Các vật liệu chế tạo máy điện

1. Vật liệu dẫn điện

  • Dây quấn máy điện thường làm bằng đồng vì có điện trở suất nhỏ (ở 200C, ρCu = 0,0172 Ωmm2/m), ngoài ra còn dùng nhôm (ρAl = 0,0282 Ωmm2/m) và một số hợp kim khác.
  • Dây đồng và dây nhôm được chế tạo theo tiết diện tròn hoặc chữ nhật có bọc cách điện.
  • Khi có yêu cầu đặc biệt, người ta dùng các hợp kim của đồng, nhôm hoặc dùng thép.

Hình 1. Lõi dây đồng trong máy biến áp.

2. Vật liệu dẫn từ

  • Để chế tạo mạch từ của máy điện có từ thông biến đổi với tần số 50Hz hoặc 60Hz, người ta dùng các loại thép từ tính khác nhau nhưng chủ yếu là thép lá kỹ thuật điện, có hàm lượng silic khác nhau nhưng không quá 4,5% (2% – 4,5% silic) để hạn chế tổn hao do từ trễ và tăng điện trở của thép nhằm giảm tổn hao do dòng điện xoáy (dòng điện Foucault).
  • Mạch từ máy điện thường do các lá thép kỹ thuật dày từ (0,35 – 0,5)mm ghép lại (giảm dòng điện xoáy).
  • Lá thép kỹ thuật điện được chế tạo bằng phương pháp cán nóng hoặc cán nguội.

Hình 2. Phương pháp Thép cán nguội (Cold Roll Steel) và Thép cán nguội (Cold Roll Steel).

  • Phương pháp cán nguội cho độ từ thẩm cao hơn và tổn hao lõi (từ trễ, dòng Foucault) thấp hơn.
  • Để chế tạo mạch từ của máy điện có từ thông không đổi (không bị tổn hao từ trễ và dòng Foucault) ta dùng thép đúc, thép rèn.
  • Để chế tạo võ máy ta dùng gang vì dễ đúc.

3. Vật liệu cách điện

Hình 3. Dây cáp có vỏ bọc PVC bảo vệ lõi đồng bên trong.

– Để cách điện giữa các bộ phận mang điện với các bộ phận không mang điện người ta dùng vật liệu cách điện.

– Vật liệu cách điện phải có độ bền điện cao, độ dẫn nhiệt tốt, chịu ẩm, chịu được hóa chất và có độ bền cơ nhất định.

– Độ bền vững về nhiệt của chất cách điện bọc dây dẫn quyết định nhiệt độ cho phép của dây dẫn và do đó quyết định tải của nó.

– Khi máy làm việc, do tác động của nhiệt độ, chấn động và các tác động hóa lý khác, cách điện sẽ bị lão hóa, mất dần tính bền về điện và cơ.

– Cấp cách điện (Insulation Class):

  • Khi một máy điện được khởi động, nhiệt độ của nó sẽ bắt đầu tăng trên nhiệt độ của môi trường xung quanh.
  • Mỗi cấp cách điện có một độ tăng nhiệt độ cho phép. Khi cộng độ tăng nhiệt độ này với nhiệt độ môi trường (được qui định bởi nhà sản xuất, ví dụ hãng Seimen có tiêu chuẩn nhiệt độ của môi trường xung quanh là 400C) thì được nhiệt độ tối đa của dây quấn.
  • Giới hạn này được tính cho một điểm nóng ở tâm của các cuộn dây của máy điện.
  • Một động cơ hoạt động trên giới hạn của cấp cách điện sẽ làm giảm tuổi thọ trung bình của nó.
  • Khi nhiệt độ tăng quá nhiệt độ làm việc cho phép 8 – 100C thì tuổi thọ của vật liệu cách điện giảm đi một nửa.

Phần lớn cách điện trong máy điện ở thể rắn, gồm có:

  • Chất hữu cơ thiên nhiên: Giấy, vải.
  • Chất vô cơ: Mica, sợi thuỷ tinh,…
  • Chất tổng hợp.
  • Men, sơn cách điện.

Mica cách điện tốt nhưng đắt. Giấy rẽ nhưng dẫn nhiệt kém, dễ bị ẩm, cách điện kém.

– Căn cứ vào nhiệt độ cho phép người ta chia vật liệu cách điện ra các cấp sau đây:

Cấp cách điện Y A E B F H
Nhiệt độ tối đa cho phép (0C) 90 105 120 130 155 180

– Một số cấp cách điện cần lưu ý:

  • Cấp A: θ = 1050, gồm vải, tơ, giấy và các chất hữu cơ tương tự, được tẩm hoặc bọc sơn emay hoặc nhúng vào dầu.
  • Cấp B: θ = 1300, gồm meca, sợi thủy tinh.
  • Cấp H: θ = 1800, gồm silicon, sợi thủy tinh, amiant phối hợp với chất kết dính.

4. Vật liệu kết cấu

Dùng để chế tạo các bộ phận và chi tiết truyền động, kết cấu của máy: trục, ổ trục, vỏ máy, nắp máy… thường bằng gang, thép, kim loại màu, hợp kim, các vật liệu bằng chất dẻo.

Hình 4. Cấu tạo của một động cơ cảm ứng ba pha.