Обмотки генератора: Статор генератора: рождающий ток

6 заметок про автомобильный генератор — Ремонт генераторов (Пермь)

Мы собрали интересную информацию по ремонту, и диагностике автомобильного генератора.

Функции генератора и как он выглядит

Генератор предназначен для обеспечения питанием электропотребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядка аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля.

Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генератором, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок. Последнее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затруднения с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи и, ускоренному выходу ее из строя. Не менее чувствительны к величине напряжения лампы освещения и сигнализации.

Генератор — достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов. Принцип работы электрогенератора и его принципиальное конструктивное устройство одинаковы у автомобильных генераторов, независимо от того, где они выпускаются.

•  

Причины поломки

• Перегорание предохранителя в цепи возбуждения генератора
• Ослабление или повреждение приводного ремня генератора
• Обрыв или короткое замыкание в проводах
• Перерасход энергии
• Подгорание контактов замка зажигания
• Ненадежный контакт предохранителей в гнездах
• Ослабление натяжения ремня генератора
• Неисправность регулятора напряжения
• Отсутствие дополнительного «+» на регуляторе напряжения некоторых моделей генераторов
• Ослабление гайки крепления шкива
• Неисправность выпрямительного блока
• Загрязнение контактных колец и щеток
• Отсутствие смазки в подшипниках
• Обрыв одной из обмоток статора

Неисправности генератора

В момент включения зажигания не загорается лампочка генератора

• Лампа или генератор вышли из строя;
• Реле контрольной лампы заряда плохо отрегулировано или повреждено;
• Оборвался провод, соединяющий штекер реле контрольной лампы заряда со штекером блока предохранителей;
• Обмотка статора замкнула на «массу»;
• В одном или нескольких отрицательных вентилях генератора произошло короткое замыкание.

Контрольная лампа продолжает гореть во время движения автомобиля или загорается периодически

• Проскальзывает ремень привода генератора;
• Реле контрольной лампы заряда плохо отрегулировано или повреждено;
• Оборвался провод, соединяющий штекер реле контрольной лампы заряда с центром звезды генератора;
• В цепи питания обмотки возбуждения произошел обрыв;
• Щетки генератора износились или зависли;
• Окислились контактные кольца;
• В одном или нескольких положительных вентилях генератора произошло короткое замыкание или обрыв;
• Регулятор напряжения плохо отрегулирован или поврежден;
• Оборвался провод, соединяющий штекеры реле контрольной лампы заряда.

Шумы в генераторе

• Генератор издает воющие звуки, если в обмотке статора происходит межвитковое замыкание;
• Сильно окислились полюсные выходы аккумулятора и наконечники проводов, которые к тому же слишком слабо затянуты;
• Нарушилось соединение между наконечником провода и выключателем зажигания или штекером тягового реле;
• Подшипники плохо смазаны; В обмотке тягового реле произошли межвитковое замыкание, обрыв или замыкание на «массу»;
• Вышла из строя контактная часть выключателя зажигания; Износились или заедают, подшипники;
• Ротор задевает за полюса статора.

Аккумуляторная батарея слабо заряжается

• Ремень слабо натянут и поэтому проскальзывает при работе генератора под нагрузкой и большой частоте вращения;
• Возникла неисправность в аккумуляторе;
• Наконечники проводов слабо закреплены на генераторе, окислились выводы аккумуляторной батареи, повреждены сами провода;
• Регулятор напряжения плохо отрегулирован или поврежден;
• В цепи одной из фаз статорной обмотки генератора произошли обрыв или витковое замыкание;
• Поврежден один из диодов выпрямительного тока.

Аккумуляторная батарея не заряжается

• Зависли щетки;
• Произошел обрыв в цепи возбуждения;
• Ротор задевает за полюса статора;
• Подгорели контактные кольца;
• Вышел из строя регулятор напряжения;
• Обрыв проводов, подсоединенных к положительным или отрицательным клеммам.

