Замена алюминиевого провода на медный в трансформаторе

Обновлено: 16.05.2024

Таблица замены обмоточных проводов

Таблица приведенная ниже, применяется профессиональными обмотчиками электромашин. Если по каким либо причинам нет возможности использовать необходимый диаметр обмоточного провода, то используя эту таблицу, можно заменить его другими диаметрами обмоточных проводов, двумя или больше.

Способы применения таблицы:

Способ№1

Предположим, что нам нужен обмоточный провод диаметром 1,25. В колонке справа от диаметра ( S мм 2 )написана его площадь, которая равна 1,23 мм 2 . Предположим, что мы решили мотать в два провода («в две жилы»). Для этого нужно площадь сечения 1,25 разделить на кол-во проводов.

1,23 мм 2 / 2 = 0,62 мм 2

Теперь в колонке площадей ищем подходящую цифру. Замечу, что погрешность может составлять +/-5%, т.е необходимый нам провод может быть от 0,59 мм 2 до 0,65 мм 2 . Находим в колонке площадей 0,636 мм 2 . В колонке диаметров (слева от колонки площадей) видим, что этой площади соответствует провод 0,90. Это означает, что провод диаметром 1,25 может заменит двойной провод 0,90.

Способ№2 «Сложение площадей»
Как говорят профессионалы «Можно мотать хоть сотней разных проводов, главное чтобы они все влезли в паз». Суть этого способа проста, не важно кол-во проводов, важно что бы сумма их площадей совпадала с заменяемым.
Возьмем уже известный 1,25 с площадью 1,23 мм 2 . От нас требуется по таблице найти либо 2 либо несколько проводов, чья сумма их площадей составляла примерно 1,23 мм 2 с погрешностью +/-5%, т.е 1,17-1,29 мм 2 . Находим такие цифры и складываем

0,159 мм 2 + 0,353 мм 2 + 0,709 мм 2 = 1,221 мм 2

В колонке диаметров (слева от колонки площадей) видим, что этой площади соответствуют проводам диаметрами 0,45 0,67 и 0,95. Все эти провода вместе заменяют провод 1,25

Примечание:
Если у вас провод не указанный в таблице и вы можете измерить его диаметр, то рассчитать площадь его можно на этом сервисе.

Замена Обмоточного Провода Большого Диаметра

Вы правы, и я заметил поэтому поинтересовался на счет 5 и 8 ножки. Потом знакомый подтвердил, что применяет в ТО99 и там с ДК используется 5 ножка. А оно по факту - по фигу смотрите цену ))

в сварочниках в основном косые мосты. схему испытывал когда то, она реально выбросы тушит очень эффективно. Только вместо двух первых ключей использовал пленки со средней точкой. мостовое включение как, не могу сообразить головоломка ебт.

схемка пахнет землей

Сварочники посмотри. Например.

Я сказал по факту об объективных характеристиках схемы, которые Вы же сами и привели. Как он звучит, я уже послушал. Вкратце, на мощностях до трети номинальной, вполне слушабельно. Дальше хуже. Не прям ужас, но. Обидеть не хочу, говорю как есть. Повторюсь, LT Spice полностью подтверждает Ваши выкладки по искажениям. Чуть ниже 0.1% на 20 кГц, 8 Ом, 50 Вт. Чего обижаться-то? Не пойму.

Алюминий против меди в трансформаторах

Алюминий является основным материалом выбора для обмотки низкого напряжения, сухих трансформаторов мощностью более 15 киловольт-ампер (кВА). В некоторых других странах мира, медь является преобладающим намоточным материалом. Основной причиной выбора алюминиевых обмоток является их низкая начальная стоимость. Стоимость меди исторически оказалась гораздо более изменчивой, чем стоимость алюминия, так что цена покупки медного проводника в целом является более дорогим выбором. Кроме того, поскольку алюминий имеет большую пластичность и легче поддается сварке, то является более дешевым материалом при производстве. Тем не менее, надежные соединения алюминия требуют больше знаний и опыта со стороны сборщиков силовых трансформаторов, чем это требуется для медных соединений.

