miércoles, 19 de enero de 2022

Materiales conductores para las máquinas eléctricas

 


La resistividad (o la conductividad) constituye la propiedad más característica de un conductor desde el punto de vista eléctrico y su valor depende, sobre todo, de la naturaleza, pureza y tratamiento térmico del material y de la temperatura de funcionamiento.

El valor de la resistividad (ρ) influye técnicamente sobre las caídas de tensión y sobre las pérdidas y, por esto último, sobre el calentamiento de la máquina y el rendimiento económico de las mismas.

En la construcción de máquinas eléctricas se emplean con fines conductores casi exclusivamente dos materiales: el cobre y el aluminio, especialmente el cobre por ser entre los materiales industriales el de más alta conductividad. La plata, todavía más conductora (ρ = 1,63 μΩ · cm2/cm) queda excluida a causa de su precio. El aluminio, cuya resistividad volumétrica viene a ser, en igualdad de condiciones, un 61 %, superior a la del cobre, se emplea a veces en ciertos devanados de transformadores o bobinas polares de máquinas rotativas, para aprovechar las ventajas de su menor peso; y, sobre todo, fundido, a presión, en los rotores de corto circuito de los motores de inducción pequeños (devanados de aluminio inyectado) donde además de ofrecer un sistema de construcción sólido y económico, que el cobre no admite por su dificultad de colada, proporciona más seguridad durante los períodos transitorios de sobrecarga (en los arranques, por ejemplo), teniendo en cuenta la capacidad térmica y la ausencia de soldaduras.

Ver artículo: “Bobinados de aluminio en Transformadores” en el siguiente link:

https://imseingenieria.blogspot.com/2015/09/bobinados-de-aluminio-en-transformadores.html

Para mantener una conductividad adecuada, el grado de pureza de estos materiales ha de ser elevadísimo, del 99,9 % como mínimo, valores que solamente se alcanzan con la refinación por electrolisis. Los procesos de laminación y estirado endurecen el material y aumentan su resistividad, debiendo procederse a un recocido ulterior. El cobre duro sólo se emplea en las máquinas para ciertas conexiones sometidas a esfuerzos mecánicos, y como delgas de colector o en las jaulas de los rotores de corto circuito. Si el hilo, o barra, no está muy bien recocido las dificultades para formar y montar las bobinas aumentan extraordinariamente, debiendo advertirse que el material se endurece muy de prisa con la manipulación y plegados sucesivos. He aquí algunos valores de ρ y x (conductividad) para el cobre y el aluminio electrotécnicos y materiales para rotores de jaula. Como complemento se indican también los de la plata.


La conductividad del aluminio recocido, a 20 ºC, es sólo el 62% de la del cobre patrón o su resistividad 1,61 veces la de este último.