Основные неисправности генератора могут проявляться в следующем:

1. Генератор не дает зарядного тока. При это может возникать:
• Пробуксовка приводного ремня,
• Зависание щеток,
• Обрыв в цепи,
• Неисправность регулятора напряжения,
• Задевание ротора за полюса статора,
• Обрыв цепи возбуждения,
• Генератор дает зарядный ток, но не обеспечивает нормального заряда аккумуляторной батареи. В связи с этим Вы можете наблюдать:
• Витковое замыкание или обрыв цепи одной из фаз статорной обмотки,
• Плохой контакт «массы» генератора с «массой» регулятора напряжения,
• Срабатывание реле защиты регулятора напряжения из-за замыкания в цепи возбуждения генератора на «массу»,
• Зависание щеток.

Все эти неисправности генератора при большом желании Вы можете диагностировать сами, однако лучше не тратить время, пытаясь осуществить ремонт генератора своими руками, а сразу обратиться за помощью к нам. В предельно короткие сроки мы устанавливаем причины поломки генератора и его ремонт.

Как снять генератор автомобиля?

Зачастую это не так просто. Из недр некоторых моделей SAABа генератор, например, приходится извлекать по частям.

У популярных «VOLKSWAGENов» и их родственников болты стартера одновременно держат опору силового агрегата. Не менее хитро порой крепят и генераторы. Главное — убедиться, что освобожден весь крепеж.

Сторонники силовых методов часто оказываются у разбитого корыта — силумин хрупкий!

Ремонт или замена?

Для осуществления качественной диагностики генератора необходимо провести полную разборку агрегата и произвести проверку узлов и комплектующих.

Генератор разбирается в определенной последовательности, сначала снимается пластмассовый защитный кожух, затем извлекается реле-регулятор напряжения с щеточным узлом. Если последний не является конструктивной частью реле-регулятора, то щеточный узел снимается отдельно.

Когда регулятор напряжения извлечен, появляется возможность снять выпрямительный блок (диодный мост), для этого аккуратно выкручиваются болты крепления блока, а затем отпаиваются паяльником выводы статорной обмотки от контактов выпрямительного блока.

Далее отворачиваются стяжные болты, скрепляющие переднюю и заднюю маски генератора. При сильно закисших или сорванных болтах приходится применять специальные методы и средства, например нагревание и универсальную жидкость WD40.

В тяжелых случаях, например, когда закисшие болты срезаются при самостоятельном ремонте, приходится прибегать к продолжительному и трудоемкому процессу высверливания. Затем отделяем переднюю крышку с ротором от задней крышки со статорной обмоткой. Извлекается статорная обмотка из задней маски.

Для извлечения ротора из передней маски требуется отвернуть гайку крепления шкива, при этом применяется гайковерт с ударной нагрузкой, снять шкив при помощи съемника и снять переднюю маску с ротора.

В заключении извлекается передний подшипник из гнезда передней маски и снимается задний подшипник с вала ротора. Для этого приходиться применять специальные прессы и различные съемные приспособления. Затем проводится проверка узлов и комплектующих.

Реле-регулятор проверяется на приборе, имитирующем различные режимы работы реле-регулятора. Проверка выпрямительного блока (диодного моста) производится прибором. При этом, по специальной методике, проверяются различные параметры каждого диода выпрямительного блока.

Статорная обмотка проверяется на приборе, позволяющем проверить обмотку статора на разрыв, замыкание на «массу» и межвитковое замыкание. Проверка состояния контактных колец (коллектора) и щеток производится при помощи микрометра.

Производится визуальный осмотр комплектующих на наличие механических повреждений.

Проверка генератора на стэнде

Проверка генератора на стенде позволяет определить исправность генератора и соответствие его характеристик номинальным. Щетки проверяемого генератора должны быть хорошо притерты к контактным кольцам, а сами кольца должны быть чистыми.

Установите генератор на стенд и выполните соединения. Включите электродвигатель стенда, реостатом установите напряжение на выходе генератора 13 В и доведите частоту вращения ротора до 5000 об/мин. Дают генератору доработать на этом режиме не менее 2 мин, а затем замеряют ток генератора. У исправного генератора он должен быть не менее 55 А.

Если ток генератора меньше, то это говорит о неисправностях в обмотках статора или ротора, о повреждении диодов или износе контактных колец и щеток. В этом случае необходима тщательная проверка обмоток и вентилей, чтобы определить место неисправности.

