Aluminij i bakar zavojnice za distribucijske transformatore

Aluminij i bakar zavojnice za distribucijske transformatore

Pokušavate se odlučiti između bakra i aluminija za svoj projekt transformatora? Razbijamo energetske performanse, ukupni trošak, jediničnu masu, mehaničku robusnost i vijek trajanja kako bismo vam pomogli da odaberete optimalni materijal za namotaje za vaše operativne potrebe.

Pošaljite upit odmah

Decenijama se bakar smatrao zadanom opcijom za namotaje transformatora. Ali u proteklih trideset godina, aluminijum je postao dominantan izbor. Ovo nije slučajno. Moderni aluminijski-namotani distributivni transformatori su se pokazali jednako pouzdanim, efikasnim i izdržljivim kao i njihovi bakarni kolege u stvarnom-svjetskom servisu.

To ne znači da je bakar pogrešan izbor. Zapravo, u određenim aplikacijama, bakar ima više smisla. Za transformatore trafostanice snage, bakar je najbolja- opcija. Ali za većinu komercijalnih i industrijskihtransformatori postavljeni na podlogu, transformatori suvog{0}}tipa, itransformatori trafostanica, aluminijum nije kompromis. Obično je praktičnije.

Energetske performanse spadaju među najkritičnije faktore koje treba odmjeriti prilikom odabira sirovina za namotaje transformatora.

Svaki moderni distributivni transformator, bez obzira da li je opremljen bakarnim ili aluminijskim namotajima, dizajniran je da ispunjava identične propise o efikasnosti DOE. Ilustracije radi, lokalni propisi nalažu da svi 500 kVA trofazni tečni-uronjeni transformatori- postižu efikasnost od 99,35%, bez diferencijacije na osnovu metala namotaja.

Aluminij nosi samo oko 60 posto električne provodljivosti bakra. Da bi nadoknadili ovaj deficit, proizvođači povećavaju poprečni-presjek aluminijumskih provodnika, balansirajući nivoe gubitka snage tako da odgovaraju onima kod bakarnih namotaja.

Bakar se može odabrati u projektima koji zahtijevaju performanse iznad pragova efikasnosti DOE ili ultra{0}}uskih ograničenja gubitaka. Uprkos tome, postojeće specifikacije DOE 2016 postavljaju jedinstvene standarde efikasnosti za sve transformatore snage ispod 2.500 kVA. Shodno tome, transformatori napravljeni od bilo kojeg materijala namotaja daju skoro jednaku energetsku efikasnost.

Dimenzije namotaja

Prilikom zamjene transformatora za stari model, njegova zamjena istog-kapaciteta će vjerovatno imati veće ukupne dimenzije. Ovaj pomak uglavnom proizlazi iz mandata DOE za energetsku efikasnost 2010-objavljenih. Za projekte naknadne ugradnje ograničene ograničenim prostorom za instalaciju, bakreni namotaji predstavljaju održivo rješenje zahvaljujući svojoj kompaktnijoj geometriji. Manji bakarni namotaji mogu malo smanjiti ukupne dimenzije spremnika transformatora, iako ovo rješenje potpada pod prilagođene{7}}projekte. Čak i sa dodatnim troškovima za transformator po meri, trošak se može nadoknaditi izbegavanjem kompletnog remonta postojećeg rasporeda instalacije.

Otisak rezervoara transformatora

Dobavljači transformatora uglavnom usvajaju standardizirana kućišta rezervoara kao standardnu ​​proizvodnju. Stoga, odabir konfiguracije bakrenih zavojnica neće automatski rezultirati kompaktnijim transformatorom. Proizvođači često koriste identična kućišta rezervoara i za bakarne i aluminijske varijante namotane. Ako je minimiziranje podnog prostora jedinice ključni prioritet, jasno obavijestite svog dobavljača o ovom zahtjevu unaprijed, jer će vjerovatno biti potrebno kućište spremnika prilagođene veličine-.

Čak i sa zavojnicama identičnih dimenzija, aluminijumski i bakreni namotaji stvaraju transformatore sa znatno različitim težinama. Bakar se može pohvaliti mnogo većom gustinom, što rezultira bakarnim-namotanim transformatorima koji teže otprilike 20 posto više od njihovih aluminijskih kolega. Za transformatore postavljene na krovove ili podignute platforme, ova dodatna masa donosi dodatne troškove i strožije zahtjeve za strukturalno ojačanje.

S druge strane, bakarni-transformatori ostaju vrhunski izbor za projekte u kojima kompaktne dimenzije imaju prednost u odnosu na malu ukupnu težinu.

Bakar ima mnogo višu cijenu sirovina i pokazuje daleko veće fluktuacije cijena u odnosu na aluminij. Kao rezultat toga, transformatori izgrađeni sa bakrenim namotajima često imaju cijenu koja je dva do tri puta veća u odnosu na ekvivalentne aluminijske-namote. Za klijente koji kupuju više transformatora u različitim projektima, ovaj značajan raskid u cijeni se brzo akumulira.

Međutim, bakarni namotaji pružaju superiornu energetsku efikasnost, što znači niže tekuće operativne troškove tokom radnog veka opreme. Kada je transformator projektovan tako da nadmaši standarde efikasnosti DOE, kumulativna dugoročna-ušteda na troškovima rada može biti značajna. Čak i tako, naši proračuni pokazuju da će biti potrebno mnogo godina da se nadoknadi početni nesrazmjer cijena između dva tipa namotaja. I kratkoročni-troškovi i-dugoročne operativne uštede moraju se pažljivo odmjeriti tokom odabira materijala.

Vlačna čvrstoća je otpornost materijala na raspadanje. U suštini, kako je teško. Visoka vlačna čvrstoća bakra čini ga idealnim za velike transformatore.

Veći energetski transformatori imaju veće udarne struje i sile kratkog{0}}spoja. Ove velike struje će uzrokovati pomicanje namotaja. Iz tog razloga, bakar je najbolji izbor za veće energetske transformatore. Bakarni namotaji ovih većih jedinica obično su namotani u obliku kružnog diska. Dizajn diska ojačava zavojnice protiv jakih sila kratkog spoja. Aluminij ovdje svaki put mora zauzeti pozadinu u odnosu na bakar.

Ali većina manjih podmetača i trafostanica ne koristi disk zavojnice. Koriste pravougaone dizajne sa -namotanim niskonaponskim zavojnicama. Dodatno, visokonaponski namotaji su slojeviti na vrhu ovih namotaja.

Ovaj pravokutni dizajn pomaže u smanjenju-sila kratkog spoja na namotajima. Mehanički napon se širi po cijeloj površini namotaja. Zauzvrat, ovo minimizira ulogu vlačne čvrstoće provodnika. Međutim, ovaj dizajn postaje nepraktičan pri većim snagama transformatora.

Ali, to je idealna opcija u distributivnom prostoru. Većina komercijalnih i industrijskih trofaznih-primjena ispod 5MVA koristi pravokutne dizajne. U ovoj areni, bakar i aluminijum su na istom polju.