2.1 Електротехнічні сталі

Кристалічна решітка електротехнічної сталі представляє собою сукупність кристалів, кожен з яких володіє анізотропією, тобто він неоднаково намагнічується уздовж різних кристалографічних напрямів, що, у свою чергу, значно впливає на магнітні властивості сталі. У залежності від способів прокату електротехнічні сталі поділяються на гарячекатані та холоднокатані.

Гарячекатана сталь являє собою полікристалічну структуру, у якій кристали розташовані хаотично, що призводить до практичної ізотропності електромагнітних властивостей.

Холоднокатана сталь у результаті холодної прокатки і відпалювання отримує спеціальну текстуру прокатки, тобто переважну орієнтацію кристалів у певному напрямі, що призводить до різкої анізотропії магнітних й інших властивостей. Вона досить чуттєва до механічних впливів, оскільки при цьому легко порушується орієнтація кристалів, збільшуються опір магнітному потоку і питомі втрати у сталі.

Металургійні підприємства виготовляють тонколистову електротехнічну сталь наступних марок: 1211, 1212, 1213, 1311, 1312, 1313, 1411, 1412, 1413, 1511, 1512, 1513, 1514, 1521, 1561, 1562, 1571, 1572, 2011, 2012, 2013, 2111, 2112, 2311, 2312, 2411, 2412, 3411, 3412, 3413, 3414, 3415, 3416, 3404, 3405, 3406.

Перша цифра у позначені визначає приналежність сталі до класу:

1 клас – гарячекатана сталь;

2 клас – холоднокатана сталь;

3 клас – холоднокатана анізотропна з ребровою текстурою.

Друга цифра означає зміст кремнію (від 0,4 до 4,8 %). Третя цифра визначає групу по основній нормованій характеристиці. Разом перші три цифри визначають тип сталі. Четверта цифра – порядковий номер типу сталі. Хімічний склад сталі не нормується.

Згідно стандарту електротехнічна сталь може бути нормального прокату і прокату підвищеної точності. При товщині 0,5 мм гарячекатана сталь нормального прокату має допуск по товщині ±0,05 мм, холоднокатана ±0,04 мм. Електротехнічні сталі прокату підвищеної точності мають допуски відповідно ±0,04 та ±0,03 мм. Листи виконуються з максимальними розмірами 1000×2000 мм. У листах ширина завжди кратна довжині.

Електротехнічна сталь першого класу призначена для виготовлення осердь магнітопроводів електричних машин. Вона випускається тільки у листах. Товщина листів згідно стандарту 0,1; 0,2; 0,35; 0,5; 0,65; 1,0 мм. Листи поставляються у термічно обробленому стані. При виготовлені магнітопроводів додаткова термічна обробка не потребується.

Електротехнічна сталь другого класу призначена для виготовлення осердь магнітопроводів електротехнічних машин, апаратів і приладів. Вона випускається у листах, рулонах шириною від 500 до 1000 мм. Поставляється у термічно обробленому і термічно необробленому стані. Листи можуть бути без покриття або мати електроізоляційне нагрівостійке або ненагрівостійке покриття. При використанні сталі з покриттям додаткова ізоляція листів при збірці осердь не потребується.

Електротехнічна сталь третього класу призначена для виготовлення осердь магнітопроводів електричних машин, трансформаторів і приладів. Вона також випускається у листах, рулонах, стрічці різаної. Товщина сталі у листах: 0,35; 0,5 мм; у рулонах і стрічці 0,28; 0,30; 0,35 та 0,5 мм. Ширина рулонів 750; 860 і 1000 мм. Сталь поставляється у термічно обробленому стані.

Однією з технологічних властивостей сталі є штампованість. Штампованість залежить від хімічного складу сталі, механічних характеристик і покриття. Стандартом штампованість не обговорюється. Кращою штампованістю володіють гарячекатані сталі, а гіршою – холоднокатані анізотропні. Деякі ізоляційні покриття надають «замазочну» дію при штамповці і погіршують штампованість.

2.2 Провідникові матеріали

Для обмоток електричних машин застосовують обмоткові проводи з волокнистою, емалевою і комбінованою ізоляцією, а також неізольовані проводи круглого, прямокутного і фасонного перерізів. Клас нагрівостійкості ізольованих проводів залежить від хімічного складу емалевого лаку, від роду волокнистого матеріалу і підклеючого складу.

Проводи марок ПСД та ПСДТ із скловолокнистою ізоляцією, яка проклеєна лаком ФА-97, відносяться по нагрівостійкості до класу F. Проводи марок ПСДК та ПСДКТ із скловолокнистою ізоляцією відносяться по нагрівостійкості до класу Н. Проводи із волокнистою ізоляцією поступово витискаються емальованими проводами, оскільки ізоляція останніх має значно меншу товщину, володіє більшою теплопровідністю, механічною міцністю і вологостійкістю.

Найбільш широке застосування знаходять емальовані проводи круглого перерізу марок ПЕТВ та ПЕТ-155. Проводи марок ПЕТ-155 мають більш високу стійкість до теплового удару і розчинникам, ніж проводи марки ПЕТВ. Клас нагрівостійкості емальованих проводів залежить від просоченого лаку; просочені лаком МЛ-92 та ПЕ-933 проводи марки ПЕТВ мають клас нагрівостійкості В, а просочені лаком ПЕ-933 та КО-916К проводи марки ПЕТ-155 мають клас нагрівостійкості F.

При механізованій укладці обмотки на статорообмоткових станках застосовують емальовані проводи марки ПЕТВ-М класу нагрівостійкості В і марки ПЕТ-М класу нагрівостійкості F. Проводи мають підвищені механічну міцність ізоляції, м’якість та кут пружності. Слизька гладка поверхня емальованих проводів полегшує укладку усипної обмотки у напівзакриті пази, дозволяє підвищити коефіцієнт заповнення пазів міддю.

Все більше застосування знаходять прямокутні проводи з емалевою ізоляцією марок ПЕТВП та ПЕТП-155, які замінюють проводи із скловолокнистою ізоляцією. Прямокутні проводи мають закруглені краї, що дуже важливо для збереження ізоляції на кутах.

У наш час освоєні у виробництві емальовані проводи з поліамідною ізоляцією, які розраховані для тривалої роботи при температурі 220 ^оС. Такі проводи можуть бути використані для обмоток з класом нагрівостійкості Н.

Застосування прямокутних емальованих проводів для обмотки високовольтних машин потребує покриття їх додатковою подвійною обпліткою із скловолокна. У наш час для високовольтних машин застосовується провід марки ПЕТВСД, ізольований шаром нагрівостійкої і високоміцної емалі з двома шарами скловолокна, який просочений нагрівостійким лаком. Провід марки ПЕТВСД використовується для виготовлення котушок статорної обмотки машин до напруги 10500 В без додаткової виткової ізоляції.

Для виготовлення короткозамкнених роторів застосовується алюміній. Первинний алюміній марок А5, А6, А7 використовують для заливки короткозамкнених роторів асинхронних машин, а зварної білячої клітки застосовують прямокутні пресовані шини із алюмінію марки АДО, мідні шини і прутки різного профілю.