Aluminyum vs Bakır: AG Kuru Tip Trafolarda İletkenler

Sarım malzemesi seçimi (Bakır mı Alüminyum mu)

Kuzey Amerika’da, Alüminyum; 15 kilovolt amperden (kVA) daha büyük, alçak gerilim, kuru tip transformatörler için en önemli sarım malzemesi seçimidir.
Dünyanın diğer birçok bölgesinde bakır, en çok tercih edilen sarım malzemesidir. Alüminyum sargıları seçmenin birincil nedeni, en az maliyetle üretimdir.

Bakırın metal maliyetinin tarihsel olarak alüminyum maliyetinden çok daha yüksek olduğu kanıtlanmıştır. Bu nedenle bakır iletken, fiyatı genellikle en pahalı seçimdir. Ayrıca, alüminyumun daha fazla işlenebilirliğe sahip olması ve kaynaklanması daha kolay olması nedeniyle, düşük maliyetli üretim tercihidir. Bununla birlikte, güvenilir Aliminyum bağlantılar, trafo tesisatçıları için bakır bağlantılar için gerekenden daha fazla disiplin ve uzmanlık gerektirir.

AL ve bakırın; artıları ve eksileri hakkında teknik argümanlar elektrik endüstrisinde uzun yıllardır konuşulmaktadır. Bu argümanların bazıları önemsizdir ve bazıları da sadece yanlış bilgi olarak sınıflandırılabilir. Bu Uygulama Özetinin amacı, bu iki sargı malzemesi arasındaki seçim ile ilgili bazı genel kaygıları tartışmaktır.


Sargı Malzemesi Seçiminde Sık Görülen Sebepler

Tablo AçıklamasıDoğruYanlış
Alüminyum sargılı transformatör sonlandırmaları, bakır hat ve yük kablolarıyla uyumlu değildir.X
Doğru şekilde sonlanan hat ve yük bağlantıları, alüminyum sargılı transformatörler için daha zordur.X
Bakır sargılı transformatörlere hat ve yük bağlantıları alüminyum sargılı transformatörlerden daha güvenilirdir.X
Alüminyum sargılı transformatörler, bakır sargılı eşdeğerlerine göre daha hafiftir.X
Bakır sargılı alçak gerilim transformatörleri “yüksek darbeli” yükler için daha iyidir çünkü bakır alüminyumdan daha yüksek çekme dayanımına sahiptir.X
Alüminyum sargılı transformatörler daha büyük kayıplara sahiptir, çünkü bakır daha iyi bir iletkendir.X
Alüminyum sargılı transformatörler daha yüksek sıcak nokta sıcaklıklarına sahiptir, çünkü bakır alüminyumdan daha iyi bir termal iletkendir.X

Cu ve Alüminyum Arasındaki Farklar

Cu ve Al Arasındaki Beş Karakteristik Fark AlüminyumBakır
20 ° C'de ° C x 10 -6 için Genleşme Katsayısı2316.6
Termal İletkenlik BTU / ft / saat / fft 2 / ° F, 20 ° C'de126222
Elektriksel İletkenlik, 20 ° C'de% IAS61101
Çekme Dayanımı ib / in 2 (yumuşak)12.00032.000

Bağlantı (Alüminyum ile Bakır)

Baz metalin oksitleri, klorürleri veya sülfürleri bakır için alüminyumdan çok daha iletkendir. Bu gerçek, alüminyum bağlantılar için bağlantıların temizlenmesini ve korunmasını daha da önemli kılmaktadır. Bazıları bakır-alüminyum bağlantılarının uyumsuz olduğunu düşünüyor. Aynı zamanda şüpheli, alüminyum transformatörler ve bakır inşaat teli arasındaki geçiş bağlantılarıdır.


Genleşme Katsayısı

Alüminyum, değişen sıcaklıklarda bakırın neredeyse üçte birinden fazlasını genleşir. Bu genleşme, alüminyumun sünek doğası ile birlikte, cıvatalı bağlantılar yanlış monte edildiğinde bazı sorunlara neden olmuştur.

Eklem gevşemesini önlemek için, bir tür yay basıncı bağlantısı gereklidir. Topaklı veya ayrık pul kullanmak, alüminyumu sıkıştırmadan eklemde gerekli esnekliği sağlar.

