Обмоточные провода для трансформаторов: виды, характеристики и применение

Какие виды обмоточных проводов используются в трансформаторах. Чем отличаются медные и алюминиевые обмоточные провода. Как выбрать оптимальный обмоточный провод для трансформатора. Какие факторы влияют на выбор материала и изоляции обмоточных проводов.

Виды обмоточных проводов для трансформаторов

Обмоточные провода являются важнейшим компонентом трансформаторов, определяющим их характеристики и надежность. Основные виды обмоточных проводов, применяемых в трансформаторах:

• Медные провода
• Алюминиевые провода
• Прямоугольные провода
• Круглые провода
• Провода с эмалевой изоляцией
• Провода с бумажной изоляцией
• Провода с пленочной изоляцией

Выбор конкретного вида провода зависит от мощности трансформатора, класса напряжения, условий эксплуатации и других факторов.

Медные и алюминиевые обмоточные провода: сравнение характеристик

Медь и алюминий — два основных материала, используемых для изготовления обмоточных проводов трансформаторов. Каковы их ключевые отличия?

Преимущества медных обмоточных проводов:

• Более высокая электропроводность (на 60% выше, чем у алюминия)
• Лучшая теплопроводность
• Более высокая механическая прочность
• Меньшие габариты обмоток при той же мощности
• Более высокая надежность электрических соединений

Преимущества алюминиевых обмоточных проводов:

• Меньший вес (в 3,5 раза легче меди)
• Более низкая стоимость
• Лучшая коррозионная стойкость
• Больший запас по нагреву при кратковременных перегрузках

Медные провода обеспечивают лучшие электрические характеристики и надежность, но алюминиевые дешевле и легче. Выбор зависит от приоритетов конкретного применения.

Виды изоляции обмоточных проводов

Изоляция обмоточных проводов должна обеспечивать необходимую электрическую прочность и стойкость к внешним воздействиям. Основные виды изоляции:

Эмалевая изоляция

Наиболее распространенный вид изоляции. Наносится тонким слоем, обеспечивает хорошие диэлектрические свойства. Виды эмалей:

• Полиуретановая (ПЭТ-155)
• Полиэфирная (ПЭТ-200)
• Полиимидная (ПИ-220)

Бумажная изоляция

Применяется в основном в масляных трансформаторах. Обеспечивает высокую электрическую прочность. Виды бумаг:

• Кабельная бумага
• Телефонная бумага
• Конденсаторная бумага

Пленочная изоляция

Обладает высокой механической прочностью и влагостойкостью. Виды пленок:

• Полиэфирная пленка
• Полиимидная пленка
• Фторопластовая пленка

Выбор изоляции зависит от класса нагревостойкости трансформатора, условий эксплуатации и требований к надежности.

Особенности применения обмоточных проводов в различных типах трансформаторов

Конструкция и характеристики обмоточных проводов различаются в зависимости от типа трансформатора:

Силовые трансформаторы большой мощности

• Применяются провода прямоугольного сечения
• Используется транспонированный провод для снижения добавочных потерь
• Изоляция – бумажно-масляная или твердая

Распределительные трансформаторы

• Используются круглые провода
• Применяется эмалевая изоляция
• Возможно использование алюминиевых проводов

Сухие трансформаторы

• Применяются провода с высоким классом нагревостойкости изоляции
• Используется пленочная или комбинированная изоляция

Правильный выбор обмоточного провода с учетом особенностей конкретного типа трансформатора позволяет оптимизировать его характеристики и надежность.

Критерии выбора обмоточных проводов для трансформаторов

При выборе обмоточных проводов для трансформаторов необходимо учитывать следующие ключевые факторы:

• Мощность и напряжение трансформатора
• Условия эксплуатации (температура, влажность, вибрации)
• Требования к габаритам и весу
• Стоимость материалов
• Требования к надежности и сроку службы

Как правильно выбрать оптимальный обмоточный провод с учетом этих критериев?

Выбор материала проводника

Медь предпочтительна для трансформаторов большой мощности и высокой надежности. Алюминий может применяться в распределительных трансформаторах для снижения стоимости.

Выбор сечения провода

Сечение выбирается исходя из номинального тока обмотки и допустимой плотности тока. Для силовых трансформаторов обычно применяют плотность тока 2,5-3,5 А/мм2.

