Лидеры рынка промышленных трансформаторов всё в больших масштабах использует "небесный металл" для производства обмоток. Идея такого применения алюминия в отрасли не нова. Первые опыты его использования в производстве трансформаторов были предприняты и поставлены на поток ещё в советские времена. Однако, именно сейчас, алюминиевое направление становится по-настоящему магистральным.
Потребителю трансформаторов нужны качество, надёжность и приемлемая цена. Всё это обеспечивает алюминий. При этом требования к алюминиевым машинам предъявляются такие же, как и к медным.
Почему выбирают алюминий? Да по тем же причинам, по которым круг его применения постоянно расширяется, захватывая всё новые и новые сферы: относительная дешевизна и лёгкость. Медь дороже алюминия примерно в 3,4 раза. При производстве трансформатора экономия при сохранении эксплуатационных характеристик получается серьёзная.
При сравнении алюминиевых обмоток с медными нужно учитывать:
1. Коэффициент расширения
Многие знают, что алюминий имеет степень расширения на 1/3 больше, чем у меди, что увеличивает нагрузку на болтовые соединения и ослабляет их. Для устранения данного недостатка можно использовать эффект подпружинивания, используя 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. Но увеличением примерно на 60% площади поперечного сечения алюминиевого проводника можно спроектировать и произвести трансформатор с пиковыми значениями температуры на обмотках при использовании алюминия с почти идентичными показателями значений по меди.
3. Электрическая проводимость
Аналогично теплопроводности. При намотке обмоток 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 то же 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 невозможно соединить или попросту такое соединение будет неэффективным. Да, сложно, да, не многие могут использовать технологии, позволяющие соединить алюминиевый провод и медные шины и опыт, но это возможно.
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.
Таким образом, при сравнении алюминиевых обмоток с медными видно, что размеры трансформатора на алюминии будут больше, так как потребуется алюминиевый проводник с большей площадью сечения. При этом стоимость такого трансформатора будет меньше стоимости аналогичного трансформатора на меди с теми же показателями.
Спрос на трансформаторы с алюминиевыми обмотками, вероятно, будет расти из-за их существенного преимущества по стоимости перед медью, так как все больше пользователей предпочитают заплатить меньшие деньги, при относительно небольшом дополнительном внимании к деталям, необходимым для выполнения надежных соединений.
