Kwalifikacja: ELE.01 - Montaż i obsługa maszyn i urządzeń elektrycznych
Zawód: Elektromechanik
Kategorie: Maszyny i urządzenia elektryczne Materiały i narzędzia
Z jakiego stopu najczęściej jest wykonane uzwojenie wirnika w silniku przedstawionym na rysunku?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Dobra odpowiedź, bo uzwojenie wirnika w popularnych silnikach klatkowych najczęściej wykonuje się właśnie ze stopu aluminium z cynkiem. To rozwiązanie jest powszechnie stosowane w silnikach indukcyjnych typu klatkowego, które królują w przemyśle i wielu urządzeniach. Aluminium z niewielkim dodatkiem cynku pozwala uzyskać dobre własności przewodzące, a przy tym jest lekkie i zdecydowanie tańsze niż miedź. Taka konstrukcja umożliwia produkcję wirników metodą odlewania ciśnieniowego, co znacznie upraszcza proces technologiczny i obniża koszty. W praktyce, przy seryjnej produkcji silników asynchronicznych, uzwojenia aluminiowe są znacznie częstsze niż miedziane, właśnie ze względu na ich opłacalność i niezawodność. Aluminium z cynkiem ma też dobrą odporność na utlenianie, co wydłuża żywotność wirnika w typowych warunkach eksploatacji. W branżowych normach jak PN-EN 60034 można znaleźć potwierdzenie tej praktyki. Warto dodać, że w silnikach większej mocy czasem spotyka się jeszcze czyste aluminium lub wręcz miedź, ale dominuje jednak tańszy i prostszy stop aluminium z cynkiem. Z mojego doświadczenia, takie rozwiązanie jest optymalne dla większości aplikacji przemysłowych, gdzie kluczowe są koszty i niezawodność.
Wielu osobom wydaje się, że uzwojenia wirnika w silnikach elektrycznych powstają z miedzi, bo ten metal kojarzy się z najlepszym przewodnictwem. To prawda, że miedź ma świetne parametry elektryczne i rzeczywiście bywa stosowana, ale najczęściej w specjalistycznych silnikach dużej mocy lub tam, gdzie kluczowa jest wysoka sprawność, a koszt ma drugorzędne znaczenie. Dodatek niklu czy cyny do miedzi nie jest typowym wyborem, bo te stopy są po prostu drogie i zbyt rzadkie w masowej produkcji – ich zastosowanie rezerwuje się raczej dla specyficznych rozwiązań, np. w nietypowych warunkach pracy. Często myli się też przeznaczenie żelaza z kobaltem – te materiały robią furorę jako blachy magnetyczne w stojanie czy wirniku, bo poprawiają własności magnetyczne, ale nie mają nic wspólnego z przewodzeniem prądu w uzwojeniu klatki wirnika. W praktyce uzwojenie klatki w typowych silnikach klatkowych to odlew aluminiowy, czasem z niewielkim dodatkiem cynku, który ułatwia proces technologiczny i poprawia wytrzymałość mechaniczną. Aluminium z cynkiem to kompromis – trochę gorsze przewodnictwo niż w miedzi, ale za to ogromna oszczędność na masie i kosztach. Częstym błędem jest myślenie, że stalowe czy żelazne uzwojenia byłyby praktyczniejsze – niestety, przewodnictwo żelaza jest za słabe na ten cel. Tak naprawdę, w większości podręczników czy wytycznych branżowych, np. według normy PN-EN 60034, sam stop aluminium z cynkiem podaje się jako podstawę dla klatki wirnika. To rozwiązanie po prostu najlepiej sprawdza się w przemyśle, zwłaszcza w silnikach asynchronicznych, gdzie liczą się koszty, masa i prostota wykonania.