В каких трансформаторах медная обмотка: Расшифровка обмоток и изоляции трансформаторов

Содержание

В трансформаторах используются алюминиевые обмотки?

да. Алюминий используется для обмоток трансформаторов и другой проводки. Как вы заметили, алюминий имеет более высокое сопротивление по отношению к меди, поэтому для достижения того же числа витков ИЛИ в заданном пространстве обмотки требуется больший размер провода, чем у меди. Алюминиевые обмотки будут иметь большее сопротивление, чем если бы использовалась медь.

Алюминий, как правило, требует большей осторожности при строительстве, чем медь, но при правильном применении не вызывает серьезных проблем, если использовать алюминий, а не медь.

Если объем обмотки не является проблемой или где допустимо более высокое сопротивление обмотки, алюминий может быть значительно дешевле, чем медь для того же применения.

Вот отличное обсуждение плюсов и минусов . Это касается различных различий, их влияния на дизайн и того, как эти эффекты можно сделать несущественными или несущественными с помощью хорошего дизайна.

Они отмечают, что

  • В Северной Америке алюминий является преобладающим материалом для обмотки низковольтных сухих трансформаторов мощностью более 15 киловольт-ампер (кВА). В большинстве других регионов мира медь является преобладающим материалом для обмоток. Основная причина выбора алюминиевых обмоток — их более низкая начальная стоимость. Исторически доказано, что стоимость основного металла меди намного более изменчива, чем стоимость алюминия, поэтому закупочная цена медного проводника обычно является наиболее дорогим выбором. Кроме того, поскольку алюминий обладает большей пластичностью и легче сваривается, это более дешевый производственный выбор. Однако надежные алюминиевые соединения требуют большей дисциплины и опыта со стороны монтажников трансформаторов, чем те, которые необходимы для медных соединений.

Они также предоставляют эту сравнительную таблицу: (переформатировано)

Таблица 1: Общие причины выбора материала обмотки для низковольтных трансформаторов сухого типа

  • НЕВЕРНО: заделки трансформатора с алюминиевой обмоткой несовместимы с медными линиями и нагрузочными кабелями.

  • ПРАВИЛЬНО: Правильное оконцевание линии и подключения нагрузки сложнее для трансформаторов с алюминиевой обмоткой.

  • НЕВЕРНО: подключение линии и нагрузки к трансформаторам с медной обмоткой более надежно, чем к трансформаторам с алюминиевой обмоткой.

  • ПРАВДА: Трансформаторы с алюминиевой обмоткой легче по весу, чем эквиваленты с медной обмоткой.

  • НЕВЕРНО: трансформаторы низкого напряжения с медной обмоткой лучше подходят для «ударных» нагрузок, потому что медь имеет более высокий предел прочности на разрыв, чем алюминий.

  • НЕВЕРНО: Трансформаторы с алюминиевой обмоткой имеют более высокие потери, потому что медь является лучшим проводником.

  • НЕВЕРНО: Трансформаторы с алюминиевой обмоткой имеют более высокие температуры горячей точки, потому что медь является лучшим проводником тепла, чем алюминий.

О некоторых из них нужно подумать. Хотя Al представляет собой условно более низкую стоимость материала и меньшую сопротивляемость, влияние различий во многих случаях может быть устранено правильным проектированием.

Обмотки трансформаторов | Общие сведения о трансформаторах

Страница 3 из 7

Обмотки должны удовлетворять следующим требованиям: обладать надлежащими механической и электрической прочностью, нагревостойкостью, экономичностью (в отношении потерь), технологичностью, быть простыми в изготовлении, удобными и недорогими.
Медь долгое время была основным материалом, из которого изготовляли обмотки трансформатора. Мировая добыча меди ограничена, и темпы ее прироста меньше темпов роста мировой электротехнической промышленности.

В связи с этим медь стали заменять алюминием. Наиболее экономически выгодно оказалось использовать алюминий в трансформаторах, где он находит все большее применение. Но использование алюминия для обмоток трансформаторов связано с некоторыми трудностями. Так как электрическая проводимость алюминия составляет лишь 61 % проводимости меди, то сечение алюминиевых обмоток должно быть соответственно больше. При конструировании этих обмоток необходимо учитывать, что прочность алюминия на разрыв равна-—700 кГ/см2, а меди —2250 кГ/см2. Увеличенные размеры обмоток обусловливают повышение напряжения короткого замыкания трансформатора (см. § 1 главы III). Для его снижения приходится увеличивать диаметр стержней сердечника и уменьшать число витков, что ведет к увеличению размеров бака и объема масла. При этом возрастает средняя длина витка, что требует дальнейшего увеличения сечения для сохранения нужной величины активного сопротивления обмотки.

Провода, применяемые при изготовлении обмоток, бывают круглого сечения с площадью до 10 мм2 и прямоугольного от 6 до 60 мм2. Плотность тока в трансформаторах с масляным охлаждением лежит в пределах от 2,0 до 4,5 а\мм2, с воздушным — от 1,2 до 3 а/мм2.
Изоляция проводов должна удовлетворять требованиям в отношении нагревостойкости, теплопроводности, влаго- и химостойкости, механической прочности.
Для проводов обмоток масляных трансформаторов широко применяют хлопчатобумажную изоляцию, в трансформаторах небольшой и средней мощности используют эмалевую изоляцию (нагревостойкие эмалевые лаки), провода прямоугольного сечения изолируют также двумя слоями кабельной бумаги и хлопчатобумажной пряжей. Бумажная изоляция в комбинации с трансформаторным маслом при аккуратной сушке и высокой степени дегазации обеспечивает достаточную электрическую прочность.
Для пропитки обмоток трансформаторов в настоящее время применяют синтетические лаки и смолы. К последним относятся фенольные смолы. Применяемые в последние годы полиэфирные смолы отличаются хорошей пропиточной способностью, не образуют пустот.
Старение изоляции заключается в том, что в процессе эксплуатации ей сообщается некоторое количество энергии, которая, превращаясь в другие виды энергии, вызывает ухудшение качества изоляции. Энергия электрического поля, сообщаемая изоляции, превращается в тепловую, вызывая ее нагрев, химическую, вызывая разложение материала, механическую, образуя трещины, разрывы, расслоения.

Рис. 19. Обмотка трансформатора:
а — концентрическая; 6 — чередующаяся.
По взаимному расположению обмотки высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения подразделяются следующим образом:
а)   концентрические, расположенные друг относительно друга и вокруг стержня концентрически. Ближе к стержню обычно находится обмотка низшего напряжения но очевидным соображениям упрощения в таком случае изоляции обмотки от стержня;
б)   чередующиеся, в которых части обмоток ВН и НН по высоте стержня следуют поочередно (рис. 19).
При современной технике выполнения непрерывных обмоток концентрическое расположение проще, чем чередующееся с вынужденными пайками, и более
экономично как по затрате труда, так и по месту, занимаемому обмоткой в окне трансформатора. Чередующиеся обмотки трансформатора не только сложны в изготовлении, но при высоких напряжениях изолировать их друг от друга сложно и дорого. Но эти обмотки благодаря более тесному переплетению их отдельных частей имеют более полную электромагнитную связь, что уменьшает их индуктивное сопротивление рассеяния (§ 3 главы II). Для трансформаторов радиоустановок это имеет определенное значение. При чередующихся обмотках в высокоамперных и броневых трансформаторах отводы выполнять удобнее.

Рис. 20. Цилиндрическая двухслойная обмотка, намотанная двумя параллельными прямоугольными проводами.

Но в общем случае в силовых трансформаторах обычно применяют концентрические обмотки, и трансформатор со стержневым сердечником и концентрической обмоткой следует считать основным типом в СССР.
Концентрические обмотки конструктивно могут быть цилиндрическими, винтовыми и непрерывными спиральными.

Цилиндрические обмотки бывают однослойные, двухслойные и многослойные. Однослойные и двухслойные обмотки наматывают по высоте соответственно в один или два слоя из прямоугольного провода. В последнем случае между слоями оставляют канал а для охлаждения (рис. 20).
Цилиндрические обмотки просты, но так как их радиальные размеры невелики, они не обладают достаточной прочностью при воздействии на них осевых сил. Применяют их в основном в качестве обмоток низшего напряжения, наматывая из одного или нескольких (до четырех) параллельных проводов, при номинальных токах до 800 а и мощности на стержень до 200 кВА.


Рис. 21. Цилиндрическая многослойная обмотка.

Рис. 22. Многослойная катушечная цилиндрическая обмотка.

Многослойную цилиндрическую обмотку обычно выполняют из круглого провода, наматываемого по высоте всего стержня в несколько слоев. При большом числе слоев обмотку делят на две катушки, между которыми оставляют охлаждающий канал а (рис. 21). Эта обмотка применяется главным образом для высшего напряжения до 35 кв в трансформаторах мощностью па стержень до 200 кВА. Она достаточно проста в производстве, но механическая прочность ее по отношению к осевым силам также невелика.


Рис. 23. Одноходовая винтовая обмотка.
Рис. 24. Непрерывная спиральная обмотка.

Многослойная катушечная цилиндрическая обмотка отличается от предыдущей разбивкой по высоте стержня на отдельные катушки, между которыми проложена изоляция а и могут быть охлаждающие каналы (обычно после каждых двух катушек). Будучи достаточно простой в производстве, она используется в качестве обмотки высшего напряжения до 35 кв при мощности на стержень до 335 кВА (рис. 22).
Винтовую обмотку (рис. 23) выполняют параллельно включенными, прилегающими друг к другу в радиальном направлении проводами (от 4 до 20) прямоугольного сечения. Витки, как и в цилиндрической обмотке, наматывают по винтовой линии, по между двумя соседними по высоте витками оставляют горизонтальный канал а шириной 4,5—6 мм. При большем количестве параллельных проводников их располагают в каждом витке в несколько слоев в аксиальном направлении или параллельные провода разбивают на 2—4 группы, каждая из которых образует самостоятельный винтовой ход обмотки. Обмотка в таком случае называется многоходовой.

Расположенные рядом в радиальном направлении несколько параллельных проводов неодинаково сцепляются с силовыми линиями магнитных потоков рассеяния, проходящих в пространстве, занимаемом обмотками. Это служит причиной возникновения разности потенциалов между отдельными точками проводов витка по радиальному направлению и как следствие этого вихревых токов, вызывающих явление поверхностного эффекта. Вследствие этого увеличивается активное сопротивление обмотки, что влечет за собой увеличение потерь. Для возможно более равномерного распределения тока между параллельными проводами витка прибегают к полному и частичному перекрещиванию (транспозиции) проводов.
Винтовую обмотку применяют для низших ступеней напряжения при токах более 300 а в трансформаторах средней и особенно большой мощности. Она обладает достаточной механической прочностью, так как имеет относительно большие радиальные размеры.
Непрерывная спиральная обмотка в отличие от винтовой состоит из ряда плоских катушек — дисков, отделенных друг от друга каналами а для охлаждения (рис. 24). Выполненные из прямоугольного провода дисковые катушки наматывают по спирали и соединяют друг с другом без пайки. Если виток обмотки состоит из нескольких параллельных проводов, то делают их транспозицию.
Несмотря на сложность изготовления, непрерывную спиральную обмотку широко используют как для высшего, так и для низшего напряжения из-за ее большой механической прочности и надежности.
Конструкционными элементами этих обмоток являются разного рода распорки, клинья, прокладки и т. п., а также изоляционные пленки и цилиндры, помещаемые между слоями, катушками и обмотками. При небольших мощностях и низких напряжениях цилиндрические обмотки надевают непосредственно на стержень; деревянные клинья и планки, прессующие стержень, выполняют одновременно роль изоляции. В других случаях обмотку отделяют от стержня одним или двумя изоляционными цилиндрами, в зависимости от ее напряжения (рис. 17,6). Широко применяются жесткие цилиндры, изготовленные из намоточной бумаги или рулонного электротехнического картона на бакелитовом лаке, допускающие непосредственную укладку обмоток на них.
Рейками и прокладками, склеенными и спрессованными из электрокартона, крепят наружную и внутреннюю обмотки относительно друг друга, их используют также для образования каналов между обмоткой и изоляционным цилиндром, катушками и слоями обмотки.