Технические аргументы в электротехнической промышленности о преимуществах и недостатках алюминия по сравнению с медью меняются туда и обратно в течение многих лет. Большинство из этих аргументов несущественны, а некоторые могут быть классифицированы просто как дезинформация. Повод этой статьи - обсуждение некоторой общей озабоченности по поводу выбора между этими двумя материалами для обмоток трансформаторов.

Таблица 1: Распространенные причины выбора материала обмоток для низковольтных сухих силовых трансформаторов

ИСТИНА	ЛОЖЬ
Оконечные заделки намотанных алюминием трансформаторов несовместимы с медной линией и силовыми кабелями.	*
Оконцевание выводов должным образом - более сложная задача для намотанных алюминием трансформаторов.	*
Соединения с линией и нагрузкой трансформаторов с медными обмотками более надежны, чем у трансформаторов с алюминиевыми обмотками.	*
Трансформаторы с алюминиевыми обмотками весят легче, чем аналогичные с медными обмотками.	*
Намотанные медью обмотки низкого напряжения трансформаторов лучше подходят для "ударных" нагрузок, потому что у меди более высокая прочность на растяжение чем у алюминия.	*
Трансформаторы с алюминиевыми обмотками имеют более высокие потери, чем аналогичные с медными обмотками.	*
Трансформаторы с алюминиевыми обмотками больше греются, потому, что медь обладает лучшей теплопроводностью, чем алюминий.	*

Различия между медью и алюминием

Основные беспокойства по поводу выбора материала обмотки отражают пять характерных различий между медью и алюминием:

Таблица 2: Пять характерных различий между медью и алюминием

Возможность соединения

Оксиды, хлориды, сульфиды или недрагоценные металлы, более проводящие на меди, чем алюминии. Этот факт делает очистку и защиту соединителей для алюминия более важной. Некоторые считают соединения меди с алюминием несовместимыми. Также под вопросом сопряжение соединений между алюминием трансформаторов и медным проводом присоединения.

Коэффициент расширения

При изменении температуры алюминий расширяется почти на треть больше, чем медь. Это расширение, наряду с пластичным характером алюминия, вызывает некоторые проблемы для ненадлежаще установленных болтовых соединений. Чтобы избежать ослабления соединения, необходимо его подпружинивание. Используя либо чашевидные или прижимные шайбы можно обеспечить необходимую эластичность при сочленении, без сжатия алюминия. При использовании надлежащей арматуры алюминиевые соединения, могут быть равными по качеству медным.

Теплопроводность

Некоторые утверждают, что поскольку, теплопроводность меди выше, чем алюминия то это оказывает влияние на снижение хот-спот температуры обмотки трансформатора. Это верно только тогда, когда проводники обмоток из меди и алюминия одинакового размера, геометрии и дизайна. Следовательно, для любого силового трансформатора заданного размера, тепловые характеристики теплопроводности алюминия могут быть очень близки меди. Для алюминиевых обмоток для достижения той же самой электропроводности как у меди, она должна быть примерно на 66% больше по площади поперечного сечения.. Производители трансформаторов проектируют и проверяют их с учетом хот-спот особенностей их конструкции и использую площадь поверхности охлаждения, геометрию обмоток, воздуховоды, и форму проводников для получения приемлемых хот-спот градиентов, независимо от материала намотки.

Электрическая проводимость

Часто аргументы указывают на неполноценность проводимости алюминия, мотивируя это тем, что алюминий имеет только 61% от проводимости меди, что приводит к более высоким потерям в алюминиевых обмотках трансформаторов. Проектировщики всегда обеспокоены температурой обмоток. Чтобы удержать температуру в данном классе изоляции, трансформаторы с алюминиевыми обмотками разрабатывают с проводниками большей площади поперечного сечения чем медь. В среднем, это приводит к потерям энергии для алюминия одинаковым с медью. Таким образом, силовые трансформаторы аналогичной конструкции с тем же самым нагревом имеют примерно эквивалентные потери независимо от материала проводника.