Выбор изоляции

Класс нагревостойкости изоляции должен соответствовать максимальной рабочей температуре обмотки. Для масляных трансформаторов часто применяют бумажную изоляцию, для сухих – пленочную или эмалевую.

Учет условий эксплуатации

В условиях повышенной влажности предпочтительны провода с пленочной изоляцией. При наличии вибраций необходимо обеспечить высокую механическую прочность изоляции.

Правильный выбор обмоточного провода с учетом всех факторов позволяет оптимизировать характеристики трансформатора и обеспечить его надежную работу в течение заданного срока службы.

Современные тенденции в производстве обмоточных проводов

Развитие технологий производства обмоточных проводов направлено на улучшение их характеристик и расширение возможностей применения. Основные тенденции:

• Разработка новых изоляционных материалов с улучшенными свойствами
• Создание проводов с повышенной нагревостойкостью (до 250°C)
• Внедрение нанотехнологий для модификации свойств изоляции
• Разработка проводов для работы на сверхвысоких частотах
• Создание «умных» проводов со встроенными датчиками температуры

Какие преимущества дают эти инновации для конструкции трансформаторов?

Повышение надежности

Новые изоляционные материалы обеспечивают более высокую стойкость к электрическим и тепловым воздействиям, что увеличивает срок службы трансформаторов.

Уменьшение габаритов

Применение проводов с повышенной нагревостойкостью позволяет увеличить плотность тока и уменьшить размеры обмоток.

Улучшение диагностики

«Умные» провода со встроенными датчиками позволяют непрерывно контролировать состояние изоляции и предотвращать аварии.

Расширение областей применения

Новые типы проводов дают возможность создавать трансформаторы для работы в экстремальных условиях и на сверхвысоких частотах.

Внедрение инновационных обмоточных проводов открывает новые возможности для совершенствования конструкции трансформаторов и повышения их эффективности.

Методы контроля качества обмоточных проводов

Обеспечение высокого качества обмоточных проводов критически важно для надежности трансформаторов. Какие методы контроля применяются производителями?

Входной контроль материалов

Проверка химического состава и физических свойств проводников и изоляционных материалов.

Контроль геометрических размеров

Измерение диаметра проводника и толщины изоляции с высокой точностью.

Электрические испытания

• Измерение электрического сопротивления проводника
• Испытание напряжением изоляции
• Проверка тангенса угла диэлектрических потерь

Механические испытания

• Проверка адгезии изоляции
• Испытание на растяжение
• Испытание на изгиб

Климатические испытания

Проверка стойкости к воздействию повышенных температур, влажности, ультрафиолетового излучения.

Статистический контроль процессов

Применение методов статистического управления для обеспечения стабильности характеристик.

Комплексная система контроля качества позволяет гарантировать соответствие обмоточных проводов заданным требованиям и обеспечить надежную работу трансформаторов.

Обмоточный провод для силовых трансформаторов

Обмотки силовых трансформаторов наматываются медными или алюминиевыми проводами прямоугольного или круглого сечения, имеющими электрическую изоляцию, которая обеспечивает электрическую прочность между соседними витками (витковую изоляцию). Края проводников прямоугольного сечения делаются закругленными, что необходимо для уменьшения напряженности электрического поля в изоляции. Алюминий по сравнению с медью имеет удельное электрическое сопротивление больше на 60% и механическую прочность при растяжении меньше в 3,5 раза. Поэтому алюминиевые провода можно использовать лишь в трансформаторах небольшой мощности, где допустимы более высокие потери энергии, и достаточна меньшая механическая прочность обмоток, поскольку при коротких замыканиях меньше токи и электродинамические усилия.