Алюминий против меди в трансформаторах | Подстанции

В электроэнергетике, и для обмоток низшего напряжения силовых трансформаторов, в частности, медь считается более предпочтительным материалом, чем алюминий. В статье выполнено объективное сравнение достоинств и недостатков обоих металлов  при эксплуатации трансформаторов.

Введение

Алюминий является основным материалом выбора для обмотки низкого напряжения, сухих трансформаторов мощностью более 15 киловольт-ампер (кВА). В некоторых других странах мира, медь является преобладающим намоточным материалом. Основной причиной выбора алюминиевых обмоток является их низкая начальная стоимость. Стоимость меди исторически оказалась гораздо более изменчивой, чем стоимость алюминия, так что цена покупки медного проводника в целом является более дорогим выбором. Кроме того, поскольку алюминий имеет большую пластичность и легче поддается сварке, то является более дешевым материалом при производстве. Тем не менее, надежные соединения алюминия требуют больше знаний и опыта со стороны сборщиков силовых трансформаторов, чем это требуется для медных соединений.

Технические аргументы в электротехнической промышленности о преимуществах и недостатках алюминия по сравнению с медью меняются туда и обратно в течение многих лет. Большинство из этих аргументов несущественны, а некоторые могут быть классифицированы просто как дезинформация. Повод этой статьи —  обсуждение некоторой общей озабоченности по поводу выбора между этими двумя материалами для обмоток трансформаторов.

Таблица 1: Распространенные причины выбора материала обмоток для низковольтных сухих силовых трансформаторов

ИСТИНА

ЛОЖЬ

Оконечные заделки намотанных алюминием трансформаторов несовместимы с медной линией и силовыми кабелями.

*

Оконцевание выводов должным образом — более сложная задача для намотанных алюминием трансформаторов.                                    

*

Соединения с линией и нагрузкой трансформаторов с медными обмотками более надежны, чем у трансформаторов с алюминиевыми обмотками.

*

Трансформаторы  с алюминиевыми обмотками весят легче, чем аналогичные с медными обмотками.

*

Намотанные медью обмотки низкого напряжения трансформаторов лучше подходят для «ударных» нагрузок, потому что у меди более высокая прочность на растяжение чем у алюминия.     

*

Трансформаторы  с алюминиевыми обмотками имеют более высокие потери, чем аналогичные с медными обмотками.

*

Трансформаторы  с алюминиевыми обмотками больше греются, потому, что медь обладает лучшей теплопроводностью, чем алюминий.

*

Различия между медью и алюминием

Основные беспокойства по поводу выбора материала обмотки отражают пять характерных различий между медью и алюминием:
Таблица 2: Пять характерных различий между медью и алюминием

Параметр

Алюминий

Медь

Коэффициент расширения на ° С х 10 -6 при 20 ° С

23

16,6

Теплопроводность БТЕ / фут / ч / БПФ 2 / ° F при 20 ° С

126

222

Электропроводность %   при 20 ° С

61

101

Прочность на разрыв н/мм 2 (мягкая)

28-42

40

Возможность соединения

Оксиды, хлориды, сульфиды или недрагоценные металлы, более проводящие на меди, чем алюминии. Этот факт делает очистку и защиту соединителей для алюминия более важной. Некоторые считают соединения меди с алюминием несовместимыми.  Также под вопросом  сопряжение соединений между алюминием трансформаторов и медным проводом присоединения.

Коэффициент расширения

При изменении температуры алюминий расширяется почти на треть больше, чем медь. Это расширение, наряду с пластичным характером алюминия, вызывает некоторые проблемы для ненадлежаще установленных болтовых соединений. Чтобы избежать ослабления соединения, необходимо его подпружинивание. Используя либо чашевидные или прижимные шайбы можно обеспечить необходимую эластичность при сочленении, без сжатия алюминия. При использовании надлежащей арматуры алюминиевые соединения, могут быть равными по качеству медным.

Теплопроводность

Некоторые утверждают, что поскольку,  теплопроводность меди выше, чем алюминия то это оказывает влияние на снижение хот-спот температуры обмотки трансформатора. Это верно только тогда, когда проводники обмоток из меди и алюминия  одинакового размера, геометрии и дизайна. Следовательно, для любого силового трансформатора заданного размера, тепловые характеристики теплопроводности алюминия могут быть очень близки меди. Для алюминиевых обмоток для достижения той же самой электропроводности как у меди, она должна быть примерно на 66% больше по площади поперечного сечения.. Производители трансформаторов проектируют и проверяют их с учетом  хот-спот особенностей их конструкции и использую площадь поверхности охлаждения, геометрию обмоток, воздуховоды, и форму проводников для получения приемлемых хот-спот градиентов, независимо от материала намотки.

Электрическая проводимость

Часто аргументы указывают на неполноценность проводимости алюминия, мотивируя это тем, что алюминий имеет только 61% от проводимости меди, что приводит к более высоким потерям в алюминиевых обмотках трансформаторов. Проектировщики всегда обеспокоены температурой обмоток.  Чтобы удержать температуру в данном классе изоляции, трансформаторы с алюминиевыми обмотками разрабатывают с  проводниками большей площади поперечного сечения чем медь. В среднем, это приводит к потерям энергии для алюминия одинаковым с медью. Таким образом,  силовые трансформаторы аналогичной конструкции с тем же самым нагревом имеют примерно эквивалентные потери независимо от материала проводника.

Производители трансформаторов ограничивают выбор доступных размеров проводников. Из-за этого некоторые проекты в алюминии могут получить более низкие потери чем в меди просто, потому что ограничен выбор размера провода. В других проектах медь более эффективна. Немногие, если таковые вообще имеются, производители трансформаторов сухого типа для низкого напряжения изменяют основные размеры сердечника при переходе от алюминия к меди, так что потери в сердечнике остаются примерно одинаковыми, независимо от обмоточного материала. Если одинаковой эффективности можно добиться путем изменения размеров намоточного провода и основные потери остаются теми же, нет никаких практических оснований ожидать, что один дизайн трансформатора, более эффективен, чем другие. Разница в стоимости между медью и алюминием часто позволяет обеспечить  алюминиевые проводники большего сечения, что приводит к снижению потерь холостого хода при меньших затратах, чем если бы были использованы медные проводники.

Предел прочности на разрыв

Более низкая прочность на растяжение и предел текучести алюминия вызывала некоторое беспокойство по поводу его использования   при циклических нагрузках. Нагрузки с большими токовыми бросками,  которые создают приводы постоянного тока и некоторые другие потребители, приводят к появлению электромагнитных сил, которые могут вызвать движение проводников и смещение обмотки. Как показано в таблице 2, алюминий имеет только 38% от предела прочности меди. Тем не менее, в таблице сравнение основано на равных площадях поперечного сечения. Как отмечалось ранее, чтобы обеспечить равный рейтинг   трансформаторам с алюминиевыми обмотками необходимо иметь обмотки площадью поперечного сечения на 66% больше, чем трансформаторам с медными обмотками. Использование больших размеров проводников приводит к показателям алюминиевой обмотки  почти равным медной. Способность трансформатора противостоять долговременным механическим воздействиям бросков нагрузки больше зависит от соответствующего баланса обмотки и крепления соединительных проводов чем от выбора проводника. Не обнаружено существенной разницы между медными или алюминиевыми обмотками трансформаторов низкого напряжения в механических повреждениях при испытаниях.

Подключение

Подключение на сегодняшний день является самой распространенной причиной «ущербности» ​​в отношении использования алюминиевых обмоток трансформаторов. И медь и алюминий склонны к окислению или другим химическим изменениям под воздействием атмосферы. Проблема в том, окись алюминия является очень хорошим изолятором, в то время как оксид меди, хотя и не считается хорошим проводником, но не так проблематичен в болтовых соединениях. Зачистка контактов вместе  с качественным  соединением позволяют предотвратить окисление. Эти рекомендации относятся к любому проводящему материалу,  просто более существенны для алюминия. Большинство электриков хорошо обучены  этим процедурам, и техника выполнения болтовых соединений проводников из алюминия четко установлена и ее надежность доказана практикой.

В общем, болтовые соединения из алюминия без покрытия с медью не рекомендуются. Хотя есть несколько надежных сварочных и взрывных технологий  для соединения этих двух металлов, но они, в настоящее время, почти не используются в производстве силовых трансформаторов. Большинство болтовых соединений   алюминия с медью выполнены с применением серебра или лужения. В большинстве кабельных соединений к трансформаторам с алюминиевыми обмотками используются алюминиевые наконечники с покрытием олова.  Эти наконечники специально предназначены (Al / Cu) для соединения медного провода с любым металлом. Эта практика является общепринятой и показала свою надежность на протяжении более 30 лет эксплуатации трансформаторов с алюминиевыми обмотками.

ТЕОРИЯ ПРОТИВ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Большинство аргументов в пользу меди было основано на теориях, которые, практически, не представляют из себя что-либо существенное. Несколько теорий, также существуют, которые способствуют использованию алюминия.

Один из аргументов фокусируется на различных методах выполнения медных и алюминиевых соединений.  Внутренние соединения обмоток трансформатора, выполненные  медью, как правило, паяные, тогда как же соединения алюминия свариваются с использованием инертного газа. Технически, метод пайки тугоплавким припоем делает медное соединение менее проводимым чем медь.  Сварка алюминия в инертном газе дает сплошной алюминий, соединенный без потери проводимости. Кроме того, некоторые утверждают, что в течение долгого времени медная окись продолжает формироваться, отслаивая  наружную медь и в конечном счете повреждая весь проводник.   С другой стороны, алюминиевая окись формирует стойкое, защитное покрытие на открытых металлических поверхностях, препятствуя окислению уже через несколько миллионных долей сантиметра.  Да, возможны определенные проблемы при эксплуатации трансформатора в коррозионных атмосферных или экстремальных нагрузочных условиях. Однако, среднестатистический потребитель не должен быть слишком обеспокоен этими теоретическими соображениями, потому что и у медных и у алюминиевых трансформаторов есть отличный послужной список долгих лет практического применения.

Единственная уважительная причина, чтобы предпочесть медь алюминию — ограниченность пространства. Неопровержимый факт —   намотанный медью трансформатор может быть меньшего размера чем намотанный алюминием.  Главным образом, трансформаторы, с открытым ярмом и обмотками, покупают крупные сборщики, для того чтобы поместить в их собственные устройства, в интересах экономии пространства. Большинство закрытых трансформаторов общего назначения продаются в корпусах одинаковых размеров как для алюминия так и для меди, так что даже это небольшое преимущество  меди не реализуется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выбор между обмотками трансформатора из алюминия или меди сводится к личным предпочтениям. Высокая цена на медь часто требует оправданности покупки, но эти аргументы были опровергнуты в этой статье. По правде говоря, опыт работы в отрасли просто не поддерживает ни одну из наиболее часто заявляемых причин  выбора меди в сравнении с алюминием. Спрос на сухие трансформаторы с алюминиевыми низковольтными обмотками, вероятно, будет расти из-за их существенного преимущества  по стоимости перед медью. Как некоторые из старых мифов исчезают из-за ошеломляющего успеха алюминия, так все больше пользователей предпочитают заплатить меньшие деньги, при относительно небольшом дополнительном внимании к деталям, необходимым для выполнения надежных соединений. Хорошая практика при создании электрических соединений преимущество для всех в отрасли, независимо от того, используется алюминий или медь.  Прежде, чем вложить капитал в дополнительную стоимость медных трансформаторов, исследуйте причины предпочтения меди в технических характеристиках.