Напряжение на выходе генератора проверяется при частоте вращения ротора 5000 об/мин. Реостатом установите ток от генератора 15 А и замерьте напряжение на выходе генератора, которое должно быть 14,1 +0,5 В при температуре окружающего воздуха и генератора 25 + 10 °С.

Если напряжение не укладывается в указанные пределы, то замените регулятор напряжения новым, заведомо исправным, и повторите проверку. Если напряжение будет нормальным, то, следовательно, старый регулятор напряжения поврежден и его необходимо заменить. А если напряжение по-прежнему не будет укладываться в указанные выше пределы, то необходимо проверить обмотки и диоды генератора.

Видео ремонта и диагностики генераторов

Производство стержней генераторов — официальный сайт Воротынского энергоремонтного завода

Производство статорных обмоток

ДЛЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ

• Т, Т2, ТВ, ТВ2, ТГВ, ТВВ
• ТВФ, ТЗФ, ТЗФП, ТЗФГ и др.
• мощностью до 300 МВт

ДЛЯ ГИДРОГЕНЕРАТОРОВ

• СВ, ВГС
• ВГДС и др.
• любой мощности



Варианты транспозиции:
360°, 540°, 720°

Возможно изготовление стержней
с прямым водяным или водородным охлаждением

Уникальная автоматизированная линия

Изготовление стержней статора для турбогенераторов и гидрогенераторов производится на линии, спроектированной специально для ООО «ВЭРЗ». В ее составе оборудование производства французской компании VUNCENT INDUSTRIES и швейцарской MICAMATION.

Преимущества автоматизированного производства:

• Высокая точность геометрических параметров стержня
• Исключение повреждений стержней при формовке
• Абсолютная идентичность сформованных стержней благодаря 3D моделированию
• Высокая производительность: скорость изготовления 1-го комплекта — от 1 до 3 месяцев

Используем материалы собственного производства

Входим в группу компаний «Москабельмет». Благодаря чему при производстве статорных обмоток электрических машин используется провод собственного изготовления.

Применяем материалы ведущих мировых и отечественных производителей

Изоляционные, полупроводящие и консолидирующие материалы последнего поколения ведущих мировых и отечественных производителей: VONROLL ISOLA, ISOVOLTA, Элинар, Диэлектрик

Основные этапы изготовления стержня

ПЛЕТЕНИЕ ТРАНСПОНИРОВАННЫХ СТЕРЖНЕЙ с помощью машины RoebelBC8540LR от Vincentindustrie

КОНСОЛИДАЦИЯ ПОЛУСТЕРЖНЕЙ В ПАЗОВОЙ ЧАСТИ на гидравлическом прессе MP-371 от MICAMATION

ФОРМОВКА ЛОБОВЫХ ЧАСТЕЙ СТЕРЖНЯ на формовочном станке Н-TBFM-8000 от VincentIndustrie

КОНСОЛИДАЦИИ ПОЛУСТЕРЖНЕЙ В ЛОБОВОЙ ЧАСТИ и ПАЙКА с помощью индукционного нагревателя MFG 30 DA от ELDEC

ЗАПЕЧКА КОРПУСНОЙ ИЗОЛЯЦИИ

ИЗМЕРЕНИЯ и ИСПЫТАНИЯ в объеме РД 34. 45-51.300-97

УПАКОВКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ


Пример качественно и некачественно выполненных стержней для статора турбогенератораПройти опрос «Стержни для генераторов»

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ

РУСЭЛПРОМ

РУСГИДРО – ГИДРОРЕМОНТ-ВКК

ИНТЕР РАО

ГМК НОРИЛЬСКИЙ НИКЕЛЬ

НОВОЛИПЕЦКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ

ЛУКОЙЛ-АСТРАХАНЬЭНЕРГО

СИЛОВЫЕ МАШИНЫ

КОМПЛЕКТ ОБМОТКИ ДЛЯ ГИДРОГЕНЕРАТОРА ДЛЯ УЧ-КУРГАНСКОЙ ГЭС в Киргизии

Изготовление стержней обмотки статора генератора СВ 1340/150-96

2019 г.

Изготовление стержней обмотки статора генератора ТПС-36-2М2 ОМ5

6 комплектов обмотки для турбогенераторов российских атомных ледоколов типа «АРКТИКА»

2015-2017 гг.