Для изоляции проводов применяются разные изоляционные материалы. На первом месте среди них стоят бумаги на основе целлюлозы, прежде всего кабельная бумага. К се достоинствам следует отнести высокую электрическую прочность, хорошую пропитываемость трансформаторным маслом и другими электроизоляционными жидкостями, низкую стоимость. Провод марки ПБ (прямоугольного сечения с бумажной изоляцией), изолированный кабельной бумагой, используется в масляных трансформаторах всех напряжений, а также в сухих трансформаторах. В обмотках высших классов напряжения применяется провод марки ПБУ, изолированный уплотненной бумагой — разновидностью кабельной бумаги, имеющей повышенную электрическую прочность. Эта бумага может работать при средней напряженности рабочего напряжения до 2 кВ/мм. Выпускаются провода с бумажной изоляцией толщиной от 0,45 до 3,6 мм на две стороны.
Очень высокие качества имеют бумаги на основе синтетических волокон из ароматического полиамида (арамида), в частности, типа «номекс» фирмы Du Pont. Главное достоинство арамидных материалов — высокая нагревостойкость. Так, допустимая расчетная температура каландрированной бумаги «номекс-410» составляет 200°С (бумаги из целлюлозных волокон — 105°С). Электрическая прочность при 200°С составляет не менее 95 % прочности при 20°С. Расчетная средняя напряженность при рабочем напряжении, рекомендуемая фирмой, равна 1,6 кВ/мм; для бумаги «номекс-418», в состав которой входит слюда (50%) — 3,2 кВ/мм. При такой напряженности обеспечивается высокая стойкость в отношении частичных разрядов. Старение характеризуется такими цифрами: при температуре 220°С пробивная напряженность бумаги «номекс-410» толщиной 0,25 мм снижается с 32 кВ/мм до 12 кВ/мм в течение 2 *10+5 ч (более 22,8 лет). Влагосодержание мало влияет на электрическую прочность. Арамидная бумага имеет меньшую, чем целлюлозная, диэлектрическую проницаемость — 1,6 при толщине бумаги 0,05 мм, 2,7 при 0,25 мм и 3,7 при 0,76 мм (по сравнению с 4,5 у целлюлозной), что обеспечивает снижение напряженности поля в масляных или воздушных каналах, прилегающих к обмотке. Недостаток арамидной изоляции — высокая стоимость, из-за которой она применяется в основном в сухих трансформаторах.
В обмотках трансформаторов малой мощности при небольших напряжениях на одном витке и, следовательно, на витковой изоляции применяются провода с эмалевой изоляцией. Эмали могут работать как в масляных, так и в сухих трансформаторах. В последних используются эмали с высокой нагревостойкостью, имеющие допустимую температуру 200 — 220°С.
В сухих трансформаторах также применяются провода со стеклоизоляцией (допустимая температура 180°С).
Электрический ток распределяется по сечению проводника неравномерно — проявляется поверхностный эффект. Поэтому применять проводники большого сечения неэкономично. Прямоугольный провод с бумажной изоляцией имеет наибольшие размеры проводника 4,25×19,5 мм2. Наибольшая допустимая плотность тока (средняя по сечению) не превышает 3-3,5 А/мм2, т.е. максимальный ток в проводнике не может быть больше 250-300 А.
При больших токах обмотка наматывается из нескольких проводов, соединяемых параллельно. Если параллельные провода размещаются в радиальном направлении, то их длина, активное и индуктивное сопротивления будут различны, что приведет к неравномерному распределению тока по параллелям, если не принять специальных мер. Такими мерами является транспозиция проводов, выполняемая по ходу обмотки, в результате которой провода меняются местами, и их сопротивления выравниваются.
Изоляция между расположенными рядом параллельными проводами может быть уменьшена, поскольку напряжение между ними отсутствует. При этом можно уменьшить радиальный размер обмотки и улучшить ее охлаждение. Это достигается применением подразделенных проводов марок ПБП и ПБПУ. Подразделенный провод состоит из нескольких элементарных проводников (от двух до четырех), каждый из которых имеет свою изоляцию небольшой толщины (обычно 0,45 мм на две стороны), и все вместе изолируются общей изоляцией, обеспечивающей необходимую электрическую прочность между витками (рис. 1).

Рис. 1. Подразделенный провод.
1 – элементарный проводник, 2 – изоляция элементарного проводника, 3 — общая изоляция.

Рис. 2. Транспонированный провод.
1 – элементарный проводник, 2 – бумажная изоляция между рядами, 3 – общая изоляция

Для облегчения намотки и упрощения конструкции обмоток с большим числом параллельных проводов применяется транспонированный провод марок ПТБ и ПТБУ. Он состоит из нечетного числа параллельных элементарных проводников с эмалевой изоляцией, расположенных в два ряда (рис. 2). Между рядами проложены полоски кабельной бумаги; поверх всех проводников накладывается общая изоляция из кабельной бумаги. При изготовлении провода выполняется транспозиция путем круговой перестановки элементарных проводников по прямоугольному контуру. Шаг транспозиции (полный цикл перестановки) составляет от 40 до 200 мм.