Медные или алюминиевые обмотки низкого напряжения: за и против | Публикации

На рынке трансформаторного оборудования среди закупщиков и менеджеров всегда стояли вопросы: где купить дешевле, у кого доставка быстрее, у кого есть складские запасы на ходовые позиции, есть ли в наличии сервисное обслуживание в регионе эксплуатации и гарантия превышающая стандартные сроки – 3 года. Вопрос покупки трансформатора на меди или алюминии стоял только в случае, если заказчик указывал конкретный металл обмотки низкого напряжения.

Сегодня мы обсудим тему, которая накладывает отпечаток на первый пункт: стоимость. Если взглянуть на рынок, то мы увидим, множество предложений о поставках распределительных и силовых трансформаторов с материалами обмоток низкого напряжения на алюминии и меди. И как правило цены на трансформаторы с использованием медных обмоток значительно выше, чем их аналоги на алюминии. Все очень просто, исторически так сложилось, что стоимость медного проводника всегда ценилась выше, чем алюминия, который открыли только в 1825 году Хансом Кристианом Эрстед. В интернете вы не найдете прайс-листов на медные трансформаторы, так как цена на медь на рынке сильно колеблется и всегда в сторону увеличения, что делает прайс быстро устаревающим. По сравнению с медью, цена на алюминий дешевле и скорость роста кривой цены на лондонской бирже металлов значительно ниже.

Дороже не значит не покупать. Каждая закупка трансформатора должна быть целенаправленной и полностью удовлетворять требованиям по эксплуатации на объектах применения.

Алюминий обладает высокой электротеплопроводностью (37106 См/м) и теплопроводностью (203,5 Вт/(мК)), 65 % от электропроводности меди. Алюминий легче меди. Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами, в том числе и медью. В тоже время данный металл обладает высокой стойкостью к коррозии, что можно рассматривать, как плюс, чем минус, несмотря на образование оксидной пленки, которая затрудняет спаивание с другими металлами. Многие компании используют технологию холодной сварки, позволяющая получать соединение встык и внахлест без промежуточных интерметаллических слоев, окисных пленок, что позволяет устранить сложности при спайки шин, идущих к трансформатору. Как вариант можно использовать ручную аргоно-дуговую сварку вольфрамовым электродом, но эта процедура требует большого опыта (Инструкция по монтажу контактных соединений шин между собой и с выводами электротехнических устройств)

Медь же обладает высокой тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58 МСм/м.

Основные различия обмоток низкого напряжения на меди и алюминии:

1. Коэффициент расширения

Многие знают, что алюминий имеет степень расширения на 1/3 больше, чем у меди, что увеличивает нагрузку на болтовые соединения, так как они имеют фиксированное положение. Что ослабляет соединение. Для устранения данного недостатка можно использовать эффект подпружинивания использую чашевидные или прижимные шайбы, что обеспечивает эластичное сочленение в конструкции обмотки.

2. Теплопроводность

Известно, что алюминий имеет меньшую теплопроводность, чем медь, при одинаковых размерах, дизайне и геометрии, что влияет на снижение пиковых температур (hotspot) обмотки трансформатора. Но и эта задача решаема, увеличением примерно на 60% площади поперечного сечения алюминиевого проводника. Производители трансформаторов могут спроектировать и произвести трансформатор с учетом пиковых нагрузок температуры на обмотки при использовании алюминия с почти идентичными показателями значений по меди.

3. Электрическая проводимость

Аналогично теплопроводности. При намотке обмоток низкого напряжения используют алюминиевые проводники большей площади поперечного сечения чем медь, что усредняет показатели по потерям энергии между трансформаторами на меди и алюминии.

4. Предел прочности на разрыв

При эксплуатации трансформаторов происходят постоянные циклические нагрузки, создаваемые приводами постоянного тока, которые могут вызвать появление электромагнитных сил. Они в свою очередь могут вызвать движение проводников и смещение обмотки. Трансформаторы с медной и алюминиевой обмотками по-разному справляются с циклическими нагрузками. Так как, прочность меди на 60% выше чем у алюминия, то они идеально с ними справляются. В тоже время трансформатор с алюминиевыми обмотками может иметь одинаковые с медью показатели, если увеличить площадь обмотки поперечного сечения примерно на 60%. Это доказывается заводскими испытаниями многих производителей.

5. Возможность соединения

Есть мнение, что трансформатор с алюминиевыми обмотками низкого напряжения не возможно соединить или попросту такое соединение будет не эффективным – Миф. Да, сложно, да не многие могут использовать технологии, позволяющие соединить алюминиевый провод и медные шины и опыт, но это возможно.

При сравнении алюминиевых обмоток с медными видно, что размеры трансформатора на алюминии будет больше, так как потребуется алюминиевый проводник с площадью большего сечения. При этом стоимость такого трансформатора будет дешевле аналогичного трансформатора на меди с теми же показателями.

И все же выбор, какой трансформатора заказывать на меди или на алюминии нужно строго исходя потребностей и возможностей.

ООО «АСГ ТРАНСФОРМАТОРЕН» предлагает два варианта исполнения трансформаторов сухого типа с медными и алюминиевыми обмотками низкого напряжения.

Статья подготовлена ООО «АСГ ТРАНСФОРМАТОРЕН»

Обмоточные провода. Виды и маркировка. Изоляция и применение

Обмоточные провода служат для производства обмоток трансформаторов, электродвигателей, электромагнитных реле и многих других механизмов.

Провод обмоточный в отличие от других типов проводников имеет в качестве основного параметра диаметр токопроводящей жилы, а не ее сечение. Существует очень тонкий провод для обмоток, и имеющий ничтожный слой изоляции. Тончайшие обмоточные проводники изготавливают по специальной технологии производства для особо тонких проводников и материалов электрической изоляции.

Длительное время обмоточные провода делались исключительно медными. Сегодня для них часто используют алюминий и другие сплавы, обладающие значительным сопротивлением. Алюминий позволяет экономить дорогостоящую и дефицитную медь.

Классификация

Обмоточные провода классифицируется по материалу изоляции, по форме сечения и материалу жилы.

Материал изоляции
Провод обмоточный изготавливается со следующими видами изоляции:
  • Волокнистая.
  • Эмаль.
  • Комбинированная.
Волокнистая

Провода, имеющие волокнистую изоляцию, имеют повышенную механическую прочностью. Толщина волокнистой изоляции довольно большая, и может достигать до 0,4 мм на сторону. Химическая стойкость и влагостойкость таких проводов невысока.

Волокнистая изоляция проводов, использующихся для перемотки электрических двигателей и производства катушек масляных трансформаторов, может включать в себя бумагу, хлопчатобумажную ткань, стеклянные, а также асбестовые волокна, лавсан, шелк. Эти волокна и ткани накладываются в несколько слоев по подобию плетеного чулка.

Эмалевая изоляция

Материалом эмалированной изоляции служит винифлекс, металвин, кремнийорганическая основа, полиэфиротерефталевая кислота, полиуретан.

Обмоточная проволока, покрытая специальной эмалью, обладает электрической прочностью, устойчивостью к влаге, агрессивным химическим веществам. Особенностью эмалевых обмоточных проводов является очень малая толщина изолированного слоя (наибольшая толщина 0,09 мм). Прочность эмали провода ПЭЛ небольшая, такой провод используется только для обмоток катушек, работающих в неподвижном состоянии.

Высокопрочный эмалевый провод ПЭТВ, а также ПЭТ-155 применяется для обмоток электродвигателей мощностью до 100 киловатт. Провод, покрытый эмалью, марки ПЭТ-155 используется для производства новой серии электродвигателей, прочность его изоляции позволяет наматывать провод на автоматических станках. Эмалевые провода обладают также высокой термостойкостью, и способны выдерживать температуру до 155°С.

Комбинированная

Провод обмоточный с комбинированной изоляцией по своим параметрам находится в промежуточном положении между рассмотренными двумя видами проводов. Комбинированный вид изоляции включает в себя несколько слоев. Наружное покрытие обычно состоит из волокнистого материала, а внутреннее покрытие – эмаль. Например, провод ПЭЛШО обозначает: провод медный обмоточный с изоляцией из шелка и лаковой эмали.

Если проводник пропитан термостойким лаком и покрыт стекловолокном, то его маркировка содержит букву «К». Этот вид проволоки стал популярным из-за своей высокой надежности, и используется для электродвигателей подъемно-транспортных механизмов, в том числе судостроительных кранов.

Форма сечения
Обмоточные провода бывают двух форм сечения:
  1. Круглой.
  2. Прямоугольной.

Круглое сечение провода используется в различных сферах. Такой провод обладает высокими прочностными и электрическими характеристиками.

Размеры прямоугольных сечений проводов стандартизированы. Такой провод часто применяется для обмоток трансформаторов. Толщина прямоугольных поводов достигает до 5,9 мм, а ширина до 14,5 мм.

Соотношение этих размеров может различаться. Есть некоторые недостатки, выражающиеся в применении обмоточных проводов плоского сечения. При его наматывании на бухту есть большая вероятность повредить изоляцию, а также, при очень маленьких сечениях провода визуально трудно отличить меньшую сторону сечения от большей.

В любой обмотке важным элементом является виток проводника вокруг сердечника. По мощности тока подбирается необходимое сечение провода. Круглая проволока обычно используется для небольших нагрузок, а прямоугольную проволоку применяют для более высокой нагрузки.

Материал токоведущей жилы
Большинство обмоточных проводов производят из следующих материалов:
  • Медь.
  • Алюминий.

Медные обмоточные провода составляют большую часть всех выпускаемых проводов. Они обладают малым удельным сопротивлением, значительным весом. Стоимость медных проводов высока.

В последнее время вместо медных проводов для обмоток стали использовать алюминиевый провод, который значительно легче по весу, имеет меньшую стоимость, но обладает более высоким удельным сопротивлением, по сравнению с медным проводником.

Маркировка
Для обозначения провода выполняют его маркировку, которая означает материал жилы и изоляции:
  • Вначале обозначения находится буква «П» для медной проволоки, и означает «провод».
  • Для отличия алюминиевых и медных проводов в конце маркировки имеется буква «А», например, ПЭВА.
  • Если жила сделана из сплава, имеющего большое удельное сопротивление, то в обозначении имеются дополнительные буквы, например, НХ – нихром, М – манганин, К – константан.
  • Для обозначения мягкого проводника ставят символ «М», для твердого – «Т». Например, провод ПЭМТ – медный провод из твердой проволоки, а провод ПЭММ – из мягкой проволоки.
Буквы для обозначения изоляции
  • ЭМ – высокопрочная поливиниловая эмаль.
  • ЭЛ – масляная основа.
  • ЭВ – высокопрочная поливинилацетатная эмаль.
  • Л – лавсан.
  • Ш – шелк натуральный.
  • Б – пряжа х/б.
  • О – один слой.
  • С – стекловолокно.
  • ШК – капрон.
  • Д – два слоя.

Если в маркировке стоит 2-я буква «П», это означает, что изоляция в виде пленки. Провод ППФ оснащен изоляцией в виде фторопластовой пленки.

Для маркировки комбинированной изоляции символы стоят в порядке нахождения слоев, начиная от внутреннего. ПЭЛШО – провод медный, эмаль на масляной основе и однослойной шелковой оплетки.

