Alumínium vs réz tekercsek elosztó transzformátorokhoz

Alumínium vs réz tekercsek elosztó transzformátorokhoz

Próbál dönteni a réz és az alumínium tekercsek között a transzformátorprojektjéhez? Lebontjuk az energiateljesítményt, az összköltséget, az egységtömeget, a mechanikai robusztusságot és a hosszú élettartamot, hogy segítsünk kiválasztani az optimális tekercselési anyagot az üzemeltetési igényekhez.

Kérdés küldése most

Évtizedekig a rezet tekintették a transzformátortekercsek alapértelmezett opciójának. De az elmúlt harminc évben az alumínium lett a domináns választás. Ez nem véletlen. A modern alumínium-tekercses elosztó transzformátorok ugyanolyan megbízhatónak, hatékonynak és tartósnak bizonyultak, mint a rézből készült megfelelőik a valós-szolgáltatásban.

Ez nem jelenti azt, hogy a réz rossz választás. Valójában bizonyos alkalmazásokban a réznek több értelme van. A teljesítményosztályú alállomási transzformátorok esetében a réz a legjobb választás. De a legtöbb kereskedelmi és iparialátétre szerelt transzformátorok, száraz{0}} típusú transzformátorok, ésalállomási transzformátorok, az alumínium nem kompromisszum. Általában praktikusabb.

Az energiateljesítmény az egyik legkritikusabb tényező, amelyet figyelembe kell venni a transzformátortekercselés alapanyagainak kiválasztásakor.

Minden modern elosztó transzformátort, függetlenül attól, hogy réz vagy alumínium tekercsekkel van felszerelve, úgy tervezték, hogy megfeleljen az azonos DOE hatékonysági előírásoknak. Példaként, a helyi törvények előírják, hogy minden 500 kVA-s három-fázisú folyadék-bemerülő pad-transzformátor 99,35%-os hatásfokot ér el, a tekercselési fém alapján történő különbségtétel nélkül.

Az alumínium a réz elektromos vezetőképességének mindössze 60 százalékát hordozza. E hiány ellensúlyozására a gyártók megnövelik az alumínium vezetékek keresztmetszetét-, kiegyenlítve a teljesítményveszteség szintjét a réz tekercsekéhez.

A réz olyan projektekben választható, amelyek teljesítménye meghaladja a DOE hatékonysági küszöbértékeit vagy az ultra{0}}szigorú veszteségkorlátokat. Ennek ellenére a meglévő DOE 2016 előírások egységes hatékonysági referenciaértékeket határoznak meg minden 2500 kVA alatti teljesítményű transzformátorra. Következésképpen a bármelyik tekercsanyagból épített transzformátorok közel azonos energiahatékonyságot biztosítanak.

A tekercs méretei

Amikor egy elöregedett modellnél transzformátorcserét hajt végre, az azonos -kapacitású csere valószínűleg nagyobb átmérőjű lesz. Ez az elmozdulás főként a DOE 2010-ben{5}}kiadott energiahatékonysági megbízásából ered. A korlátozott beépítési hely miatti utólagos beépítési projekteknél a réztekercsek életképes megoldást jelentenek kompaktabb geometriájuknak köszönhetően. A kisebb réztekercsek kis mértékben lecsökkenthetik a transzformátortartály teljes méreteit, bár ez a megoldás az egyedi tervezésű-tervek alá tartozik. Még az egyedi transzformátorok többletköltsége ellenére is ellensúlyozható, ha elkerüli a meglévő telepítési elrendezés teljes körű felülvizsgálatát.

Transformer Tank Footprint

A transzformátor beszállítók általában szabványos tartályházakat alkalmaznak szabványos gyártásként. Ezért a réztekercs-konfigurációk kiválasztása nem eredményez automatikusan kompaktabb transzformátort. A gyártók gyakran alkalmaznak azonos tartályházat a réz és az alumínium tekercses változatokhoz. Ha az egység alapterületének minimalizálása kulcsfontosságú prioritás, ezt a követelményt egyértelműen közölje beszállítójával, mivel valószínűleg egyedi méretű tartályházra lesz szükség.