Ещё по теме:

Провод обмоточный: разновидности и их характеристики

Заводские упаковки провода

Принцип работы большинства электрических машин, основан на взаимодействии магнитных полей, которые создаются с помощью обмоток катушек. Катушки — обязательная деталь генераторов и трансформаторов, почти всех радиоэлектронных устройств.

Для их создания используют провод обмоточный. Расскажем о его видах и марках, особенностях и применении разных типов.

Содержание

• Для чего нужно знание особенностей проводов для обмотки
• Классификация проводов
  • Материал проводника
  • Геометрия сечения
  • Материал изоляции
• Маркировка проводов
  • Изоляция бумагой
  • Волокнистая и пленочная изоляция
  • Эмаль
  • Какие еще особенности изоляции могут указываться в маркировке
• Обмоточный провод для высоких частот
  • Как подобрать провод для обмотки или катушки

Для чего нужно знание особенностей проводов для обмотки

Катушки с небольшим метражом для продажи домашним мастерам в розницу

Многие делают ремонты своими руками, или собирают самодельные конструкции. Часто сгоревший электродвигатель перематывают самостоятельно, наматывают электромагниты (соленоиды) трансформаторы, магнитные антенны и катушки индуктивности для радиоэлектронных устройств. При этом учитывают только диаметр провода и количество витков (эти характеристики можно узнать в справочниках, пособиях по ремонту или рассчитать).

• Но часто важны не только они, но и тип провода — а он может и не указываться. Например, нужное количество витков из-за того, что выбрали марку с более толстым слоем изоляции, может просто не уместиться в габариты катушки.
• Немаловажен тип провода и для надежности устройства, и даже его безопасности, если выбрать его с недостаточным сопротивлением изоляции или непредназначенный для работы при такой температуре, то может произойти межвитковое замыкание или пробой.
• Если первое приведет только к выходу из строя устройства, то второе, при несоблюдении мер безопасности (заземления, зануления и т. п.), может быть и опасно для жизни.

Кроме сказанного выше, цена на провода с одинаковыми электрическими характеристиками, но разных типов, может значительно различаться. Зная это, можно сэкономить на материале.

Зачем переплачивать за провод, рассчитанный на работу при повышенной температуре и влажности для трансформатора, в котором отлично может работать и широко распространенная марка ПЭВ.

Классификация проводов

Специальный провод из нихрома для обмоток

Классифицируют провода по нескольким критериям.

Материал проводника

Это:

1. Медные — наиболее широко распространены.
2. Алюминиевые — из-за большего, чем у меди удельного сопротивления применяют реже. Но, в последнее время, их использование расширяется, так как алюминий дешевле.
3. Из сплавов сопротивления (нихром и тому подобное)
   — используют для некоторых устройств.

Геометрия сечения

Прямоугольные провода

Сечения проводов бывают круглыми и прямоугольными. Вторые используют при необходимости пропускания через проводник большого тока, для проводников с большой площадью сечения. Для охлаждаемых катушек, используют полую проволоку.

Материал изоляции

Используются различные материалы — от бумаги и натуральных волокон, до стекла. Часто применяют несколько слоев, например: бумагу и эмаль.

Для изоляции важны не только диэлектрические свойства, но и механическая прочность, а также толщина. Чем она меньше, тем больше витков можно уложить в катушке при заданном диаметре провода.

Маркировка проводов

Этикетка с маркировкой на заводской упаковке провода украинского производства

Маркируются они несколькими буквами и цифрами, после марки обычно обозначают диаметр сечения.

Внимание. Диаметр сечения провода определяют по меди, поэтому если вы хотите узнать его, замерив, например, микрометром, предварительно удалите изоляцию.

У медных проводов первой идет буква П (провод), алюминиевые обозначаются АП, для сплавов сопротивления есть свои обозначения. Затем идет обозначение изоляции, обычно по начальным буквам материалов ее составляющих и количества слоев. У прямоугольных проводов, в конце ставится буква П (прямоугольный) дальше может следовать через дефис еще цифра, отличающая типы.

Например ПЭЛШКО — Провод Эмаль Лак Шелк Капроновый Одинарный, медный провод покрытый лаковой эмалью, и дополнительно изолированный одним слоем капронового шелка.  Если бы было два слоя, то стояла бы буква Д (двойной).