Требования
  • Провод обмоточный покрывается равномерной изоляцией. Допускаются в некоторых точках утолщения соответственно марке и типоразмеру провода.
  • Проволока перевозится в бухтах, барабанах и бобинах, в зависимости от типоразмеров и марки. Проводник в таких упаковках должен быть намотан ровно и плотно, без путаницы витков. Число отрезков провода в бухте или катушке должно соответствовать размеру и марке провода.
  • Упаковки должны упаковываться бумагой, способной защитить изоляцию провода от повреждений во время транспортировки. Наибольший вес ящика с проводом не должен быть тяжелее 80 кг.
  • К барабану и катушке прикладывается ярлык с обозначением завода изготовителя, массы, типоразмера и марки поволоки, а также других параметров.
Как выбрать обмоточные провода для двигателя

Подбор необходимого провода для перемотки электродвигателей, выполняется с учетом класса термостойкости, допускаемого слоя изоляции и другими требованиями.

Минимальной толщиной слоя изоляции обладают эмалевые обмоточные провода. Их используют при повышенном проценте заполнения паза во время намотки. Гладкая поверхность изоляции облегчает их укладку в пазы, а небольшая ее толщина при повышенной теплоотдаче обеспечивает защиту от перегрева.

Использование эмалированных проводов должно соответствовать определенным видам лаков и растворителей, используемых на конкретном предприятии, или тем маркам лаков, которыми предприятие в состоянии обеспечить. Существуют растворители и лаки, которые способны разрушить эмаль. А также, при нагревании до 170 градусов эта изоляция становится пластичной, что не позволяет применять ее для обмоток роторов, вращающихся с большой угловой скоростью.

Максимальную толщину изолированного слоя имеет проволока для обмотки с комбинированным и волокнистым слоем. Ее использование запрещается для обмоток, находящихся в агрессивной или влажной среде. Для таких целей целесообразно использовать обмоточные провода, оснащенные стеклянной изоляцией, но малая прочность изоляции накладывает определенные ограничения на использование таких проводов. Хотя по термостойкости провода со стеклянной изоляцией подходят для подобных классов обмоток. При приобретении обмоточной проволоки нужнее учитывать, что стоимость провода одного типоразмера зависит от марки. При производстве ремонта низковольтных электрических машин цена провода будет составлять большую часть финансовых затрат от полной стоимости ремонта. В связи с этим необходимо учесть технические и экономические факторы выбора, то есть, цену и технические параметры.

Похожие темы:

Лом медных трансформаторов масляных цена за кг и тонну в Санкт-Петербурге

Прайс на 26.03.2022

Принимаем б/у медные силовые трансформаторы на разборку в металлолом. Нам можно продать старые, нерабочие, б/у масляные медные трансформаторы типа: ТМ, ТДЦП, ТДТН, ТДН, ТДС, ТДНС, ТЦНП, ТМЦПН ТМН, ТД, ТДМ ,ТМНТ.. Цены на лом трансформаторов можно узнать по телефонам, указанным на сайте. При большом объеме стоимость трансформаторов индивидуальна. Они принимаются по весу брутто.

Чтобы мы рассчитали для Вас примерную стоимость трансформатора на металлолом, сообщите:

  • 1. Марку трансформатора, год выпуска
  • 2. Полный вес
  • 3. Вес активной части
  • 4. Вес масла

Будет идеально, если прислать фото трансформатора по электронной почте, WhatsApp или Viber на номер +7(911) 922-94-20

Наименование металла МЕТАЛЛ

Цена от 20 до 1000 кг

Цена

более 1 тонныболее тонны

Цена на карту

физ.лицам на карту

Цена б/н

юр. лицам

Медные трансформаторы масляные

Фотографии металлов

Трансформатор представляет собой специальное техническое устройство, которым оборудован каждый современный торговый центр, жилой микрорайон, учреждение и другие объекты. Его активная часть является магнитопроводом из особой холоднокатаной электротехнической стали, переключателя и обмотки. Активную часть поднимают за «уши», которые находятся на верхней части каркаса. В трансформаторах используется алюминиевая обмотка.

В ходе производства медных масляных трансформаторов используется множество разных материалов. Однако большая часть элементов оборудования выполнена из особых электротехнических материалов – это материалы, которые характеризуются специальными свойствами относительно магнитного и электрических полей. В данных трансформаторах обмотка изготавливается из меди.

Важно учитывать, что оборудование имеет лимит длительности использования. При исчерпании ресурса трансформаторы списывают и утилизируют. Лом медных масляных трансформаторов является прекрасным вторичным сырьем, так как содержит достаточно большое количество меди.

Прием лома медных масляных трансформаторов в Санкт-Петербурге

Компания «Интермет» осуществляет скупку и переработку цветного и черного металлолома по выгодной цене за кг. В том числе компания купит лом металла медного масляного трансформатора. Накопленный десятилетний опыт позволил выработать наиболее эффективный механизм покупки:

  • Сначала выполняется оценка лома по шильде(табличке) закрепленной на трансформаторе.
  • Расчет стоимости осуществляется после вскрытия трансформатора.
  • Менеджеры всегда рады ответить на вопросы и проконсультировать, если вы решили продать трансформатор.
  • Имеется дополнительная платная услуга – вывоз.
  • Пункты приема находятся в центре города (адреса приема представлены на сайте).

Сколько стоит?

Стоимость трансформатора при сдаче зависит от следующих параметров:

  • Модель.
  • Год выпуска.
  • Состав.
  • Вес.

Мы купим у вас лом медных масляных трансформаторов любого объема за наличный и безналичный расчет.

Стабилизатор напряжения с алюминиевым трансформатором

Медь против алюминия.

Покупая стабилизатор напряжения, Вы часто согласны переплатить за него на три-четыре, а в отдельных случаях и на 12 000 гривен больше, только потому, что настаиваете на трансформаторе из меди. Желая помочь Вам разобраться — есть ли в этом смысл, мы подготовили этот подробный доклад.
Итак! Станем чередовать Ваши доводы «Почему лучше МЕДЬ?» С нашими контраргументами «НЕ ФАКТ, ЧТО ЛУЧШЕ»:

  • МЕДЬ БОЛЕЕ ДОЛГОВЕЧНА?

Это не соответствует действительности, откройте любой справочник для электрика и там прочтете, что срок службы как медного, так и алюминиевого кабеля совершенно одинаков: 15 лет – если кабель в одинарной изоляции и 30 лет – если была выбрана двойная изоляция.

  • МЕДЬ НЕ ТАК БЫСТРО ЛОМАЕТСЯ?

ВОТ ЭТО ПРАВДА! Медь выдерживает аж 80 изгибов, а алюминий только около 12ти. НО ведь при закладке кабеля в стене это фактически не имеет значения, как и на обмотке трансформатора стабилизатора.

  • АЛЮМИНИЙ ОЧЕНЬ БЫСТРО ОКИСЛЯЕТСЯ?

Действительно, внешне, на только что зачищенном алюминии буквально за доли секунды образуется слой оксида, который несколько ухудшает контакт. Но дальше этого верхнего слоя окисление не происходит и алюминий сохраняет свои токопроводящие свойства на долгие годы НАРАВНЕ с медью. К тому же, есть современное решение — как получить хороший контакт на алюминиевом проводе. Не рекламы ради, но в качестве подсказки)) К примеру, немецкая фирма «Wago» выпускает клеммнички  уже со специальной пастой. Такая токопроводящая паста как бы сдирает верхний окисленный слой и герметизирует место контакта от проникновения воды и воздуха. Это даже лучше, чем хорошая скрутка из меди!

  •   КОНЦЫ НАМОТАННОГО АЛЮМИНИЕМ ТРАНСФОРМАТОРА НЕСОВМЕСТИМЫ С МЕДНОЙ ЛИНИЕЙ И СИЛОВЫМИ КАБЕЛЯМИ?

ЛОЖЬ. Мы рады будем научить всех желающих как правильно соединять медные и алюминиевые провода между собой с учетом и с уважением ко всем законам химии и физики. Запомните, что соединять медный и алюминиевый кабель нужно только через клеммник, таким образом, чтобы алюминий не соединялся и не соприкасался с медью непосредственно! Справедливо будет отметить, что выполнить концевые выводы должным образом — более сложная задача для намотанного из алюминия трансформатора, НО это для Вас в заводских условиях делают производители стабилизаторов напряжения, мы благодарим их за это их сложную работу!

  • ТРАНСФОРМАТОР С АЛЮМИНИЕВОЙ ОБМОТКОЙ ВЕСИТ ЛЕГЧЕ, ЧЕМ АНАЛОГИЧНЫЙ С МЕДНОЙ ОБМОТКОЙ?

ПРАВДА, но разве это — недостаток? Некоторые потенциальные покупатели стабилизаторов, среди которых есть и профессиональные электрики, считают, что о качестве этого прибора, в том числе, свидетельствует и больший вес — это верно, то, что тяжелее — «жить будет дольше», ОДНАКО следует сравнивать «спортсменов одной весовой категории», а не только одной мощности, но и алюминий с алюминием, медь с медью. Вот тогда слоган, «ТЯЖЕЛЕЕ — ЛУЧШЕ», имеет право на жизнь.

  • ТРАНСФОРМАТОРЫ С ОБМОТКОЙ, НАМОТАННОЙ МЕДЬЮ, ЛУЧШЕ ПОДХОДЯТ ДЛЯ «УДАРНЫХ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ПЕРЕГРУЗОК», ТАК КАК МЕДИ СВОЙСТВЕННА БОЛЕЕ ВЫСОКАЯ ПРОЧНОСТЬ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ, ЧЕМ АЛЮМИНИЮ?

— И ЭТО — НЕ ПРАВДА!

  • ТРАНСФОРМАТОР С АЛЮМИНИЕВОЙ ОБМОТКОЙ ИМЕЕТ БОЛЕЕ ВЫСОКИЕ ПОТЕРИ, ЧЕМ АНАЛОГИ ИЗ МЕДИ?

НЕТ, НЕТ, еще раз — НЕТ! Здесь вопрос в сечении кабеля, которым выполняется намотка. При правильном подборе сечения кабеля, под требуемую мощность нагрузки, нет никаких лишних потерь.

  • ТРАНСФОРМАТОР С АЛЮМИНИЕВОЙ ОБМОТКОЙ БОЛЬШЕ ГРЕЕТСЯ ИЗ-ЗА ТОГО, ЧТО МЕДЬ СЛАВИТСЯ ЛУЧШЕЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ ПО СРАВНЕНИЮ С АЛЮМИНИЕМ?

ЭТО НЕ ТАК! Трансформатор из меди и алюминия, греется от непомерной нагрузки, от перегруза, поэтому мы и рекомендуем всегда покупать немного мощнее стабилизатор напряжения, чем Вам нужен, ПРОЦЕНТОВ НА 30, чтобы он не работал «на износ». Тогда перегрева не будет, устройство прослужит достаточно долго.

Резюмируя все изложенное, можем заверить Вас, смело можете выбирать стабилизатор как с медной, так и с алюминиевой обмоткой. Технологии вполне позволяют производить качественное устройство с алюминиевой обмоткой, которое прослужит Вам достаточно долго. При этом вы получите приятный бонус — значительно более низкую цену.

Проводники в низковольтных трансформаторах сухого типа

Преимущественный материал обмотки

В Северной Америке алюминий является преобладающим материалом обмотки для низковольтных сухих трансформаторов мощностью более 15 киловольт-ампер (кВА). В большинстве других регионов мира медь является преобладающим материалом для обмотки. Основной причиной выбора алюминиевых обмоток является их более низкая начальная стоимость.