Производители трансформаторов ограничивают выбор доступных размеров проводников. Из-за этого некоторые проекты в алюминии могут получить более низкие потери чем в меди просто, потому что ограничен выбор размера провода. В других проектах медь более эффективна. Немногие, если таковые вообще имеются, производители трансформаторов сухого типа для низкого напряжения изменяют основные размеры сердечника при переходе от алюминия к меди, так что потери в сердечнике остаются примерно одинаковыми, независимо от обмоточного материала. Если одинаковой эффективности можно добиться путем изменения размеров намоточного провода и основные потери остаются теми же, нет никаких практических оснований ожидать, что один дизайн трансформатора, более эффективен, чем другие. Разница в стоимости между медью и алюминием часто позволяет обеспечить алюминиевые проводники большего сечения, что приводит к снижению потерь холостого хода при меньших затратах, чем если бы были использованы медные проводники.

Предел прочности на разрыв

Более низкая прочность на растяжение и предел текучести алюминия вызывала некоторое беспокойство по поводу его использования при циклических нагрузках. Нагрузки с большими токовыми бросками, которые создают приводы постоянного тока и некоторые другие потребители, приводят к появлению электромагнитных сил, которые могут вызвать движение проводников и смещение обмотки. Как показано в таблице 2, алюминий имеет только 38% от предела прочности меди. Тем не менее, в таблице сравнение основано на равных площадях поперечного сечения. Как отмечалось ранее, чтобы обеспечить равный рейтинг трансформаторам с алюминиевыми обмотками необходимо иметь обмотки площадью поперечного сечения на 66% больше, чем трансформаторам с медными обмотками. Использование больших размеров проводников приводит к показателям алюминиевой обмотки почти равным медной. Способность трансформатора противостоять долговременным механическим воздействиям бросков нагрузки больше зависит от соответствующего баланса обмотки и крепления соединительных проводов чем от выбора проводника. Не обнаружено существенной разницы между медными или алюминиевыми обмотками трансформаторов низкого напряжения в механических повреждениях при испытаниях.

Подключение

Подключение на сегодняшний день является самой распространенной причиной "ущербности" в отношении использования алюминиевых обмоток трансформаторов. И медь и алюминий склонны к окислению или другим химическим изменениям под воздействием атмосферы. Проблема в том, окись алюминия является очень хорошим изолятором, в то время как оксид меди, хотя и не считается хорошим проводником, но не так проблематичен в болтовых соединениях. Зачистка контактов вместе с качественным соединением позволяют предотвратить окисление. Эти рекомендации относятся к любому проводящему материалу, просто более существенны для алюминия. Большинство электриков хорошо обучены этим процедурам, и техника выполнения болтовых соединений проводников из алюминия четко установлена и ее надежность доказана практикой.

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.

ТЕОРИЯ ПРОТИВ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Большинство аргументов в пользу меди было основано на теориях, которые, практически, не представляют из себя что-либо существенное. Несколько теорий, также существуют, которые способствуют использованию алюминия.

Один из аргументов фокусируется на различных методах выполнения медных и алюминиевых соединений. Внутренние соединения обмоток трансформатора, выполненные медью, как правило, паяные, тогда как же соединения алюминия свариваются с использованием инертного газа. Технически, метод пайки тугоплавким припоем делает медное соединение менее проводимым чем медь. Сварка алюминия в инертном газе дает сплошной алюминий, соединенный без потери проводимости. Кроме того, некоторые утверждают, что в течение долгого времени медная окись продолжает формироваться, отслаивая наружную медь и в конечном счете повреждая весь проводник. С другой стороны, алюминиевая окись формирует стойкое, защитное покрытие на открытых металлических поверхностях, препятствуя окислению уже через несколько миллионных долей сантиметра. Да, возможны определенные проблемы при эксплуатации трансформатора в коррозионных атмосферных или экстремальных нагрузочных условиях. Однако, среднестатистический потребитель не должен быть слишком обеспокоен этими теоретическими соображениями, потому что и у медных и у алюминиевых трансформаторов есть отличный послужной список долгих лет практического применения.