Дальше рассмотрим более подробно все распространенные разновидности изоляции, не захватывая ее редкие типы, предназначенные обычно для работы в особых условиях или специальных устройств.

Внимание. Мы приводим маркировку, общепринятую в нашей стране. У импортированного провода она может отличаться, вплоть до того, что у каждой компании своя система обозначений. Поэтому, покупая материал зарубежных производителей, нужно изучать паспортные характеристики, и подбирать аналоги по условиям эксплуатации.

Изоляция бумагой

Бумажная изоляция прямоугольного провода для трансформаторов

Такие провода, из-за низких диэлектрических свойств, обычно применяют в низковольтных устройствах, комбинируют с другими материалами. Бумага для их производства применяется специальная: кабельная или телефонная.

Широко используют  обмоточный провод в бумажной изоляции для маслонаполненных трансформаторов. В них масло не только охлаждает обмотки, но увеличивает сопротивление на пробой. Пример маркировки АПБ — алюминиевые обмоточные провода в бумажной изоляции.

Внимание. Буквой Б могут обозначать не только бумагу но и хлопчатобумажную пряжу, очень похожую на нее по характеристикам.

Волокнистая и пленочная изоляция

Изоляция натуральным шелком

Для нее используют различные волокна и пленки: как натуральные (хлопок, шелк), так и синтетические. Они выдерживают большие механические нагрузки, чем провода обмоточные с бумажной изоляцией, но проигрывают им по толщине.

Изготавливают чаще всего многослойной намоткой волокон на проводник. Возможен вариант и когда нити переплетают — такой метод применяют для больших диаметров. Пленка наноситься пропусканием через ванну с жидким изоляционным материалом. Для улучшения свойств, такую изоляцию комбинируют с эмалью, или той же бумагой.

Обозначения материалов обмоток следующее:

• асбест — А;
• аримид — Ар;
• хлопок — Б;
• лавсан — Л;
• капрон — К;
• трилобал — Кп;
• пластмасса — П;
• стекло — С;
• стекло с полиэфиром — Сл;
• фторопласт (тефлон) — Ф;
• натуральный шелк — Ш.

Пример: провода ПББО — обмоточные провода с бумажной изоляцией, слой которой усилен слоем намотанной хлопчатобумажной пряжи.

Эмаль

Эмаль в качестве изоляции

Эти провода используются чаще всего. Практически все обмотки трансформаторов и катушек индуктивности в электронных устройствах наматываются ими. На фото в начале статьи показаны катушки этих проводов заводской упаковки.

Применяются они в широко распространенных электромеханических приборах. Почти каждый встречаемый нами стандартный двигатель, генератор, или контактор, не предназначенный для работы в особых условиях, скорее всего, будет иметь катушки, в которых используются обмоточные провода с эмалевой изоляцией.

Достоинство этого вида изоляции — малая толщина защитного слоя и простота нанесения. Достаточно окунуть провод в эмаль. Обозначают изоляционный материал буквой Э, за которой следующая показывает тип эмали.

1. Полиамид — Ан.
2. Винифлекс — В.
3. Полиамидофторопластовая — И.
4. Л — лакостойкая эмаль на масляной основе. Самый распространенный тип. Это не оговорка имеется в виду устойчивость именно к воздействию электротехнического лака, точнее растворителей входящих в его состав. Дело  в том, что катушки для дополнительной защиты и механической фиксации проводников после намотки пропитывают лаком. Эмаль не должна терять свойств после проведения этой операции.
5. Полиэфирцианураатимидная устойчивая к фреонам — Ф. Провода обмоточные с эмалевой изоляцией этого типа используют для обмоток охлаждаемых фреонами.
6. Полиэфирная — Э.
7. Полиэфиримидная — ЭИ.

Также отличают провода по максимальным температурам, которые выдерживает их покрытие без потери своих свойств. Делят их на группы (индекса) — 105, 120, 130, 155, 180, 200, 220 и выше оС соответственно.

Какие еще особенности изоляции могут указываться в маркировке

Кроме типа материала для изоляции и количества его слоев, дополнительно в маркировке может указываться:

1. То, что она усиленная — У.
2. Утонченная — I.
3. Покрытая слоем дополнительного лака по поверхности — Л.

