоточные провода и не имеет нареканий потребителей.

Надо отметить, что алюминиевый провод успешно выдерживает высокие вибрационные и электродинамические нагрузки. Учитывая, что удельный вес алюминия почти в три раза меньше меди, энергия виброударных нагрузок на алюминиевые провода меньше, чем для медных при всех прочих равных воздействиях.

Поэтому алюминиевые провода с успехом должны применяться и уже активно применяются в изделиях, имеющих повышенные вибрационные воздействия (транспорт, насосы вибрационного типа и т. п.), и опыт эксплуатации говорит о том, что их применение играет положительную роль в увеличении надежности и срока службы изделий.

Л. Макаров
доктор технических наук,
действительный член РАЭН
лауреат премии Правительства в области науки и техники.
Главный конструктор, разработавший современные асинхронные электродвигатели, выпускаемые ведущими заводами России.

Эта продукция может вас заинтересовать: