Động cơ điện sử dụng dây đồng hay dây nhôm

Cuộc tranh luận về cuộn dây đồng và cuộn dây nhôm tiếp tục diễn ra. Vào những năm 70, nhiều động cơ điện được quấn bằng nhôm, nhưng điều này đã mờ dần vào những năm 80. Nó vẫn là một chủ đề thảo luận ngày nay khi các kỹ sư trong nhiều ngành công nghiệp đặt câu hỏi liệu chất lượng và hiệu suất của cuộn dây nhôm có thể so sánh với đồng hay không.

Dây nhôm

• Ưu điểm của nhôm cuộn dây nhôm

Các ưu điểm khác nhau của cuộn nhôm được liệt kê dưới đây:

1) Chi phí ít hơn

 Giá thành của nhôm thấp hơn rất nhiều so với đồng và do đó mang lại lợi thế thương mại.

2) Điện trở ăn mòn

Nhôm có một lớp oxit rất mỏng trên bề mặt, ngăn không khí và nước tiếp xúc với kim loại, chống lại sự ăn mòn.

3) Độ dẫn điện

Độ dẫn điện của đồng mạnh hơn, pound đối với pound nhôm chứng tỏ hiệu quả gần như gấp đôi chất dẫn điện.

4) Linh hoạt hơn

Nhôm linh hoạt hơn đồng nên dễ uốn lượn hơn trong quá trình sản xuất.

5) tổn thất xoáy thấp hơn

Điện trở suất cao hơn của nhôm mang lại tổn thất do xoáy thấp hơn trong các cuộn dây. Điều này giảm thiểu rủi ro cho các điểm nóng.

• Nhược điểm của cuộn dây nhôm

1) Dễ bị oxy hóa ở các khớp nối

Các kết nối bằng nhôm có thể dễ bị ôxy hóa trong máy biến áp bằng nhựa đúc. Các kết nối phải xuyên qua lớp nhôm oxit để nó vẫn kín khí [LG2] [j3].

Lớp ôxít của dây điện từ nhôm phải được xuyên thủng hoàn toàn và vẫn được đâm xuyên theo cách để ngăn không khí tiếp xúc với nhôm.

Các nhà sản xuất động cơ đã phát triển các đầu nối uốn có áp suất cao, xuyên thấu để thực hiện công việc này. Các phương pháp kết nối cải tiến này đã giúp làm cho động cơ có cuộn nhôm đáng tin cậy như động cơ có cuộn dây đồng.

2) Điện trở suất cao hơn

• Điện trở suất của đồng là 1,68 x 10-8 Ohm

• Điện trở suất của nhôm 2,65 x 10-8 Ohm

• Nhôm / Đồng = (2,65 x 10-8) / (1,68 x 10-8) = 1,6

Điện trở suất của nhôm gấp 1,6 lần điện trở suất của đồng. Để bù lại, tiết diện của cuộn dây nhôm phải lớn hơn 1,6 lần và đường kính phải bằng 1,26 lần của cuộn dây đồng để có cùng độ dẫn.

Điều đó có nghĩa là cuộn dây quấn bằng nhôm lớn hơn cuộn dây đồng tương đương. Có nghĩa là nó yêu cầu tiết diện gần gấp 1,6 lần so với đồng để mang một lượng dòng điện tương đương.

Có thể so sánh hiệu suất công suất của dây quấn động cơ bằng nhôm với dây quấn động cơ bằng đồng. Nhưng vì nhôm cần nhiều vòng quay hơn và  dây có đường kính lớn hơn, nên kích thước của động cơ sẽ lớn hơn.

3) Độ dẫn điện

Độ dẫn điện của nhôm thấp hơn đồng.

Dây đồng

• Ưu điểm của dây đồng

1) Mạnh hơn nhôm

Đồng mạnh hơn nhôm. Nó giãn nở ít hơn nhưng cả hai vật liệu đều có lịch trình bảo trì tương tự nhau.

2) Khả năng mang dòng điện cao hơn

Đồng có thể mang công suất hiện tại gần gấp đôi nhôm, điều này làm cho chúng có kích thước nhỏ hơn một chút so với máy biến áp bằng nhôm.

3) Máy biến áp với cuộn dây đồng ít tốn kém hơn

Trong một số trường hợp hiếm hoi, máy biến áp có cuộn dây bằng đồng có thể ít tốn kém hơn để sản xuất vì chúng nhỏ hơn. Nhưng điều này mở ra cho giá đồng biến động.

4) Không ăn mòn Galvanic

Dây đồng có thể nối với nhau và các dây dẫn kim loại khác một cách dễ dàng. Không có ăn mòn Galvanic như quan sát thấy trong các kết nối  dây nhôm.

5) Kích thước cuộn dây nhỏ hơn

Nhôm có điện trở suất lớn hơn Đồng nên kích thước cuộn dây Nhôm tăng.

6) Dễ dàng sửa chữa kết nối dây bị hỏng

Việc sửa chữa cuộn dây nhôm khi bị hỏng khó hơn nhiều vì nó không thể hàn được. Cần tuân thủ các quy trình đặc biệt đối với các kết nối nhôm.

• Nhược điểm của dây đồng

1) Đắt

Đồng đắt hơn đáng kể so với nhôm.

2) Ít linh hoạt hơn

Đồng khó cuộn thành lõi hơn nhôm dẻo hơn.

3) Có sẵn ít tài nguyên hơn

Đồng đang trở nên khan hiếm hơn và phần lớn nguồn cung được chuyển sang Trung Quốc.