КОМПЛЕКТ ОБМОТКИ ДЛЯ ГИДРОГЕНЕРАТОРА НИЖЕГОРОДСКОЙ ГРЭС

Изготовление стержней обмотки статора генератора СВ1340/150-96 мощностью 65 МВт

2015 г.

КОМПЛЕКТ ОБМОТКИ ДЛЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРА ХАРАНОРСКОЙ ГРЭС

Изготовление 124 плетеных стержней для турбогенератора ТЗФП-220-2 мощностью 220 МВт

2015 г.

СТЕРЖНЕВЫЕ ОБМОТКИ ДЛЯ ТЭЦ КОМБИНАТА, г. Норильск

Изготовление комплекта обмотки статора турбогенератора ТВФ-110-2 мощностью 110 МВт

2012 г.

КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ СТАТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ТЭЦ КОМБИНАТА

Ремонт статора с изготовление и укладкой новой обмотки генератора ТВФ-60-2 мощностью 60 МВт

2012 г.

КОМПЛЕКТ ОБМОТКИ ТУРБОГЕНЕРАТОРА Астраханской ТЭЦ-2

Изготовление обмотки статора генератора ТВФ-110-2 мощностью 110 МВт

2011 г.

Изготовление 4-х комплектов обмотки статора турбогенератора ТЗФП-220-2УЗ мощностью 220 МВт

Изготовление 4-х комплектов обмотки статора турбогенератора ТЗФП-220-2УЗ мощностью 220 мВт

2010 г.

ПРАЙС-ЛИСТЫ

Сертификаты

Ремонт с сохранением гарантии от производителя
Смотреть сертификаты

электрогенератор | инструмент | Британика

электрогенератор

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Чарльз Протеус Стейнмец Рукс Эвелин Белл Кромптон Джон Хопкинсон Сильванус Филлипс Томпсон Эдвард Уэстон

Похожие темы:

магнитогидродинамический генератор энергии термоэмиссионный преобразователь энергии генератор переменного тока правило правой руки ротор

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

электрический генератор , также называемый динамо-машиной , любая машина, которая преобразует механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередач бытовым, коммерческим и промышленным потребителям. Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость. Механическая энергия может поступать из ряда источников: гидравлические турбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, полученный с использованием тепла от сжигания ископаемого топлива или ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели. Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Почти все генераторы, используемые для питания электрических сетей, генерируют переменный ток, который меняет полярность с фиксированной частотой (обычно 50 или 60 циклов, или двойных перемен в секунду). Поскольку несколько генераторов подключены к электрической сети, они должны работать на одной частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основной причиной выбора переменного тока для силовых сетей является то, что его постоянное изменение во времени позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электроэнергию любого напряжения и силы тока в высокое напряжение и малый ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд). Конкретной используемой формой переменного тока является синусоида, которая имеет форму, показанную на рисунке 1. Она была выбрана потому, что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть сложены или вычтены и имеют такая же форма возникает в результате. В идеале тогда все напряжения и токи имеют синусоидальную форму. Синхронный генератор предназначен для воспроизведения этой формы настолько точно, насколько это практически возможно. Это станет очевидным, когда основные компоненты и характеристики такого генератора будут описаны ниже.

Викторина «Британника»

Энергия и ископаемое топливо

От ископаемого топлива и солнечной энергии до электрических чудес Томаса Эдисона и Николы Теслы — мир живет за счет энергии. Используйте свои природные ресурсы и проверьте свои знания об энергии в этой викторине.

Ротор

Простейший синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в пазах, прорезанных на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения. Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемая в воздушном зазоре к статору, примерно синусоидально распределяется по периферии ротора. На рис. 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна снаружи вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что приблизительно соответствует синусоидальному распределению.