Az alumínium és a réz tekercsek még azonos méretű tekercsek esetén is jelentősen eltérő tömegű transzformátorokat hoznak létre. A réz sokkal nagyobb sűrűséggel büszkélkedhet, így a réz-tekercses transzformátorok körülbelül 20 százalékkal nagyobb tömegűek, mint az alumínium társai. A tetőkre vagy emelt emelvényekre szerelt transzformátorok esetében ez a többlettömeg többletköltséggel és szigorúbb szerkezeti megerősítési követelményekkel jár.

Másrészt a réz-tekercses transzformátorok továbbra is a kiváló választás olyan projektekhez, ahol a kompakt méretek elsőbbséget élveznek a könnyű össztömeggel szemben.

A réz sokkal magasabb nyersanyagárat ír elő, és sokkal nagyobb áringadozást mutat, mint az alumínium. Ennek eredményeként a réztekercsekkel épített transzformátorok gyakran kétszer-háromszoros árcédulát viselnek, mint az alumínium-tekercsekkel egyenértékűek. Azon ügyfeleknél, akik több transzformátort vásárolnak különböző projektekhez, ez a jelentős előzetes árrés gyorsan felhalmozódik.

Ennek ellenére a réztekercsek kiváló energiahatékonyságot biztosítanak, ami a berendezés élettartama során alacsonyabb folyamatos üzemeltetési költségeket jelent. Ha egy transzformátort úgy terveztek, hogy túlszárnyalja a DOE hatékonysági referenciaértékeit, a halmozott hosszú távú megtakarítások jelentősek lehetnek az üzemeltetési költségeken{1}}. Ennek ellenére számításaink azt mutatják, hogy sok évnek kell eltelnie ahhoz, hogy ellensúlyozza a két tekercstípus közötti kezdeti árkülönbséget. Mind a rövid-kiadásokat, mind a hosszú távú működési megtakarításokat{5}} gondosan mérlegelni kell az anyagválasztás során.

A szakítószilárdság az anyag ellenállása a széthúzással szemben. Alapvetően milyen kemény. A réz nagy szakítószilárdsága ideálissá teszi nagy transzformátorokhoz.

A nagyobb teljesítménytranszformátorok nagyobb bekapcsolási áramot és{0}}zárlati erőt észlelnek. Ezek a nagy áramerősségek némi mozgást okoznak a tekercsekben. Emiatt a réz a legjobb választás a nagyobb teljesítmény transzformátorokhoz. Ezeknek a nagyobb egységek réztekercsei általában kör alakú lemezes kivitelben vannak tekercselve. A tárcsás kialakítás megerősíti a tekercseket az erős rövidzárlati erők ellen. Az alumíniumnak itt minden alkalommal háttérbe kell kerülnie a rézzel szemben.

De a legtöbb kisebb padmount és alállomás nem használ lemeztekercset. Téglalap alakú kialakítást használnak, lap{1}}tekercses alacsony feszültségű tekercsekkel. Ezenkívül a nagyfeszültségű tekercsek ezekre a laptekercselésekre vannak rétegezve.

Ez a téglalap alakú kialakítás segít csökkenteni{0}}a rövidzárlati erőket a tekercseknél. A mechanikai igénybevétel a tekercs teljes felületére kiterjed. Ez viszont minimalizálja a vezető szakítószilárdságának szerepét. Ez a kialakítás azonban a nagyobb transzformátorok névleges teljesítményénél nem használható.

De ez az ideális lehetőség az elosztási területen. A legtöbb kereskedelmi és ipari háromfázisú, 5MVA alatti alkalmazás téglalap alakú. Ebben az arénában a réz és az alumínium ugyanazon a játéktéren van.