Исторически сложилось так, что стоимость основного металла из меди намного более изменчива, чем стоимость алюминия, поэтому покупная цена медного проводника, как правило, является самым дорогим выбором.Кроме того, поскольку алюминий обладает большей пластичностью и его легче сваривать, он является более дешевым производственным выбором. Однако надежные алюминиевые соединения требуют большей дисциплины и опыта со стороны монтажников трансформаторов, чем для медных соединений.

Алюминиевая полоса для обмотки электрических трансформаторов

Технические споры о преимуществах и недостатках алюминия по сравнению с медью обсуждались в электротехнической промышленности в течение многих лет. Большинство этих аргументов несущественны, а некоторые можно классифицировать просто как дезинформацию.Целью данного краткого обзора применения является обсуждение некоторых общих проблем, связанных с выбором между этими двумя материалами обмотки.

Общие причины выбора материала обмотки

Таблица 1 X
Для трансформаторов с алюминиевой обмоткой сложнее выполнить правильное подключение линии и нагрузки. X
Соединения линии и нагрузки у трансформаторов с медной обмоткой более надежны, чем у трансформаторов с алюминиевой обмоткой. X
Трансформаторы с алюминиевой обмоткой легче по весу, чем аналоги с медной обмоткой. X
Низковольтные трансформаторы с медной обмоткой лучше подходят для «сильных ударных» нагрузок, поскольку медь имеет более высокую прочность на разрыв, чем алюминий. X
Трансформаторы с алюминиевой обмоткой имеют более высокие потери, поскольку медь является лучшим проводником. X
Трансформаторы с алюминиевой обмоткой имеют более высокую температуру точки перегрева, поскольку медь лучше проводит тепло, чем алюминий. x


Различия между меди и алюминием

Большинство озабоченности о намотке Материал Выбор отражает пять характерных различий между медью и алюминием:

Пять характерных различий между CU и AL алюминиевый Медь
Коэффициент расширения на °C x 10 -6 при 20°C 23 16.6
Теплопроводность BTU / FT / HR / FFT 2 / ° F на 20 ° C 126 222
Электрическая проводимость% IAS на 20 ° C 61 101
Прочность на растяжение IB / в 2 (Soft) 2 (Soft) 12 000 32 000


Connectivity

Оксиды, хлориды или сульфиды базового металла гораздо более проводящие для меди, чем алюминий. Этот факт делает очистку и защиту соединений алюминиевых соединений более важными.Некоторые считают соединения медь-алюминий несовместимыми. Также вызывают сомнения переходные соединения между алюминиевыми трансформаторами и медным строительным проводом.

Коэффициент расширения

Алюминий расширяется почти на треть больше, чем медь, при изменении температуры. Это расширение, наряду с пластичностью алюминия, вызвало некоторые проблемы при неправильной установке болтовых соединений.

Чтобы избежать ослабления соединения, необходимо соединение пружинного типа.Использование чашеобразных или разрезных шайб обеспечивает необходимую эластичность соединения без сжатия алюминия.

При использовании надлежащего оборудования алюминиевые соединения могут быть равны по качеству медным соединениям.

Теплопроводность

Некоторые утверждают, что теплопроводность меди превосходит теплопроводность алюминия в снижении повышения температуры в точках перегрева в обмотках трансформатора. Это верно только при сравнении медных и алюминиевых обмоток с одинаковым сечением проводов, геометрией и конструкцией.Следовательно, для трансформатора любой заданной мощности в кВА характеристики теплопроводности алюминия могут быть очень близки к характеристикам меди. Чтобы алюминиевые катушки имели такую ​​же пропускную способность по току, как и медные, площадь поперечного сечения алюминиевой катушки должна быть примерно на 66% больше. Ответственные производители проектируют и проверяют характеристики горячих точек своих конструкций и используют площадь охлаждающей поверхности, геометрию змеевика, воздуховоды и форму проводника для получения приемлемых градиентов горячих точек независимо от материала обмотки.

Электропроводность

Часто аргументы указывают на меньшую проводимость алюминия, ссылаясь на то, что алюминий имеет только 61% проводимость меди, что вызывает более высокие потери энергии в алюминиевых трансформаторах. Конструкторов всегда волнует температура обмотки. Чтобы поддерживать температуру ниже номинала изоляции, алюминиевые трансформаторы имеют алюминиевые проводники с большей площадью поперечного сечения, чем медные. В среднем это приводит к таким же потерям энергии для алюминия, как и для меди.Следовательно, трансформаторы аналогичной конструкции с одинаковым превышением температуры имеют примерно одинаковые потери независимо от материала проводника.

Производители трансформаторов ограничивают количество имеющихся на складе проводников. Из-за этого некоторые конструкции из алюминия могут иметь меньшие потери, чем медные, просто потому, что выбор сечения провода ограничен. В других конструкциях медь более эффективна. Немногие производители сухих трансформаторов низкого напряжения изменяют размер корпуса сердечника при переходе с алюминия на медь, поэтому потери в сердечнике остаются примерно одинаковыми независимо от материала обмотки.Если одинаковая эффективность может быть достигнута путем изменения размера провода, а потери в сердечнике остаются неизменными, нет никаких практических оснований ожидать, что одна конструкция будет более эффективной, чем другая. Разница в стоимости между медью и алюминием часто позволяет использовать алюминиевые проводники большего размера, что приводит к меньшим потерям нагрузки при меньших затратах, чем если бы использовались медные проводники.

Прочность на растяжение

Низкий предел прочности на растяжение и предел текучести алюминия вызывает некоторые опасения по поводу его использования в приложениях с циклическими нагрузками.Нагрузки, потребляющие высокие пики тока, такие как приводы постоянного тока и другие контроллеры SCR, создают электромагнитные силы, которые могут вызвать перемещение проводников и выводов катушек. Как показано в Таблице 2, алюминий имеет только 38% прочности на растяжение меди. Однако сравнение таблиц основано на одинаковой площади поперечного сечения. Как отмечалось ранее, для получения одинаковых номинальных характеристик алюминиевых трансформаторов обычно требуется площадь поперечного сечения на 66 % больше, чем у медных проводников. Использование проводников большего размера приводит к прочности алюминиевой обмотки, почти эквивалентной медной обмотке.Способность трансформатора выдерживать длительные механические воздействия «высоких ударных» нагрузок зависит в большей степени от адекватного баланса катушек и поддержки выводов, чем от выбора проводника. Между медными и алюминиевыми трансформаторами низкого напряжения не было обнаружено существенной разницы в механических повреждениях.

Возможности подключения

Возможности подключения являются самой распространенной причиной «предубеждения» в отношении использования трансформаторов с алюминиевой обмоткой. И медь, и алюминий подвержены окислению или другим химическим изменениям при воздействии атмосферы.Проблема в том, что оксид алюминия является очень хорошим изолятором, в то время как оксид меди, хотя и не считается хорошим проводником, в болтовых соединениях не вызывает таких проблем. Очистка и нанесение качественной шовной пасты для предотвращения окисления рекомендуется для любого материала и просто более важна для алюминия. Большинство электриков хорошо обучены этим процедурам, а техника болтового соединения алюминия является общепризнанной и проверенной практикой.

Как правило, болтовое соединение алюминия с медью не рекомендуется.Хотя для соединения двух металлов можно использовать несколько надежных процессов сварки и взрывных соединений, ни один из них не используется в значительной степени в современном производстве трансформаторов. Большинство соединений алюминия с медью выполняются путем нанесения серебра или лужения на один или оба металла проводника в болтовом соединении. В большинстве кабельных соединений трансформаторов с алюминиевой обмоткой используются луженые алюминиевые наконечники. Эти наконечники специально рассчитаны (алюминий/медь) для соединения медного строительного провода с любым металлом.Эта практика общепринята и доказала свою надежность за более чем 30 лет использования трансформаторов с алюминиевой обмоткой.

Теория против практического применения

Большинство аргументов в пользу меди основано на теориях, которые на практике не дают ничего существенного. Также существует несколько теорий, которые поддерживают использование алюминия.

Один аргумент касается различных методов, используемых для соединения меди и алюминия. Внутренние соединения трансформатора, выполненные из меди, обычно припаиваются, тогда как те же алюминиевые соединения свариваются с использованием инертного газа.Технически метод пайки приводит к тому, что медное соединение имеет более низкую проводимость, чем медный основной металл. Сварка алюминия в среде инертного газа обеспечивает непрерывное алюминиевое соединение без ухудшения проводимости. Кроме того, некоторые утверждают, что со временем оксид меди продолжает образовываться, отслаиваясь от оголенной меди и в конечном итоге повреждая весь проводник. С другой стороны, оксид алюминия образует прочное защитное покрытие на открытом металле, которое останавливает окисление всего через несколько миллионных долей дюйма.Да, это могут быть действительные точки, которые могут иметь значение в необычно коррозионной атмосфере или экстремальных условиях нагрузки. Тем не менее, рядовой пользователь не должен слишком беспокоиться об этих теоретических соображениях, потому что и медные, и алюминиевые трансформаторы имеют отличные показатели за долгие годы практического использования.

Единственной обоснованной инженерной причиной выбора меди вместо алюминия является экономия пространства. Неопровержимым фактом является то, что трансформатор с медной обмоткой можно сделать меньше, чем алюминиевый.В основном OEM-клиенты, которые покупают трансформаторы с открытым сердечником и катушкой для установки в свои собственные устройства, пользуются преимуществами экономии места. Большинство закрытых трансформаторов общего назначения продаются в корпусе одинакового размера для алюминия или меди, так что даже это небольшое преимущество для меди не реализуется.

Заключение

Выбор между алюминиевой или медной обмоткой трансформатора зависит от личных предпочтений. Премиальная цена на медь часто требует обоснования покупки, но в данном бюллетене эти аргументы опровергаются.По правде говоря, отраслевой опыт просто не поддерживает ни одну из часто указываемых причин выбора меди вместо алюминия. Трансформаторы низкого напряжения с алюминиевой обмоткой, вероятно, будут продолжать получать все большее признание из-за их значительного преимущества по стоимости по сравнению с медью.

По мере того, как некоторые из старых мифов исчезают из-за ошеломляющего успеха алюминия, все больше пользователей будут довольны относительно небольшим дополнительным вниманием к деталям, необходимым для создания надежных алюминиевых соединений.Было высказано предположение, что дополнительное внимание, уделяемое алюминиевым соединениям, способствует получению в раз лучше соединений в алюминии, чем в меди.

Однако хорошие методы выполнения электрических соединений являются преимуществом для всех в отрасли, независимо от того, используется ли алюминий или медь. Прежде чем инвестировать в дополнительную стоимость медных трансформаторов, изучите причины предпочтения меди в спецификациях.

Ссылка // Алюминий по сравнению сМедь: проводники в низковольтных трансформаторах сухого типа от Square D

Медь и алюминий — Wilson Power Solutions

Хотя такого рода бой в супертяжелом весе может не попасть в заголовки газет и не привлечь более 80 000 зрителей на стадион Уэмбли, в нашей индустрии это вызывает некоторые разногласия.

Война между этими двумя металлами продолжается; оба соперничают, чтобы стать претендентом номер один в качестве идеального компонента для обмоток в трансформаторе.Поскольку оба металла являются тепловыми и электрическими проводниками, их пути часто пересекаются. Однако обычно это зависит от индивидуальных предпочтений человека, проектирующего или определяющего трансформатор, в зависимости от того, какой из них получит одобрение.

Медь: факты

Медь — мягкий, ковкий и пластичный металл. Это очень высокая тепло- и электропроводность. По внешнему виду медь имеет красновато-оранжевый цвет.