Статор простейшего генератора на рис. 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего свободный путь для магнитного потока. В этом случае статор содержит только одну катушку, две стороны которой размещены в пазах в железе, а концы соединены вместе изогнутыми проводниками по периферии статора. Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

При вращении ротора в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окружаемое катушкой, меняется со временем, то есть скорости, с которой магнитное поле проходит две стороны катушки. Следовательно, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернется на 90° от положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении через 180° позже. Форма сигнала напряжения будет приблизительно синусоидальной, показанной на рисунке 1. 9.0003

Конструкция ротора генератора на рис. 2 имеет два полюса, один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий, для потока, направленного внутрь. В катушке статора индуцируется одна полная синусоида за каждый оборот ротора. Таким образом, частота электрической мощности, измеряемая в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Например, чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 герц, частота вращения первичного двигателя и ротора должна составлять 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть избыточной по причинам механического напряжения. В этом случае ротор генератора выполнен с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90°. Напряжение, индуцируемое в катушке статора, расположенной под таким же углом в 90°, будет состоять из двух полных синусоид за один оборот. Требуемая скорость ротора для частоты 60 герц составляет тогда 1800 оборотов в минуту. Для более низких скоростей, используемых в большинстве водяных турбин, можно использовать большее количество пар полюсов. Возможные значения частоты вращения ротора в оборотах в минуту равны 120 f / p , где f — частота, а p — число полюсов.

Усовершенствованные материалы для обмоток электродвигателей и генераторов

Более эффективные и экологически безопасные двигатели могут быть разработаны путем сосредоточения внимания на конструкции двигателя по частям, чтобы определить, где можно использовать новые материалы или конструкции для достижения наибольшего общего повышения эффективности. Повышение эффективности конструкции и работы двигателя начинается с самого основного, но, возможно, самого важного компонента двигателя: обмотки. Обмоточные материалы часто представляют собой изолированные провода, плотно свернутые вместе в плотную катушку, предназначенную для создания магнитного поля в ответ на электрический ток. Усовершенствованные обмотки электродвигателей могут стать ключом к улучшению характеристик электродвигателей в будущем. Конечно, потребность в эффективности и повышении производительности выходит за рамки электродвигателей, а также относится к другим устройствам, требующим плотной обмотки изолированного провода, таким как генераторы, трансформаторы и электромагниты.

Возможность делать двигатели легче и меньше необходима для достижения более высоких рейтингов энергоэффективности. В этой статье мы сосредоточимся на части обмотки или магнитной проволоки двигателя и рассмотрим обычные или современные материалы, которые используются для этих частей или которые могут быть использованы в будущем для улучшения веса, прочности, гибкости, тепловых/электрических характеристик. электропроводность и стоимость конструкций обмоток двигателя и генератора.

Медь

Медь является наиболее распространенным выбором магнитной проволоки из-за ее высокой проводимости и относительно низкой стоимости. Для большинства двигателей, подобных показанному ниже, мы используем медь с очень тонким эмалевым покрытием и плотно оборачиваем провод, чтобы создать обмотку, которая создаст электромагнитное поле для привода двигателя.

 

 

Фотография двигателя дрона, показанная выше, дает нам представление о том, сколько меди уходит на двигатель, и почему вес материала важен для повышения эффективности двигателя. Если бы мы смогли легко уменьшить вес всей этой меди на двигателе и сохранить его выходную мощность, это значительно уменьшило бы количество энергии, необходимой для полета дрона. Медь является отличным выбором для обмоток двигателя из-за ее высокой проводимости и относительно низкой стоимости, но это также очень плотный и тяжелый материал; это еще большая проблема для двигателей, используемых в электромобилях или самолетах, которые должны быть легкими. Медь прекрасно подходит для большинства применений в двигателях, но при рассмотрении веса, прочности и стабильности при высоких температурах или других сложных условиях нам следует рассмотреть некоторые другие потенциально лучшие материалы.

Алюминий

Если бы мы рассматривали только вес, алюминиевая проволока была бы отличным выбором для изготовления магнитной проволоки. Алюминий является коммерчески доступным вариантом магнитной проволоки, но, поскольку он обладает меньшей проводимостью, чем медь, для создания такой же выходной мощности потребуются провода большего диаметра и, соответственно, более мощные двигатели. Кроме того, алюминий более подвержен усталости при изгибе и легче ломается после повторяющихся движений. Еще одним недостатком алюминия является повышенная вероятность коррозии и сложность поддержания контактов в чистоте, что приводит к более высокому локальному сопротивлению и потенциальному тепловому отказу точки соединения. Улучшений можно добиться, используя комбинацию алюминия с другими металлами для увеличения проводимости, сохраняя тот же физический размер двигателя и ту же выходную мощность, что и двигатель с медными обмотками, при этом уменьшая вес.

