Bobines d'alumini vs coure per a transformadors de distribució

Bobines d'alumini vs coure per a transformadors de distribució

Intenteu decidir entre bobines de coure i d'alumini per al vostre projecte de transformador? Desglossem el rendiment energètic, la despesa global, la massa unitària, la robustesa mecànica i la longevitat del servei per ajudar-vos a triar el material de bobinat òptim per a les vostres necessitats operatives.

Envieu la consulta ara

Durant dècades, el coure es va considerar l'opció predeterminada per als bobinats del transformador. Però des de fa trenta anys, l'alumini s'ha convertit en l'opció dominant. Això no és per casualitat. Els moderns transformadors de distribució-de bobina d'alumini han demostrat ser tan fiables, eficients i duradors com els seus homòlegs de coure en el servei-del món real.

Això no vol dir que el coure sigui una opció equivocada. De fet, en determinades aplicacions, el coure té més sentit. Per als transformadors de subestacions de classe de potència, el coure és l'opció-per a què es pot utilitzar. Però per a la majoria comercial i industrialtransformadors muntats en coixinet, transformadors de tipus sec-, itransformadors de la subestació, l'alumini no és un compromís. Normalment és més pràctic.

El rendiment energètic es troba entre els factors més crítics a pesar de la selecció de matèries primeres per als bobinats del transformador.

Tots els transformadors de distribució moderns, independentment de si estan equipats amb bobines de coure o d'alumini, estan dissenyats per complir amb les normes d'eficiència del DOE idèntiques. Com a il·lustració, els codis locals exigeixen que tots els transformadors de 500 kVA trifàsic-líquids-submergits-aconseguin una eficiència del 99,35%, sense cap diferenciació basada en el metall de bobinat.

L'alumini només porta al voltant del 60 per cent de la conductivitat elèctrica del coure. Per compensar aquest dèficit, els productors amplien la-secció transversal dels conductors d'alumini, equilibrant els nivells de pèrdua de potència perquè coincideixin amb els dels bobinats de coure.

El coure es pot seleccionar en projectes que exigeixen un rendiment per sobre dels llindars d'eficiència del DOE o limitacions de pèrdua ultra-estrictes. Tot i així, les especificacions existents del DOE 2016 estableixen punts de referència unificats d'eficiència per a tots els transformadors classificats per sota de 2.500 kVA. En conseqüència, els transformadors construïts amb qualsevol material de bobinat ofereixen una eficiència energètica gairebé equivalent.

Dimensions de la bobina

Quan feu un canvi de transformador per a un model antic, és probable que la substitució de la mateixa-capacitat tingui dimensions generals més grans. Aquest canvi prové principalment dels mandats d'eficiència energètica del DOE-publicats el 2010. Per a projectes de modernització limitats per un espai d'instal·lació limitat, els bobinatges de coure presenten una solució viable gràcies a la seva geometria més compacta. Les bobines de coure més petites poden reduir lleugerament les dimensions generals del dipòsit del transformador, tot i que aquesta solució s'inclou en dissenys d'enginyeria personalitzats-. Fins i tot amb la despesa addicional per a un transformador a mida, el cost es pot compensar evitant revisions a gran escala de la disposició de la vostra instal·lació existent.

Petjada del tanc del transformador

Els proveïdors de transformadors generalment adopten carcasses de tancs estandarditzades com a producció estàndard. Per tant, escollir configuracions de bobina de coure no donarà automàticament un transformador més compacte. Els fabricants solen desplegar carcasses de tancs idèntiques tant per a variants de coure com d'alumini. Si minimitzar l'espai del sòl de la unitat és una prioritat clau, comuniqueu clarament aquest requisit al vostre proveïdor per endavant, ja que probablement caldrà una carcassa de dipòsit de mida-personalitzada.

Fins i tot amb bobines de dimensions idèntiques, els bobinatges d'alumini i coure creen transformadors amb pesos molt diferents. El coure té una densitat molt més alta, el que resulta en transformadors de coure-bobinats que pesen aproximadament un 20 per cent més que els seus homòlegs d'alumini. Per als transformadors muntats en terrats o plataformes elevades, aquesta massa afegida comporta despeses addicionals i requisits de reforç estructural més estrictes.

D'altra banda, els transformadors de coure-bobinats segueixen sent la millor opció per a projectes on les dimensions compactes tenen prioritat sobre el pes total lleuger.

El coure té un preu de matèria primera molt més alt i presenta una fluctuació de preu molt més gran en comparació amb l'alumini. Com a resultat, els transformadors construïts amb bobinatges de coure solen tenir un preu de dues a tres vegades més gran que els equivalents-d'alumini. Per als clients que adquireixen diversos transformadors en diversos projectes, aquesta bretxa de preus inicial substancial s'acumula ràpidament.

Dit això, les bobines de coure ofereixen una eficiència energètica superior, la qual cosa es tradueix en menors despeses operatives en curs durant la vida útil de l'equip. Quan un transformador està dissenyat per superar els punts de referència d'eficiència del DOE, l'estalvi acumulat-a llarg termini en els costos de funcionament pot ser substancial. Tot i així, els nostres càlculs mostren que es necessitaran molts anys per compensar la disparitat de preus inicial entre els dos tipus de bobinatge. Tant les despeses a curt-termen com els estalvis operatius a-a llarg termini s'han de sospesar acuradament durant la selecció del material.

La resistència a la tracció és la resistència d'un material a separar-se. Bàsicament, com de dur és. L'alta resistència a la tracció del coure el fa ideal per a grans transformadors.

Els transformadors de potència més grans veuen corrents d'entrada més altes i forces de curt{0}}circuit. Aquestes forces de corrent elevat provocaran algun moviment en els bobinatges. Per aquest motiu, el coure és la millor opció per als transformadors de potència més grans. Les bobines de coure d'aquestes unitats més grans solen enrotllar-se en un disseny de disc circular. El disseny del disc reforça les bobines contra fortes forces de curtcircuit. L'alumini ha d'anar al seient del darrere al coure aquí, cada vegada.

Però, la majoria de muntatges i subestacions més petits no utilitzen bobines de disc. Utilitzen dissenys rectangulars amb bobines de baixa tensió enrotllades de xapa-. A més, els enrotllaments d'alta tensió es posen en capes a la part superior d'aquests enrotllaments de fulla.

Aquest disseny rectangular ajuda a reduir les forces de curt{0}}circuit als bobinatges. La tensió mecànica s'estén per tota la superfície del bobinatge. Al seu torn, això minimitza el paper de la resistència a la tracció del conductor. No obstant això, aquest disseny esdevé poc pràctic a transformadors més grans.

Però, és l'opció ideal en l'espai de distribució. La majoria de les aplicacions trifàsiques comercials i industrials-per sota de 5MVA utilitzen dissenys rectangulars. En aquest camp, el coure i l'alumini estan al mateix terreny de joc.