Обозначение: Cu
Температура плавления: 1085 °C
Температура кипения: 2562 °C

Алюминий: факты

Алюминий — мягкий, немагнитный, пластичный металл.Он серебристо-белый по внешнему виду и довольно отражающий.

Обозначение: AI
Температура плавления: 660,3 °C
Температура кипения: 2470 °C

История

Конкуренция между этими двумя металлами по-настоящему обострилась во время Второй мировой войны. Медь стала более дефицитной, потому что она использовалась для гильз и гильз. Это означало, что из-за их сходства несколько отраслей промышленности выбрали алюминий в качестве ближайшей альтернативы.

Алюминий в то время был в большом количестве, стоил справедливо и дешевле, чем медь.Поэтому он быстро стал предпочтительным металлом для линий электропередач большой мощности. Сегодня почти все линии электропередач крупных производителей изготавливаются из алюминия.

Несмотря на то, что трансформаторы с медной обмоткой часто меньше по размеру, существует много споров о том, какой металл лучше, и возникает извечный вопрос: «Алюминиевые обмотки лучше медных?

Дебаты

Алюминий и медь имеют много общего, например, тот факт, что они со временем окисляются.Они также имеют аналогичные потери в производительности, в зависимости от того, как они намотаны или намотаны. Эти факторы являются одной из причин, по которым продолжаются споры о том, какой металл лучше всего подходит для обмоток трансформаторов.

Преимущества обмоток AI

  • Алюминий стоит намного дешевле меди и, таким образом, дает коммерческие преимущества.
  • Алюминий имеет очень тонкий слой оксидов на поверхности, который предотвращает попадание воздуха и воды на металл, противодействуя коррозии.
  • Несмотря на то, что проводимость меди выше, фунт за фунт алюминия оказывается почти в два раза эффективнее проводника.
  • Алюминий
  • более гибкий, чем медь, поэтому его легче наматывать в производственных процессах.
  •  Более высокое удельное сопротивление алюминия обеспечивает более низкие потери на вихревые колебания в обмотках. Это снижает риск возникновения горячих точек.

Недостатки обмоток AI

  • Алюминиевые соединения могут быть подвержены окислению в трансформаторах с литой изоляцией.Соединения должны проходить сквозь слой оксида алюминия, чтобы он оставался газонепроницаемым [LG2] [j3].
  • Алюминиевые обмотки
  • больше, чем эквивалентная медная катушка, а это означает, что их поперечное сечение примерно в 1,8 раза больше, чем у меди, чтобы пропускать эквивалентную величину тока.

Преимущества медных обмоток

  • Медь прочнее алюминия. Он меньше расширяется, но оба материала имеют одинаковый график обслуживания.
  • Медь может выдерживать почти в два раза большую токовую нагрузку, чем алюминий, что делает их немного меньше по размеру, чем трансформаторы с алюминиевой обмоткой.
  • В редких случаях трансформаторы с медной обмоткой могут быть дешевле в производстве, поскольку они меньше. Но это открыто для колебаний цен на медь.
  • Меньший размер медных трансформаторов снижает стоимость магнитной стали, бака и используемого масла, но это не делает их более конкурентоспособными, чем их аналоги с алюминиевой обмоткой.

Недостатки медных обмоток
  • Медь значительно дороже алюминия.
  • Медь
  • сложнее намотать на сердечник, чем более гибкий алюминий.
  • Медь становится все более дефицитной, и большая часть поставок идет в Китай.

Результат

Похоже, этот бой продлится полные двенадцать раундов и сведется к судейской карточке. Несомненно, матч-реванш будет на картах, где-то в ближайшем будущем.

Дело в том, что трансформаторы с алюминиевыми или медными катушками могут иметь одинаковые потери и производительность в зависимости от их фактической конструкции.Поскольку и алюминиевые, и медные трансформаторы используют одни и те же системы изоляции и имеют одинаковые повышения температуры, они имеют одинаковые рейтинги срока службы. Тем не менее, в эпоху экономии алюминий оказывается самым замечательным вариантом.

В Wilson Power Solutions мы всегда пытаемся сократить расходы наших клиентов, но не за счет компромиссов в отношении наших продуктов. Достижение баланса между оптимальной производительностью и экономической эффективностью всегда является сложной задачей. Вот почему мы постоянно разрабатываем наши решения для повышения общей производительности наших трансформаторов, экономя нашим клиентам как энергию, так и деньги, несмотря ни на что.

Al или Cu обмотки трансформатора? Каков ваш выбор?

#мощныйостанов #алюминиевыекастринытрансформеры #сравнительный анализ алюминиевых обмоток #кастринтрансформеры #трансформерпроизводитель

Медные или алюминиевые трансформаторы с литой изоляцией?
Какой твой выбор?

Первоначально все трансформаторы строились с медными обмотками.Этот престижный дирижер был легко доступен, и его стоимость не была чрезмерной.
Начало Второй мировой войны и огромный спрос на медь со стороны военной промышленности привели к тому, что медь исчезла с рынка и непропорционально увеличилась ее цена. Производителям трансформаторов пришлось адаптироваться к ситуации на рынке, используя альтернативный проводник, то есть алюминий.
Первые эксперименты не были особенно удачными, но со временем и путем проведения всех соответствующих модификаций конструкции трансформатора алюминий показал себя как отличный проводник с такими же характеристиками меди.Первые полосы AL уже использовались в 60-х годах в США и были успешно приняты и использованы европейскими производителями трансформаторов.
Power Sp. о.о. предлагает трансформаторы из литой смолы Cu и AL в соответствии с потребностями клиентов. В случае распределительных трансформаторов и малых силовых трансформаторов мы в основном работаем с алюминиевыми проводами. Для специальных проектов, таких как шахты или большие силовые трансформаторы, мы предлагаем нашим клиентам обмотки из меди.
Выбор материала проводника зависит от многих важных аспектов, таких как использование (тип применения) трансформатора, допустимый размер и вес, доступный бюджет, а также наличие и сроки поставки трансформатора.Рассмотрим основные положительные и отрицательные стороны обоих проводников в случае применения в трансформаторах с литой изоляцией.

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА МЕДНОГО ПРОВОДНИКА

  • Отличная электропроводность
  • Отличная теплопроводность
  • Превосходные электрические и механические характеристики в случае мощных силовых трансформаторов
  • Компактная форма (малый размер)
  • Отличное прямое и уменьшенное физическое расширение

ОСНОВНЫЕ НЕГАТИВНЫЕ АСПЕКТЫ МЕДНЫХ ПРОВОДНИКОВ 

  • Высокая и изменчивая цена, являющаяся предметом спекуляций
  • Доступны ограниченные запасы
  • Большой вес
  • Различные значения расширения между Cu и литой смолой при экстремально низкой температуре могут привести к трещинам на змеевике.
  • Уменьшенная пластичность в процессе намотки

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА АЛЮМИНИЕВОГО ПРОВОДНИКА

  • Низкая и стабильная рыночная цена
  • Меньший вес по сравнению с медной обмоткой
  • Отличная пластичность в процессе намотки
  • Отлично подходит для распределительных трансформаторов и малых силовых трансформаторов
  • Аналогичные значения расширения между медью и литой смолой при экстремально низкой температуре

ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА АЛЮМИНИЕВОГО ПРОВОДНИКА

  • Менее эффективная тепло- и электропроводность по сравнению с Cu
  • Большие размеры по сравнению с Cu
  • Внешние соединения
  • AL не подходят для установки в шахтах или аналогичных средах из-за возможной химической реакции с газом или коррозионно-активными веществами.
  • Конструктивные пределы с использованием Al. дирижер огромных силовых трансформаторов
  • В случае медных соединителей требуются специальные биметаллические пластины (соединение Al-Cu)

Многие технические специалисты, в том числе производители медных трансформаторов, считают, что медные обмотки более устойчивы к короткому замыканию. Они также утверждают, что трансформаторы с алюминиевой обмоткой имеют значительно большие потери, чем медные.
Мы должны развеять эти претензии.Основываясь на нашем опыте проектирования и производства, нет никаких различий в потерях или сопротивлении короткого замыкания. Наши алюминиевые трансформаторы спроектированы и изучены с использованием инновационной конструкции и электрических и механических решений, способных гарантировать такой же уровень потерь и превосходную электрическую и механическую прочность, что и медный трансформатор.
Мы убеждены, что есть применения в качестве распределительных трансформаторов, где уже нет смысла использовать медь в качестве проводника. Медные распределительные трансформаторы слишком тяжелые для установки в современных конструкциях и являются дорогостоящим выбором.
В случае особых применений мы настоятельно рекомендуем нашим клиентам выбирать медь в качестве проводника, чтобы гарантировать требуемые характеристики.

Для получения дополнительной информации посетите наш веб-сайт или свяжитесь с нашим персоналом по адресу [email protected]

Оставайтесь с нами!

Ваша силовая команда

Электрика: энергоэффективность — производитель трансформаторов использует только медь

  Скачать в формате PDF [455 Kb]

Почему некоторые трансформаторы имеют медную обмотку, а другие используют алюминий? Это просто вопрос стоимости? Или есть более веские причины?

Медь является превосходным электрическим проводником.Электропроводность алюминия составляет около 62% от проводимости меди при измерении по объему. Алюминий имеет меньший вес из-за большой разницы в плотности металлов. Вот почему его часто выбирают для таких применений, как распределительные трансформаторы на опорах, где малый вес иногда может быть выгодным. С другой стороны, трансформаторы с медной обмоткой меньше, и это тоже может быть очень важно, как мы объясним через минуту.

Первая стоимость, безусловно, играет роль. Трансформаторы с алюминиевой обмоткой иногда изначально дешевле, но разница относительно невелика для средних и больших трансформаторов.В этом диапазоне размеров стоимость обмоток на удивление мало связана со стоимостью готового трансформатора.

Наверх

Что действительно важно?

Чтобы объяснить это, мы поговорили с Р.Н. (Рави) Рахангдейл, штат Пенсильвания, президент компании Pennsylvania Transformer Technology Inc. (PTTI), ведущего производителя трансформаторов для коммунальных сетей и подстанций в США (, рис. 1, и , верхнее изображение, ). Трансформаторы ПТТИ имеют мощность от 40400 МВА и намотаны только медью.

Рисунок 1. Рави Рахангдейл, президент PTTI, стоит перед медными катушками весом 90 000 фунтов для автомобильного трансформатора мощностью 150 МВА. Высокая объемная проводимость меди помогает поддерживать управляемость устройства весом 405 000 фунтов. Рис. 2. Трансформатор мощностью 400 МВА и массой 495 000 фунтов в процессе строительства в PTTI. Компания использует медь исключительно во всех своих линейках трансформаторов.

 

Rahangdale поясняет: Размер является основной практической причиной использования меди.Сетевые трансформаторы спроектированы с очень большими допусками на короткое замыкание из-за размера сети и величины тока, протекающего в случае неисправности. Обмотки должны быть достаточно большими, чтобы выдерживать эти токи, и достаточно прочными, чтобы выдерживать механические нагрузки, которые они создают. Электропроводность (объемная) алюминия и его прочность намного ниже, чем у меди, поэтому алюминиевый трансформатор, мощность которого соответствует, скажем, медному блоку мощностью 400 МВА, будет огромным! Он был бы слишком большим для транспортировки, а трансформаторы коммунальных служб или подстанций не могут быть собраны на месте.Все трансформаторы, которые мы производим, имеют медную обмотку; даже в этом случае мы должны отправить более крупные по железной дороге. Размер также может быть важен для трансформаторов, установленных в высотных зданиях, где пространство часто имеет большое значение.