Золото и серебро

Проволока из золота и серебра имеет низкое сопротивление, а также более устойчива к коррозии, чем алюминий или медь; на самом деле серебро проводит электричество немного лучше, чем сама медь. Однако и золото, и серебро значительно дороже меди. Повышенная стоимость и низкая доступность этих материалов затруднили бы их использование в качестве основных магнитных проводов для электромобилей и самолетов

Углеродные нанотрубки (УНТ)

Волокна и пряжа из углеродных нанотрубок привлекли внимание производителей электродвигателей и электроэнергетики благодаря невероятному сочетанию свойств, обеспечиваемых материалами УНТ. Волокна и пряжа из углеродных нанотрубок предлагают очень гибкий, прочный и легкий вариант для конструкций обмотки двигателя. Углеродные нанотрубки также обеспечивают более высокую проводимость, чем медь, на молекулярном уровне, хотя еще не было продемонстрировано, что нити УНТ могут достичь такого уровня проводимости в масштабе макроскопических волокон.

Современные современные волокна УНТ имеют проводимость, которая составляет 15–20 % от проводимости меди; Учитывая это, необходимы дальнейшие улучшения, прежде чем волокна УНТ смогут стать конкурентоспособным материалом для большинства типов магнитной проволоки. Использование волокон CNT в двигателях, работающих на более высоких частотах, может иметь преимущество, поскольку электрические характеристики меди снижаются при работе на более высоких частотах по сравнению с волокнами CNT.

Гибкость волокон УНТ значительно превосходит медь и сопоставима с гибкостью текстильной нити, способной выдерживать миллионы циклов изгиба. В сочетании с высокой прочностью этот уровень гибкости может позволить повысить эффективность упаковки обмоток двигателя и обеспечить более быстрые и надежные методы установки для создания улучшенных конструкций магнитных проводов. Волокна и пряжа УНТ также являются самым легким вариантом для магнитной проволоки, поскольку их толщина составляет 9раз легче медной проволоки и в 3 раза легче алюминиевой проволоки.

Одним из основных недостатков использования нитей УНТ в качестве обмоток двигателя является стоимость материала; эти волокна в настоящее время являются одной из более дорогих альтернатив алюминию и меди и дороже золота и серебра. По мере роста спроса на волокна из углеродных нанотрубок и развития технологий производства волокна из углеродных нанотрубок могут стать более конкурентными в области магнитных проводов с точки зрения цены за фунт.

 

Форма провода

Выбор материала играет большую роль в выборе подходящего магнитного провода, но изменение формы провода также может раскрыть больший потенциал эффективности. Форма и состав каждого из материалов, которые мы обсуждали до сих пор, могут быть изменены до некоторой степени; например, большинство материалов для проводки обычно имеют круглое поперечное сечение, но также могут иметь форму пленки или ленты. Основным преимуществом ленточной формы является повышенная плотность упаковки по сравнению с круглой проволокой. Более высокая плотность упаковки может привести к более компактному двигателю с той же выходной мощностью; однако эта конструкция имеет некоторые недостатки. Общие проблемы с проводом в ленточном формате включают удержание тепла, гибкость и сложность установки. При правильном сочетании изоляционных материалов гибкость, теплоемкость и прочность пленок из углеродных нанотрубок могут сделать их интересным вариантом для проводки плоских магнитов.

Гибридный провод

Вместо того, чтобы рассматривать только один материал для улучшения магнитной проводки, мы также должны учитывать, что комбинация правильных материалов может дать наилучший результат. Не все электродвигатели и генераторы сконструированы одинаково, и не все двигатели и генераторы пытаются выполнять одну и ту же работу; когда мы сравниваем требования к самолетам и требования к локомотивам, мы видим большое количество различий (одна из них заключается в том, насколько критическим может быть вес двигателя). Единственное требование, универсальное для всех приложений, — это повышение эффективности энергопотребления. Тем не менее, разработчики будущих моторных технологий должны учитывать потребности каждого отдельного приложения и непредвзято относиться к материалам, которые могут создать надлежащий гибридный материал для достижения желаемой цели.