Uygun donanımı kullanmak; alüminyum bağlantılar ile bakır bağlantılar arasında kalite bakımından eşit olabilir.


Baskın sarım malzemesi seçimi

Kuzey Amerika’da alüminyum, 15 kilovolt amperden (kVA) daha büyük, alçak gerilim, kuru tip transformatörler için en önemli sarım malzemesi seçimidir. Dünyanın diğer birçok bölgesinde bakır, baskın sarım malzemesidir. Alüminyum sargıları seçmenin birincil nedeni, düşük başlangıç ​​maliyetidir.

Bakır esaslı metal maliyetinin tarihsel olarak alüminyum maliyetinden çok daha uçucu olduğu kanıtlanmıştır, bu nedenle bakır iletken alım fiyatı genellikle en pahalı seçimdir. Ayrıca, alüminyumun daha fazla işlenebilirliğe sahip olması ve kaynaklanması daha kolay olması nedeniyle, düşük maliyetli üretim tercihidir. Bununla birlikte, güvenilir alüminyum bağlantılar, trafo tesisatçıları için bakır bağlantılar için gerekenden daha fazla disiplin ve uzmanlık gerektirir.

Alüminyum-Strip-için-Elektrik-Transformers-Sarma
Alüminyum-Strip-için-Elektrik-Transformers-Sarma

Alüminyum ve bakırın artıları ve eksileri hakkında teknik argümanlar elektrik endüstrisinde uzun yıllardır ileri geri işlem görmektedir. Bu argümanların çoğu önemsizdir ve bazıları sadece yanlış bilgi olarak sınıflandırılabilir. Bu Uygulama Özetinin amacı, bu iki sargı malzemesi arasındaki seçim ile ilgili bazı genel kaygıları tartışmaktır.



Bağlantı

Baz metalin oksitleri, klorürleri veya sülfürleri bakır için alüminyumdan çok daha iletkendir. Bu gerçek, AL bağlantılar için bağlantıların temizlenmesini ve korunmasını daha da önemli kılmaktadır. Bazıları bakır-alüminyum bağlantılarının uyumsuz olduğunu düşünüyor. Aynı zamanda şüpheli, AL transformatörler ve bakır inşaat teli arasındaki geçiş bağlantılarıdır.


Genleşme Katsayısı

Alüminyum, değişen sıcaklıklarda bakırın neredeyse üçte birinden fazlasını genişletir. Bu genişleme, alüminyumun sünek doğası ile birlikte, cıvatalı bağlantılar yanlış monte edildiğinde bazı sorunlara neden olmuştur.

Eklem gevşemesini önlemek için, bir tür yay basıncı bağlantısı gereklidir. Topaklı veya ayrık pul kullanmak, alüminyumu sıkıştırmadan eklemde gerekli esnekliği sağlar.

Uygun donanımı kullanarak,AL bağlantılar, bakır bağlantılar için kalite bakımından eşit olabilir.


Termal iletkenlik

Bazıları, transformatör sargılarındaki sıcak nokta sıcaklık artışını azaltmada bakırın termal iletkenliğinin alüminyumdan üstün olduğunu iddia eder. Bu, yalnızca aynı tel boyutunda, geometride ve tasarımda bakır ve AL sargılarla karşılaştırıldığında geçerlidir. Bu nedenle, herhangi bir transformatör kVA büyüklüğü için, alüminyumun termal iletkenlik özellikleri bakırınkine çok yakın olabilir. AL bobinlerin bakır ile aynı akım taşıma kapasitesine ulaşması için, AL bobin kesit alanı içinde yaklaşık% 66 daha büyük olmalıdır. Sorumlu üreticiler, tasarımlarının sıcak nokta özelliklerini tasarlayıp test eder ve sarım malzemesinden bağımsız olarak kabul edilebilir sıcak nokta gradyanları üretmek için soğutma yüzeyi alanını, bobin geometrisini, hava kanalını ve iletken şeklini kullanır.