Обмоточный провод для высоких частот

Литцендрат с волокнистой изоляцией

• Кроме стандартных одножильных проводов для катушек, работающих при высоких частотах, используют специальные провода — литцендраты.
• Дело в том, что высокочастотные токи проходят только по поверхности проводника. Сопротивление в этом случае, зависит не от площади сечения проводника, а от длины его периметра.
• Для того чтобы максимально увеличить ее, обмоточный провод делают многожильным — из пучка тонких, диаметром в доли миллиметра, проводников. Перевивка ведется тоже особым способом. Обозначают такие провода буквой Л.

Перечислим наиболее распространенные марки таких проводов:

1. ЛЭП и ЛЭЛ — пучок проводников не имеет дополнительной общей изоляции.
2. ЛЭШО и ЛЭШД — обматываются шелком в один и два слоя соответственно.
3. ЛЭПКО — с волокнистым капроновым покрытием.

Внимание. Убрать  изоляцию с таких проводов механическим способом, из-за тонких жил затруднительно, поэтому перед их лужением для распайки  используют специальные травильные составы. Только ЛЭП и ЛЭПКО можно паять сразу — их изоляция удаляется при нагреве жалом паяльника.

Как подобрать провод для обмотки или катушки

Кстати, ручная намотка отличается особым качеством (при соответствующей квалификации работников).

Восстановленная вручную катушка динамика

Сечение и марка провода в обмотках, обычно указывается в паспорте изделия, часто данные пишутся и на самом устройстве. Если же документ утерян, то есть несколько способов узнать данные.

1. Для электродвигателей, контакторов, катушек индуктивности и дросселей, легко найти характеристики в справочниках — только если не попался экземпляр зарубежного производства, или со стертой маркировкой.
2. Если известны напряжения на обмотках трансформатора и его мощность, то существуют несложные методики расчета. Инструкция, как это сделать, несложна — нужно замерить сечение сердечника, и просчитать буквально несколько формул. Еще проще, рассчитываются электромагниты и катушки индуктивности  и дросселя.
3. Если невозможно применить предыдущие два метода, то просто, при разборке сгоревшей или пробитой обмотки, замеряем диаметр и считаем количество витков. Конечно, отнимет много времени для большого числа витков, но можно использовать устройство для намотки со счетчиком.

Зная сечение и количество витков, подбираем провод, с нужной изоляцией учитывая все факторы. Нужную маркировку можно приблизительно определить, визуально распознав изоляцию.

Но необходимо учитывать и другие факторы. Так, для быстровращающихся обмоток не идут провода с эмалевой изоляцией — ее диэлектрические свойства теряются при температуре более 180 градусов Цельсия, и она просто плавится.

Если устройство работает в условиях повышенной влажности, то не применяют волокнистую обмотку из-за ее гигроскопичности. Условия эксплуатации проводов подробно указываются в паспортах.

Совет. Если возникает проблема с закупкой провода нужного диаметра, то можно намотать обмотку из двух трех подключенных параллельно, главное чтобы сумма площадей их сечения (можно узнать в справочниках) была равна требуемой величине. Ну и естественно чтобы уместиться в габариты катушки.

Будем рады, если нашей статьей помогли Вам в ремонте различных устройств или в самостоятельном их конструировании и сборке. Неплохо даже если мы просто углубили познания в электротехнике и теперь Вы знаете, чем отличаются провода обмоточные с бумажной изоляцией  от типа ПЭВ.

Алюминий

против медного провода: какой из них подходит для обмотки моего трансформатора?

Опубликовано ngonzalez на 11 июня 2021 г. 13:35 | Оставить комментарий

Компания Sam Dong является отечественным производителем высококачественной бескислородной медной проволоки с высокой проводимостью (OFHC) и электролитически прочного пека (ETP). Эти материалы находят применение в широком диапазоне применений магнитных изделий, в том числе в качестве обмоточных проводов в трансформаторах.

Обмоточный провод, также называемый магнитным проводом или эмалированным круглым проводом, относится к проводу, покрытому тонким слоем изоляции и смотанному в катушку. Это ключевой компонент трансформаторов и другого магнитного оборудования (например, катушек индуктивности и двигателей). Хотя во многих трансформаторах используются медные обмотки, в некоторых используются алюминиевые. Ниже мы приводим сравнение между ними, чтобы служить полезным руководством для читателей, которым нужна помощь в выборе того, который лучше всего соответствует их потребностям.