Рисунок 3. Несколько из множества постоянно переставленных проводников обмотки в большом трансформаторе. Превосходные возможности соединения меди обеспечивают высокую надежность, что является важным фактором для устройств, которые обычно остаются в эксплуатации в течение 4050 лет. Но наиболее важной технической причиной использования меди является возможность подключения, особенно долговечность внутренних соединений.Трансформаторы коммунальных сетей и подстанций рассчитаны на очень долгий срок службы, обычно от 40 до 50 лет. Трансформатор будет поврежден, если соединения не будут герметичны и не подвержены коррозии. Медные соединения остаются плотными и не подвержены коррозии.

Еще одна техническая проблема связана с так называемыми непрерывно транспонированными кабелями. Это специально скрученные проводники обмотки, которые помогают оптимизировать управление потоком и снизить потери (, рис. 3, ). Мы используем их, и они не доступны в алюминии.

Коммунальные предприятия пытались использовать алюминий еще в 1970-х годах. Процентные ставки и инфляция тогда были высокими, и соображения первоначальных затрат мешали общепринятому мнению. Некоторые коммунальные предприятия покупали трансформаторы с алюминиевой обмоткой, потому что изначально они были дешевле. В итоге у них было гораздо больше отказов, чем у медных трансформаторов, и, как следствие, сегодня коммунальные предприятия не будут прикасаться к алюминию для трансформаторов нашего размера.

Наверх

Благоприятный умножающий эффект

А как насчет стоимости? Rahangdale говорит: В типичном большом трансформаторе 50% стоимости приходится на материалы.Из них от 15% до 20% приходится на медь, и такой же процент приходится на стальные элементы конструкции и пластины сердечника, а остальное приходится на масло, изоляцию и остальное. Таким образом, мы говорим о том, что от 6% до 10% от общей стоимости устройства приходится на материал обмотки и проводники. Разница в цене между медной и алюминиевой проволокой может сильно различаться, но ее общее влияние на общую стоимость относительно невелико. Кроме того, медь предлагает и другую экономию.

Например, говорит Рахангдейл, медь позволяет нам использовать меньше ламинированной стали, потому что сердечник меньше.Кремнистая сталь с низкими потерями, которую мы используем в некоторых наших трансформаторах, дорогая, поэтому использование меньшего количества означает большую экономию. А поскольку сердечник и обмотки меньше, нам нужно меньше изоляции, меньше конструкционной стали для масляного бака, меньше масла для его заполнения, меньшие теплообменники и насосы для его охлаждения и так далее. Мы даже экономим на краске. Медь оказывает благоприятное мультипликативное влияние на экономику трансформатора.

С медью

также намного легче работать. Мы говорим, что он имеет лучшую технологичность, чем алюминий.Его проводники меньшего диаметра легче сматывать и собирать; мы можем использовать меньшее намоточное оборудование, а внутренняя обработка материалов упрощается. Кроме того, если вы используете алюминий, вам в конечном итоге придется где-то подключаться к меди, а соединения из разнородных металлов вызывают проблемы с коррозией и подключением. Учитывая все это, мы предпочитаем медь.

Клиент согласен

Рис. 4. Рабочие завершают сборку большой катушки в Pennsylvania Transformer Technology Inc. Считается, что медь с меньшими проводниками и хорошими связями имеет лучшую технологичность и, следовательно, более высокую надежность, чем алюминий.Коммунальные службы также признают преимущества полностью медных трансформаторов. Одно региональное коммунальное предприятие настаивает на использовании 100% меди для трансформаторов подстанции. Компания ожидает от 40 до 50 лет жизненного цикла средних и больших трансформаторов, и надежность очень важна. Так же низкие эксплуатационные расходы. Коммунальные службы проводят периодические анализы масла для проверки состояния внутренних соединений. Любой признак ослабления соединения или коррозии требует опорожнения резервуара и разборки устройства, отключив его от сети. Более высокая прочность и коррозионная стойкость меди по сравнению с алюминием означает, что соединения дольше остаются герметичными, что снижает затраты в течение жизненного цикла.Коммунальное предприятие пришло к выводу, что при более низких затратах на техническое обслуживание и более высокой надежности, а также факторах, перечисленных Rahangdale, разница в начальной стоимости между медью и алюминием не является большим фактором. Наверх

Подведение итогов

  • Медь является логичным выбором для средних и больших трансформаторов. Благодаря этому размер готовых блоков достаточно мал, чтобы их можно было легко транспортировать.
  • Меньший размер медных трансформаторов экономит сталь сердечника, а также элементы конструкции, включая бак, масло, охлаждающее оборудование и другие аксессуары.
  • Экономия на производстве и тот факт, что катушки и проводники составляют менее 10% стоимости готового трансформатора, сводят к минимуму влияние ценовой разницы между медью и алюминием.
  • Медь прочнее алюминия и, следовательно, лучше, чем алюминий, выдерживает нагрузки, создаваемые токами короткого замыкания. Поскольку катушка прочнее и с меньшей вероятностью деформируется, срок службы трансформатора увеличивается, а затраты на техническое обслуживание в течение всего срока службы снижаются.
  • Лучшее соединение меди
  • означает, что соединения внутри устройства остаются плотными, что снижает потребность в обслуживании и продлевает срок службы.

Рави Рахангдейл на 100% прав. Первоначальная разница в стоимости между медными и алюминиевыми трансформаторами в этом диапазоне размеров незначительна, а меньшее техническое обслуживание и более высокая надежность делают медь более дешевым материалом в течение всего срока службы трансформатора.

Медь: предпочтение отдается PTTI из-за лучшей технологичности; предпочитают коммунальные службы из-за максимальной надежности и низкой стоимости владения.

Наверх

Профиль компании

Пенсильвания Transformer Technology Inc.была основана на месте бывшего завода McGraw Edison в Канонсбурге, штат Пенсильвания. PTTI является отраслевым лидером в производстве однофазных и трехфазных силовых трансформаторов и регуляторов напряжения полного спектра типов и размеров для предприятий электроэнергетики, муниципальных и промышленных предприятий, принадлежащих инвесторам. PTTI — американская компания по производству силовых трансформаторов. Компания производит средние (10-60 МВА) и большие (>60 МВА) трансформаторы в Канонсбурге и меньшие (‹10 МВА) трансформаторы на родственном предприятии, расположенном в Рефорде, Северная Каролина.PTTI также производит регуляторы напряжения и другое силовое оборудование. С PTTI можно связаться по телефону (724) 873-2100, факс: (724) 873-2570.

Медная обмотка или алюминий

В большом проценте низковольтных трансформаторов мощностью 15 кВА и выше используются алюминиевые обмотки. Клиенты Osborne из коммунальной отрасли сообщают, что почти во всех новых коммуникационных вводах на коммерческих промышленных объектах используются алюминиевые проводники.Технология стала обычным явлением за последние 30 лет. Цена является важным фактором роста популярности алюминия.

В последние годы цены на алюминий были ниже, чем на медь. В результате алюминиевые обмотки имеют экономическое преимущество во многих областях применения.

Инженеры не должны допускать, чтобы стоимость сырья затмевала другие важные точки сравнения, такие как производительность схемы и энергоэффективность.

 

Дополнительные моменты для рассмотрения:

 

Характеристика: Алюминий Медь
Теплопроводность: 0.2

Источник: «Справочник инженеров-электронщиков», Дональд Г. Финк, McGraw-Hill, 1997.

 

Еще одной важной характеристикой, которую следует учитывать, является размер. Алюминий менее проводящий, чем медь, и в результате трансформаторы с алюминиевой обмоткой необходимо проектировать с использованием проводов большего сечения. Провод большего размера означает катушки большего диаметра и сердечники большего объема. Это означает, что трансформатор с алюминиевой обмоткой будет больше, чем аналогичный трансформатор с медной обмоткой.

Преимущество размера трансформаторов с медной обмоткой, как правило, не имеет значения для блоков мощностью более 15 кВА. Это связано с чувствительностью к производительности, которую размер играет в оборудовании меньшего размера. Машины, для которых требуются более мощные трансформаторы, обычно имеют достаточно места для размещения трансформаторов с алюминиевой обмоткой относительно большего размера.

Катушки

с медной обмоткой могут обеспечивать аналогичные электромагнитные характеристики при меньшей занимаемой площади. Преимущество этого размера выгодно при проектировании трансформаторов мощностью менее 15 кВА.

 

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

 

Давайте поговорим о вашем проекте.

 

Свяжитесь с нами

Трансформаторы из алюминиевой и медной фольги

Сравнение веса — медный провод по сравнению с трансформаторами с катушкой из алюминиевой фольги

Базовая конструкция трансформатора состоит из электротехнической алюминиевой или медной фольги, межобмоточной изоляции, подходящей для температуры, стекловолокна и листовой изоляции из номекса.Весь блок пропитан эпоксидной смолой специального состава, разработанной для обеспечения теплопередачи и соединения компонентов в прочный и плотный блок. Установки производятся в виде изолирующих или автотрансформаторных устройств во всех стандартных механических конфигурациях (открытая или закрытая), с использованием штампованных или С-образных сердечников для работы со следующими параметрами:

ОДНО ИЛИ МНОГОФАЗНЫЙ

Частота от 300 Гц до 10 кГц

Мощность: от 25 ВА до 50 кВА и выше

Напряжение: Дробные части вольт от 110 до 600 В (доступны более высокие напряжения)

Температура: от -50°C до 250°C окружающей среды (полная мощность)

Из сотен доступных конструкций здесь приведена выборка с указанием типичных размеров и веса.КПД всех перечисленных трансформаторов превышает 95% при нормах от 2% до 5%. Конкретные, квалифицированные конструкции доступны в качестве OEM или запасных частей для всех основных коммерческих и военных самолетов, а также для многих наземных объектов.

Трансформаторы из алюминиевой фольги

В этой технической презентации в первую очередь рассматриваются аспекты технологии трансформаторов из алюминиевой фольги компании Electrocube. Конструкции трансформаторов, в которых используется медная фольга, могут быть оптимально разработаны для приложений, в которых аспекты электрической эффективности для производительности являются наиболее важными.Конструкции из медной фольги будут тяжелее, чем аналоги из алюминиевой фольги. Однако такие атрибуты, как физический размер и вес, будут меньше по сравнению с аналогом с медной проволокой. Кроме того, эти трансформаторы обладают теми же характеристиками, что и блоки из алюминиевой фольги.

Рисунок 1

Использование ленточных проводников из фольги в больших мощных трансформаторах для замены обычных круглых или прямоугольных магнитных проводов было обычным явлением в течение многих лет. Однако технические проблемы не способствовали использованию фольги в небольших трансформаторах.

Например, основным преимуществом использования в трансформаторах алюминиевой фольги вместо меди является уменьшение веса. Плотность меди составляет 0,32117 фунтов. на кубический дюйм, в то время как у алюминия 0,09765 фунтов. на кубический дюйм. Для данного объема обмотки алюминиевая обмотка будет весить одну треть веса меди. Однако алюминий имеет только 60% проводимость меди. Если объем обмотки увеличить на 40 %, чтобы повысить проводимость алюминия до медной, алюминиевая катушка по-прежнему будет весить всего 42 % от эквивалентной медной катушки.

К сожалению, нельзя просто увеличить объем обмотки трансформатора, чтобы использовать алюминиевую фольгу. Увеличение объема или площади обмотки требует увеличения длины магнитного пути и, следовательно, количества используемого магнитного материала. Изменяется физическая геометрия; меняются потери в сердечнике; эффективность, регулирование и повышение температуры меняются, что делает переход с меди на алюминий довольно сложной операцией.

