Алюминиевые и медные катушки для распределительных трансформаторов

Алюминиевые и медные катушки для распределительных трансформаторов

Пытаетесь выбрать между медными и алюминиевыми катушками для вашего проекта трансформатора? Мы учитываем энергетические характеристики, общие затраты, удельную массу, механическую надежность и срок службы, чтобы помочь вам выбрать оптимальный материал обмотки для ваших эксплуатационных нужд.

Отправить запрос сейчас

На протяжении десятилетий медь считалась стандартным вариантом для обмоток трансформатора. Но за последние тридцать лет алюминий стал доминирующим выбором. Это не случайно. Современные распределительные трансформаторы с алюминиевой-намоткой оказались столь же надежными, эффективными и долговечными, как и их медные аналоги, в реальной-мировой эксплуатации.

Это не означает, что медь — неправильный выбор. Фактически, в некоторых случаях медь имеет больше смысла. Для трансформаторов подстанций энергетического класса лучше всего-подходить медь. Но для большинства коммерческих и промышленныхтрансформаторы на подставке, трансформаторы сухого-типа, итрансформаторы подстанции, алюминий не компромисс. Обычно это более практично.

Энергетические характеристики входят в число наиболее важных факторов, которые следует учитывать при выборе сырья для обмоток трансформатора.

Каждый современный распределительный трансформатор, независимо от того, оснащен ли он медными или алюминиевыми катушками, спроектирован в соответствии с идентичными нормами эффективности Министерства энергетики. Например, местные нормы и правила требуют, чтобы все трехфазные -жидкостные-погружные-трансформаторы мощностью 500 кВА достигают КПД 99,35 % без каких-либо различий по металлу обмотки.

Алюминий имеет лишь около 60 процентов электропроводности меди. Чтобы компенсировать этот дефицит, производители увеличивают поперечное-сечение алюминиевых проводников, выравнивая уровни потерь мощности до уровня медных обмоток.

Медь можно выбрать в проектах, требующих производительности, превышающей пороговые значения эффективности Министерства энергетики или сверх-жесткие ограничения потерь. Несмотря на это, существующие спецификации Министерства энергетики США 2016 года устанавливают единые стандарты эффективности для всех трансформаторов мощностью ниже 2500 кВА. Следовательно, трансформаторы, изготовленные из любого материала обмотки, обеспечивают почти одинаковую энергоэффективность.

Размеры катушки

При замене трансформатора устаревшей модели его замена той же-мощности, скорее всего, будет иметь большие габаритные размеры. Этот сдвиг главным образом обусловлен-выпущенными в 2010 году предписаниями Министерства энергетики США по энергоэффективности. Для проектов модернизации, ограниченных пространством для установки, медные обмотки представляют собой жизнеспособное решение благодаря своей более компактной геометрии. Медные катушки меньшего размера могут немного уменьшить габариты бака трансформатора, хотя это решение подпадает под специальные-разработки. Даже несмотря на дополнительные расходы на трансформатор, изготовленный на заказ, эти затраты можно компенсировать, избегая полномасштабного ремонта существующей схемы установки.

Трансформаторный бак

Поставщики трансформаторов обычно принимают стандартизированные корпуса резервуаров в качестве стандартного производства. Следовательно, выбор конфигурации медной катушки не приведет автоматически к созданию более компактного трансформатора. Производители часто используют одинаковые корпуса резервуаров как для вариантов с медной, так и для алюминиевой обмотки. Если минимизация занимаемой площади является ключевым приоритетом, заранее четко сообщите об этом требованию своему поставщику, поскольку, скорее всего, потребуется корпус резервуара нестандартного- размера.

Даже при наличии катушек одинаковых размеров алюминиевые и медные обмотки создают трансформаторы с совершенно разным весом. Медь имеет гораздо более высокую плотность, поэтому трансформаторы с медной-намоткой весят примерно на 20 процентов больше, чем их алюминиевые аналоги. Для трансформаторов, установленных на крышах или приподнятых платформах, эта дополнительная масса приводит к дополнительным расходам и более строгим требованиям к усилению конструкции.

С другой стороны, трансформаторы с медной-намоткой остаются лучшим выбором для проектов, где компактные размеры имеют приоритет над небольшим общим весом.

Медь имеет гораздо более высокую цену на сырье и демонстрирует гораздо большие колебания цен по сравнению с алюминием. В результате трансформаторы с медной обмоткой часто стоят в два-три раза дороже, чем эквиваленты с алюминиевой обмоткой. Для клиентов, приобретающих несколько трансформаторов для различных проектов, этот существенный первоначальный ценовой разрыв быстро накапливается.

Тем не менее, медные змеевики обеспечивают превосходную энергоэффективность, что означает снижение текущих эксплуатационных расходов на протяжении всего срока службы оборудования. Если трансформатор спроектирован так, чтобы превзойти стандарты эффективности Министерства энергетики, совокупная долгосрочная-экономия эксплуатационных расходов может быть существенной. Несмотря на это, наши расчеты показывают, что потребуется много лет, чтобы компенсировать первоначальную разницу в ценах между двумя типами обмоток. При выборе материала необходимо тщательно взвешивать как краткосрочные-расходы, так и долгосрочную-экономию на эксплуатации.

Прочность на разрыв – это сопротивление материала разрыву. В общем, насколько это сложно. Высокая прочность меди на растяжение делает ее идеальной для больших трансформаторов.

Силовые трансформаторы большей мощности испытывают более высокие пусковые токи и силы короткого-замыкания. Эти высокие силы тока вызовут некоторое движение в обмотках. По этой причине медь является лучшим выбором для мощных трансформаторов большей мощности. Медные катушки этих более крупных устройств обычно намотаны в виде круглого диска. Дисковая конструкция защищает катушки от сильных сил короткого замыкания. Алюминий здесь каждый раз должен отходить на второй план по сравнению с медью.

Но в большинстве небольших площадок и подстанций дисковые катушки не используются. В них используются прямоугольные конструкции с катушками низкого напряжения с листовой-намоткой. Кроме того, обмотки высокого напряжения накладываются поверх этих листовых обмоток.

Такая прямоугольная конструкция помогает снизить силы короткого-замыкания на обмотках. Механическое напряжение распространяется по всей поверхности обмотки. В свою очередь, это сводит к минимуму роль прочности проводника на растяжение. Однако эта конструкция становится непрактичной при больших номиналах трансформатора.

Но это идеальный вариант в сфере распространения. В большинстве коммерческих и промышленных трехфазных-приложений мощностью менее 5 МВА используются прямоугольные конструкции. На этой арене медь и алюминий находятся на одном игровом поле.