Обзор алюминиевой проводки

Алюминиевая проводка легче по весу и дешевле, чем медь. Однако, поскольку он обычно включается в более крупные и, следовательно, более тяжелые трансформаторы, общие преимущества этих качеств минимальны. Кроме того, его немногочисленные преимущества часто перевешиваются многочисленными недостатками. Например:

• Электропроводность и теплопроводность алюминия меньше, чем у меди. Эти качества делают алюминиевые обмотки менее эффективными, что может привести к более высоким эксплуатационным расходам, и более склонными к высоким температурам горячих точек, что может привести к сокращению срока службы.
• Трансформаторы с алюминиевой обмоткой производят больше шума во время работы, чем трансформаторы с медной обмоткой, что может привести к ухудшению условий работы системных операторов.

Обзор медной проводки

Хотя медная проводка тяжелее алюминиевой, ее часто используют для изготовления трансформаторов меньшего размера и веса. Это связано с тем, что медь обеспечивает более высокий уровень электропроводности, чем алюминий. Удельное сопротивление меди в 0,6 раза больше, чем у алюминия. Таким образом, поперечное сечение алюминиевого проводника должно быть в 1,66 раза больше, чем у медного, чтобы иметь такое же сопротивление. В результате трансформатор с алюминиевой обмоткой должен быть намного больше, чем трансформатор с медной обмоткой, чтобы выдерживать ту же нагрузку.

Среди других преимуществ медной проводки по сравнению с алюминиевой проводкой:

• Меньшие потери (благодаря лучшей электропроводности) и температуры (благодаря лучшей теплопроводности)
• Повышенная надежность в отношении подключения линии и нагрузки
• Лучше технологичность, так как с проводниками, как правило, меньшего диаметра легче обращаться

Superior Copper Wiring Products From Sam Dong

В трансформаторах используются как алюминиевые, так и медные провода. Хотя поначалу алюминий может показаться привлекательным из-за его легкого веса и более низкой стоимости, медь является лучшим вариантом. Одна только его более высокая проводимость делает его более эффективным и экономичным. Тем не менее, он также предлагает множество других преимуществ, которые приносят пользу компаниям, использующим трансформаторы, такие как более простое обслуживание, более длительный срок службы и более тихая работа.

Хотите узнать больше о том, почему медная проводка является лучшим выбором для трансформаторов? Спросите экспертов Sam Dong. Имея большой опыт производства и распространения медных обмоточных проводов, мы можем ответить на любые вопросы или проблемы, которые могут у вас возникнуть по этому поводу. Для получения информации о наших трансформаторных проводах или помощи в выборе одного из них для ваших трансформаторов, запросите предложение сегодня.

Алюминиевые и медные обмотки в трансформаторах

Производители и монтажники трансформаторов годами обсуждали преимущества и недостатки медных и алюминиевых обмоток. Многие люди считают, что медь превосходит алюминий. Это связано с тем, что несколько десятилетий назад неправильное подключение алюминиевых обмоток приводило к пожарам в домах. Однако правильное завершение устраняет эту угрозу.

Медные и алюминиевые обмотки имеют множество преимуществ и недостатков. Мы рассмотрим несколько здесь.

Плюсы и минусы алюминиевой обмотки

Плюсы

• Большой запас тепла . При кратковременной перегрузке тепло накапливается в обмотках трансформатора. Алюминиевые обмотки могут хранить примерно в 2,3 раза больше тепла на фунт по сравнению с медными обмотками.
  
• Повышенная влагостойкость/коррозионная стойкость . Как опубликовано в NEMA Magnet Wire, публикация №. МВ1000-1973, раздел MW-36-A, трансформатор, изготовленный из алюминия, рассчитан на обеспечение изоляции при 220°C. Раздел MW-36-C обеспечивает такую ​​же изоляцию для меди при 200°C. Более высокий рейтинг изоляции для алюминиевого провода приводит к меньший износ электроизоляции.
  
• Резкое уменьшение вихревых токов . Алюминиевые обмотки значительно уменьшают вихревые токи, присутствующие в трансформаторах с проволочной обмоткой. Кроме того, из-за снижения напряжения на виток алюминий обеспечивает лучшую устойчивость к короткому замыканию.
  