С помощью соответствующих методов проектирования указанные выше проблемы могут быть устранены.Во-первых, учитывайте пространственный фактор. Наиболее эффективное использование пространства обмотки состоит в многослойной обмотке с использованием магнитной проволоки, как показано на рисунке 1А. В зависимости от размера используемого провода существует процент площади обмотки, которую нельзя использовать для проводников.

Эта потерянная область состоит из пространства между проводами и изоляцией, которой покрыт каждый провод.

Поскольку напряжение обмотки увеличивается, часто необходимо добавить межслойную изоляцию, что увеличивает потерянное пространство, тем самым уменьшая доступную площадь проводника.Катушка с обмоткой из фольги, показанная на рис. 1В, может быть спроектирована так, чтобы оптимально использовать имеющуюся площадь обмотки. Каждый виток фольги проходит от края до края катушки и отделен от следующего витка изоляцией толщиной в одну толщину. Нет потерянного пространства для намотки, что означает, что фольга с такой же площадью круглых милов, что и у провода, поместится на меньшую площадь намотки, или, наоборот, больше круглых милов фольги может быть намотано на ту же площадь намотки.

Во-вторых, учитывайте рабочую температуру трансформатора, которая влияет на его номинальные характеристики, КПД и регулирование напряжения.Допустимая рабочая температура является основным фактором, определяющим размер, вес и производительность трансформатора. Как и в любом другом электрическом устройстве, ток, протекающий через сопротивление провода катушки, приводит к выделению тепла. Это генерируемое тепло плюс потери, связанные с магнитным материалом, вызовут повышение температуры. Насколько высоко поднимется температура, зависит от того, сколько и как быстро выделяется тепло, а также от того, насколько быстро и эффективно это тепло полностью или частично удаляется.На рис. 2 показано, до какой температуры поверхности черного тела может подняться выше температуры окружающей среды в зависимости от площади поверхности в ваттах на квадратный дюйм тепла, рассеиваемого в неподвижном воздухе. Предполагается, что все внутренние потери появляются на поверхности и излучаются в окружающий воздух.

Повышение температуры в зависимости от площади поверхности в Вт/дюйм2

Рисунок 2

Если теплопередача от центра трансформатора ограничена, то внутренняя температура будет выше, чем внешняя, что серьезно повлияет на КПД, регулирование и номинальную мощность.Таким образом, становится очевидным, что любая конструкция трансформатора, снижающая скорость тепловыделения и/или увеличивающая скорость теплопередачи, может привести к:

  • Устройство меньшего размера и легче с теми же параметрами.
  • Устройство того же размера и номинальных характеристик, но с более низкой рабочей температурой.
  • Устройство того же размера работает при той же температуре, но может иметь более высокие номинальные характеристики.
  • Комбинация любого из вышеперечисленных.

Ссылаясь на рисунок 1A, представьте, что один и тот же начальный ток протекает в каждом витке катушки, и каждый виток начинается с одного и того же сопротивления, и что одинаковое количество тепла первоначально будет генерироваться каждым витком.Поскольку все генерируемое тепло должно пройти к внешней поверхности змеевика, прежде чем его можно будет рассеять, немедленно устанавливается температурный градиент, начинающийся от внешнего витка (самого холодного) к центральному витку (самому горячему). Кроме того, температура этого центрального внутреннего витка будет очень высокой, поскольку путь, по которому тепло должно пройти, чтобы добраться до поверхности катушки, проходит через множество слоев изоляции проводов, которые сами по себе являются очень плохими теплопроводниками.

Чтобы еще больше усложнить ситуацию, сопротивление каждого витка провода теперь будет немного увеличиваться из-за его повышенной температуры.Это, в свою очередь, увеличит выделяемое тепло, и этот цикл будет повторяться до тех пор, пока не будет достигнут уровень стабилизации температуры для каждого оборота.

Анализ рисунка 1B показывает уникальное преимущество, которое имеет устройство с обмоткой из фольги по сравнению с проблемой рассеивания генерируемого тепла. Каждый виток, проходящий по всей ширине катушки, имеет два ребра, контактирующие с окружающим воздухом. Огромное преимущество сплошного металлического проводящего пути, заключающегося в том, что каждый виток пропускает тепло непосредственно к внешней поверхности катушки, очень очевидно.Конечным результатом для конструкции из алюминиевой фольги, даже при более высоком значении удельного сопротивления (и, следовательно, большем количестве тепла, выделяемого на единицу приращения), является резкое снижение температурного градиента снаружи к центру катушки.

Таким образом, в описанном примере использование обмотки из алюминиевой фольги таково, что процент увеличения сопротивления от холостого хода до полной нагрузки (высокий I2R) меньше, чем при использовании катушки с проволочной обмоткой. Это снижает потребность в том, чтобы алюминиевая фольга имела такую ​​же проводимость, как и медная проволока, для получения тех же результатов.

Третьим преимуществом трансформатора с обмоткой из фольги является напряжение между соседними витками. В блоке с проволочной обмоткой изоляция на проводе должна выдерживать более высокий градиент напряжения, чем изоляция из фольги. Например, предположим, что обе катушки на рисунке 1 состоят из 100 витков с напряжением 500 вольт на катушке. Тогда каждая катушка будет иметь падение 5 вольт за виток. В катушке с непрерывной намоткой виток номер 20 находится в непосредственном контакте с витком номер 1, поэтому изоляция должна выдерживать 100 вольт.Если катушка была намотана случайным образом, фактическая разница напряжений между соседними витками может составлять порядка нескольких сотен вольт. Это может привести не только к пробою диэлектрика, но и к деградации коронного разряда. В блоке с обмоткой из фольги (рис. 1В) каждый виток отличается от следующего витка всего на 5 вольт, а между любыми двумя витками не может быть больше 5 вольт.

Еще одним преимуществом является механическая прочность блока фольги. Внезапное электрическое напряжение или механические вибрации и удары могут привести к выходу из строя катушек с намотанной проволокой из-за трения и истирания между витками, если только они не залиты эпоксидной смолой.Расширение и сжатие блока, намотанного фольгой, из-за механических или электрических экстремальных условий не вызывает перемещения между витками, что исключает любую деградацию.

Резюме

Конструкция любого трансформатора представляет собой компромисс, при котором разработчик может оптимизировать одну из многих характеристик за счет других. Проектирование для минимального веса повысит рабочую температуру и снизит эффективность и регулирование. Однако при разумном использовании фольги можно получить легкий трансформатор без ущерба для других характеристик.

Алюминий Против. Медные проводники в сухих трансформаторах с литой изоляцией – Aktif Group

Алюминий против. Медные проводники в сухих трансформаторах с литой изоляцией

Повторная публикация технической статьи предоставлена ​​Tesar SrL  
Подготовлено доктором Эгизией Маффуччи  

I. ВВЕДЕНИЕ

В Европе преобладающим материалом для обмотки трансформаторов с литой изоляцией является алюминий (более 95%).В других регионах мира медь является преобладающим материалом для обмотки. Основной причиной выбора алюминиевых обмоток является их более низкая начальная стоимость. Исторически сложилось так, что стоимость основного металла из меди гораздо более изменчива, чем стоимость алюминия, поэтому покупная цена медного проводника, как правило, является самым дорогим выбором. Кроме того, поскольку алюминий обладает большей пластичностью и его легче сваривать, он является более дешевым производственным выбором.

Технические аргументы о плюсах и минусах алюминия по сравнению с металлом.медь продавалась в электротехнической промышленности в течение многих лет. Большинство этих аргументов несущественны, а некоторые можно классифицировать просто как дезинформацию..

Рисунок 1. Периодическая таблица

II. СРАВНЕНИЕ

А. Электропроводность

Часто аргументы указывают на меньшую проводимость алюминия, ссылаясь на то, что алюминий имеет только 61% проводимость меди, что вызывает более высокие потери энергии при температуре ниже номинала изоляции, алюминиевые трансформаторы конструируются с алюминиевыми проводниками большего сечения площадь сечения больше, чем у меди.Следовательно, трансформаторы аналогичной конструкции с одинаковым превышением температуры имеют примерно одинаковые потери независимо от материала проводника. В подтверждение того, что Международный стандарт не делает различий между потерями в медных и алюминиевых трансформаторах.

Производители трансформаторов ограничивают количество уложенных друг на друга проводников. Из-за этого некоторые конструкции из алюминия могут иметь меньшие потери, чем медные, просто потому, что выбор сечения провода ограничен.

Фигура 2.Формула проводимости

B. Связь

Возможности подключения — самая распространенная причина «предубеждения» против использования трансформаторов с алюминиевой обмоткой. И медь, и алюминий подвержены окислению или другим химическим изменениям при воздействии атмосферы. Проблема в том, что оксид алюминия является очень хорошим изолятором, в то время как оксид меди, хотя и не считается хорошим проводником, в болтовых соединениях не вызывает таких проблем. Соединение клемм алюминиевых трансформаторов с медными кабелями осуществляется с помощью луженых кабельных наконечников.

Эти наконечники специально рассчитаны (алюминий/медь) для соединения медного строительного провода с любым металлом. Эта практика является общепринятой и доказала свою надежность на протяжении более 30 лет использования трансформаторов с алюминиевой обмоткой.

C. Внутреннее соединение и сварка

Другой аргумент касается различных методов, используемых для соединения меди и алюминия. Внутренние соединения трансформатора, выполненные из меди, обычно припаиваются, тогда как те же алюминиевые соединения свариваются с использованием инертного газа.Технически метод пайки приводит к тому, что медное соединение имеет более низкую проводимость, чем медный основной металл. Сварка алюминия в среде инертного газа обеспечивает непрерывное алюминиевое соединение без ухудшения проводимости.

Кроме того, некоторые утверждают, что со временем оксид меди продолжает образовываться, отслаиваясь от оголенной меди и в конечном итоге повреждая весь проводник. С другой стороны, оксид алюминия образует прочное защитное покрытие на открытом металле, которое останавливает окисление уже через несколько микрон.Тем не менее, рядовой пользователь не должен слишком беспокоиться об этих теоретических соображениях, потому что и медные, и алюминиевые трансформаторы имеют отличные показатели за долгие годы практического использования.

Единственной обоснованной инженерной причиной выбора меди вместо алюминия является экономия пространства. Неопровержимым фактом является то, что трансформатор с медной обмоткой можно сделать меньше, чем алюминиевый, но речь идет о нескольких сантиметрах. Несмотря на это, трансформатор с медной обмоткой тяжелее примерно на 20-25 % по сравнению с трансформатором с алюминиевой обмоткой, и это может иметь большое экономическое влияние на стоимость строительных работ.

ТАБЛИЦА I.

Правда Ложь
Наконечники трансформаторов с алюминиевой обмоткой несовместимы с медными линейными кабелями и кабелями нагрузки. Ф
Соединения линии и нагрузки к трансформаторам с медной обмоткой более надежны, чем к трансформаторам с алюминиевой обмоткой. Ф
Трансформаторы с алюминиевой обмоткой легче по весу, чем аналоги с медной обмоткой. Т
Трансформаторы с медной обмоткой лучше подходят для «сильных ударных» нагрузок, поскольку медь имеет более высокую прочность на разрыв, чем алюминий. Ф
Трансформаторы с алюминиевой обмоткой имеют более высокие потери, поскольку медь является лучшим проводником Ф
Трансформаторы с алюминиевой обмоткой имеют более высокую температуру точки перегрева, поскольку медь является лучшим теплопроводником, чем алюминий. Ф

а.Таблица 1. Некоторые наиболее распространенные вопросы, связанные с установкой

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выбор между алюминиевой и медной обмотками трансформатора зависит от личных предпочтений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.