Elektiriksel iletkenlik

Genellikle, tartışmalar alüminyum iletkenliğinin düşüklüğüne işaret eder ve alüminyumun, bakır transformatörlerinde daha fazla enerji kaybına neden olan bakır iletkenliğinin sadece% 61’ine sahip olduğunu gösterir. Tasarımcılar her zaman sarım sıcaklığı ile ilgilidir. Sıcaklığı yalıtım değerinin altında tutmak için, alüminyum transformatörler bakırdan daha büyük kesit alanı olan AL iletkenlerle tasarlanmıştır. Ortalama olarak, bu bakır için alüminyum ile aynı olan enerji kayıplarına neden olur. Bu nedenle, aynı sıcaklık artışına sahip benzer tasarımlı transformatörler, iletken malzemeden bağımsız olarak kabaca eşdeğer kayıplara sahiptir.

Transformatör üreticileri stoklanan iletken boyutlarının çeşitliliğini sınırlar. Bu nedenle, alüminyumdaki bazı tasarımlar telin seçimi sınırlı olduğu için bakırdan daha düşük kayıplar elde edebilir. Diğer tasarımlarda bakır daha verimlidir. Alçak gerilim kuru tip trafo üreticileri, varsa, az sayıda, alüminyumdan bakıra geçerken çekirdeğin kare boyutunu değiştirir, böylece çekirdek kaybı, sarım malzemesinden bağımsız olarak kabaca eşdeğer kalır. Tel ebadı değiştirilerek eşit verimlilik elde edilebilirse ve çekirdek kayıpları aynı kalırsa, bir tasarımın diğerinden daha verimli olmasını beklemenin pratik bir nedeni yoktur. Bakır ve alüminyum arasındaki maliyet farkı, daha büyük alüminyum iletkenlerin sağlanmasını mümkün kılar, bu da bakır iletkenlerin kullanılmasından daha düşük maliyetle daha düşük yük kayıplarına neden olur.

Bakır Trafo Sarımı
Bakır Trafo Sarımı

Gerilme direnci

Düşük çekme gerilimi ve alüminyumun akma dayanımı, döngüsel yük uygulamalarında kullanımı konusunda bazı endişelere yol açmıştır. DC sürücüler ve diğer SCR kontrol cihazları gibi yüksek akım tepe noktaları çizen yükler, iletkenlerin ve bobin uçlarının hareketine neden olabilecek elektromanyetik kuvvetler oluşturur. Tablo 2’de gösterildiği gibi, alüminyum bakırın çekme direncinin yalnızca% 38’ine sahiptir. Bununla birlikte, tablo karşılaştırması eşit kesit alanına dayanmaktadır. Daha önce belirtildiği gibi, alüminyum transformatörlerde eşit dereceler elde etmek için tipik olarak bakır iletkenlerden% 66 daha fazla kesit alanı gerektirir. Daha büyük boyutlu iletkenlerin kullanılması, bakır sargılara neredeyse eşdeğer alüminyum sarım kuvveti sağlar. Bir transformatörün “yüksek etkili” yüklerin uzun vadeli mekanik etkilerine dayanabilmesi, iletken seçimine göre daha fazla rulo dengesi ve kurşun desteğine bağlıdır. Bakır veya alüminyum alçak gerilim trafoları arasında mekanik arızada önemli bir fark olmamıştır.


Bağlantı

Bağlantı, alüminyum sargılı transformatör kullanımına karşı “önyargı” nın en yaygın nedenidir. Hem bakır hem de AL, atmosfere maruz kaldığında oksidasyona veya diğer kimyasal değişikliklere eğilimlidir. Sorun, AL oksidin çok iyi bir yalıtkan olmasıdır, oysa bakır oksit, iyi bir iletken olarak görülmese de cıvatalı bağlantılarda sıkıntılı değildir. Her iki malzeme için oksidasyonu önlemek için kaliteli bir derz bileşiği ile temizlik ve fırçalama yapılması, her iki malzeme için de tavsiye edilir ve alüminyum için daha önemlidir. Çoğu elektrikçi bu prosedürlerde iyi eğitimlidir ve cıvatalı ALümin yum bağlantılar yapma tekniği iyi bilinen ve kanıtlanmış bir uygulamadır.