• Лучшее управление гармониками . Гармоники приводят к накоплению тепла и проявляются на поверхности проводника. Алюминий обеспечивает большую площадь поверхности, что позволяет трансформатору лучше справляться с избыточным нагревом, вызванным гармониками.
  
• Меньше механического напряжения . Из-за того, что алюминий легче принимает форму обмотки, он вызывает меньшее механическое напряжение при воздействии на катушки.
  
• Внешнее оксидирование . В то время как нулевое окисление на трансформаторах является идеальным, окисления не всегда можно избежать, поэтому предпочтение отдается наименьшему количеству окисления. Алюминий окисляется только там, где он подвергается воздействию воздуха, но как только окисление начинается на медных материалах, медь будет окисляться на всем протяжении, включая участки, не подвергающиеся воздействию воздуха.
  
• Стабильные цены . Исторически сложилось так, что цены на алюминий на рынке оставались стабильными, что позволяет легче прогнозировать затраты при котировке трансформаторов.

Минусы

• Большие трудности с электрическим подключением . Алюминий расширяется примерно на треть больше, чем медь, при нагревании. В сочетании с тем фактом, что алюминий окисляется на воздухе, электрические соединения с алюминиевыми обмотками сложнее создать. Дополнительные меры предосторожности, требующие большего количества ручной работы, должны быть приняты для обеспечения герметичности электрических соединений.
  
• Необходим дополнительный материал . Из-за электрических свойств алюминия размеры алюминиевых проводов на два-три размера больше, чем размеры медных проводов. Это может привести к увеличению размера трансформатора, что может противоречить ограниченному пространству.
  
• Дополнительное обслуживание . Трансформатор, изготовленный с алюминиевой обмоткой, требует большего обслуживания, чем трансформатор, изготовленный с медной обмоткой, так как алюминий быстрее окисляется.
  
• Более легкое соединение и окисление соединений . Алюминий довольно легко окисляется на воздухе. Хотя окисление алюминия не проходит через трансформатор, поскольку окисление происходит только на алюминиевых поверхностях, находящихся на воздухе, медь действительно обладает более высокими свойствами устойчивости к окислению.

Плюсы и минусы медной обмотки

Плюсы

• Требуется меньше материала . Из-за характера электропроводности меди размеры медных проводов в два-три раза меньше размеров алюминиевых проводов. Хотя медь имеет больший вес, чем алюминий, меньшие размеры проводов приводят к меньшим размерам трансформатора. Меньшая занимаемая площадь особенно идеальна для промышленных панелей управления, где недвижимость становится довольно дорогой.
  
• Упрощенные электрические соединения . Электрические соединения намного легче и проще формировать с помощью меди. Это связано с тем, что свойства хлорида, оксида и сульфида, обнаруженные в металлической меди, просто более благоприятны для электрических соединений.
  
• Высокая электропроводность . Металлическая медь обладает гораздо более высокой электропроводностью, чем алюминий, при этом некоторые источники утверждают, что алюминий имеет только 61% проводимости меди. Это может привести некоторых к мысли, что медные обмотки обладают более высокими свойствами энергоэффективности, однако потери энергии в алюминиевых обмотках могут быть очень похожими на потери в медных, если размеры проводов и потери в сердечнике соответственно варьируются.
  
• Меньше обслуживания и простота производства . Благодаря свойствам меди, медные обмотки трансформатора обеспечивают более легкую сварку в процессе производства. После изготовления и установки трансформатор с медными обмотками также требует меньше обслуживания.
  
• Не легко окисляется . Медь обладает высокой устойчивостью к влагокоррозии/окислению. Хотя медь окисляется полностью после начала процесса окисления, окисление происходит не так легко.

Минусы

• Полное окисление . Когда начнется процесс окисления, медь окислится полностью, как и сталь. В то время как алюминий окисляется только на поверхностях, контактирующих с воздухом, медь окисляется полностью. Это приводит к более быстрому износу трансформатора, когда трансформаторы изготовлены с медными обмотками.
  
• Нестабильная стоимость . Стоимость меди может сильно колебаться, от чрезвычайно рентабельной до чрезвычайно дорогостоящей. Нестабильные цены приводят к сложностям при попытках наиболее экономичного прогнозирования стоимости трансформатора, а также трансформаторной продукции.