Genel olarak, kaplanmamış alüminyumun bakırla cıvatalı bağlantısı önerilmez. Her iki metali birleştirmek için çeşitli güvenilir kaynak işlemleri ve patlayıcı yapıştırma teknikleri uygulanabilse de, mevcut trafo imalatında da büyük ölçüde kullanılmamaktadır. Alümin yumdan bakıra bağlantıların çoğu, cıvatalı bağlantıdaki iletken metallerin birine veya her ikisine gümüş veya kalay kaplaması uygulanarak yapılır. Al üminyum sargılı transformatörlere kablo bağlantılarının çoğu, kalay kaplı AL pabuçları kullanır. Bu pabuçları, bakır yapı telini her iki metale bağlamak için özel olarak derecelendirilmiştir (Al / Cu). Bu uygulama evrensel olarak kabul görmüştür ve 30 yılı aşkın bir süredir AL sargılı transformatörlerin kullanımda olduğu kanıtlanmıştır.


Alüminyum ve Bakırın, Teori ve Pratik Kullanımı

ır. Bakırla yapılan iç transformatör bağlantıları genellikle lehimlenirken, aynı aliminyum bağlantılar inert gaz kullanılarak kaynaklanır. Teknik olarak, lehimleme tekniği, bakır bağlantısının, bakır bazlı metalden daha düşük iletkenliğe sahip olmasına neden olmaktadır. Aliminyum inert gaz kaynağı, iletkenliği bozmayan sürekli bir alüminyum bağlantı üretir. Ek olarak, bazıları zamanla bakır oksidin oluşmaya devam ettiğini, açığa çıkmış bakırın dökülüp sonuçta tüm iletkene zarar verdiğini savunuyor. Öte yandan, AL oksit, açığa çıkmış metal üzerinde tenacious, koruyucu bir kaplama oluşturur ve oksidasyonu bir inçten sadece birkaç milyonda sonra durdurur. Evet, Bunlar, alışılmadık şekilde korozif ortamlarda veya aşırı yükleme koşullarında etkili olabilecek geçerli noktalar olabilir. Bununla birlikte, ortalama bir kullanıcı bu teorik kaygılarla gerçekten fazla ilgilenmemelidir, çünkü hem bakır hem de Al transformatörlerin uzun yıllar pratik kullanımda mükemmel kayıtları vardır.

Alüminyum üzerinden bakırın seçilmesinin tek geçerli mühendislik sebebi alan üzerinde düşünülmüş gibi gözüküyor. Reddedilemez bir gerçek, bakır sargılı transformatörün ALüminym transformatörlerden daha küçük yapılabilmesidir. Esas olarak, kendi cihazlarına koymak üzere açık çekirdekli ve bobin transformatörleri satın alan OEM müşterileri, alan tasarrufundan yararlanıyor. Çoğu kapalı genel amaçlı transformatör, Al veya bakır için aynı muhafaza boyutunda satılır, böylece bakır için bu küçük avantaj bile gerçekleştirilmez.

Sonuç

Alüminyum veya bakır trafo sargıları arasında seçim yapmak kişisel tercihlerinize göre düşmektedir. Bakır için prim fiyatı genellikle satın alma gerekçesi gerektirir, ancak bu argümanlar bu bültende reddedilmiştir. Gerçekte, endüstri deneyimi, yalnızca alüminyumdan bakır seçimi için yaygın olarak belirtilen nedenlerin hiçbirini desteklememektedir. Aliminyum sargılı alçak gerilim trafoları, bakıra göre önemli maliyet avantajları nedeniyle büyük olasılıkla artmış kabul görmeye devam edecektir.

Eski efsanelerin bir kısmı aliminyumun ezici başarısı nedeniyle ortadan kalktıkça, daha fazla kullanıcı güvenilir AL bağlantıların yapılması için gereken detaylara olan küçük önem ile dikkat çekecek. AL bağlantılara verilen ekstra dikkat , alüminyumdaki bakırdan daha iyi bağlantılara katkıda bulunmak için teorikleştirilmiştir .

Bununla birlikte, elektrik bağlantısı yaparken iyi uygulamalar alüminyum veya bakır kullanılmasına bakılmaksızın sektördeki herkes için bir avantajdır. Bakır transformatörlerinin ek maliyetine yatırım yapmadan önce, özelliklerde bakır tercihlerinin nedenlerini inceleyin.