Единственная уважительная причина, чтобы предпочесть медь алюминию - ограниченность пространства. Неопровержимый факт - намотанный медью трансформатор может быть меньшего размера чем намотанный алюминием. Главным образом, трансформаторы, с открытым ярмом и обмотками, покупают крупные сборщики, для того чтобы поместить в их собственные устройства, в интересах экономии пространства. Большинство закрытых трансформаторов общего назначения продаются в корпусах одинаковых размеров как для алюминия так и для меди, так что даже это небольшое преимущество меди не реализуется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выбор между обмотками трансформатора из алюминия или меди сводится к личным предпочтениям. Высокая цена на медь часто требует оправданности покупки, но эти аргументы были опровергнуты в этой статье. По правде говоря, опыт работы в отрасли просто не поддерживает ни одну из наиболее часто заявляемых причин выбора меди в сравнении с алюминием. Спрос на сухие трансформаторы с алюминиевыми низковольтными обмотками, вероятно, будет расти из-за их существенного преимущества по стоимости перед медью. Как некоторые из старых мифов исчезают из-за ошеломляющего успеха алюминия, так все больше пользователей предпочитают заплатить меньшие деньги, при относительно небольшом дополнительном внимании к деталям, необходимым для выполнения надежных соединений. Хорошая практика при создании электрических соединений преимущество для всех в отрасли, независимо от того, используется алюминий или медь. Прежде, чем вложить капитал в дополнительную стоимость медных трансформаторов, исследуйте причины предпочтения меди в технических характеристиках.

Замена алюминиевого провода медным при ремонте электродвигателей

Мелкосерийное литье изделий из пластика на термопластавтоматах
Узнать цену!

37. ЗАМЕНА МЕДНЫХ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ АЛЮМИНИЕВЫМИ

Электрическое сопротивление алюминия в 1,63 раза больше, чем меди. При замене медного провода алюминиевым того же сечения номинальный ток должен быть снижен на 22%. чтобы оставить неизменными потери энергии в обмотке и ее нагрев. Для увеличения мощности асинхронного электродвигателя при замене медной обмотки алюминиевой имеются следующие возможности:

1) повысить класс нагревостойкости изоляции (это удается в тех случаях, когда старая обмотка имела класс нагревостойкости А, так как алюминиевые провода выпускаются с классом нагревостойкости E);

2) увеличить диаметр алюминиевого провода по сравнению с медным на 3,5÷5% за счет увеличения заполнения паза (алюминиевые провода мягче медных, что позволяет повысить коэффициент заполнения свободной площади паза: для медных проводов он равен f_н = 0,65—0,7, для алюминиевых может быть повышен до 0,72—0,75, т. е. примерно в 1,08 раза);

3) увеличить диаметр алюминиевого провода путем применения более тонкой изоляции провода.

Проблема замены материала провода в первую очередь возникает при ремонте и производстве наиболее распространенных типов электрических машин — асинхронных двигателей. Применение алюминие-

вых проводов с эмалевой изоляцией вместо медных ПЭЛБО с одновременным переходом на изоляцию класса Е почти во всех случаях позволяет сохранить номинальную мощность двигателя (табл. 57).

Таблица 57. Замена медного провода алюминиевым

Обозначения: d_м — диаметр без изоляции медного провода марки ПЭЛБО; d_ал — диаметр без изоляции алюминиевых проводов с эмалевой изоляцией; I_А — допустимый ток двигателя после перемотки при классе нагревостойкости изоляции А; I_Е — допустимый ток двигателя после перемотки при классе нагревостойкости изоляции Е

Увеличить заполнение паза проводниковым материалом можно также путем уменьшения толщины пазовой изоляции, замены двухслойной обмотки на однослойную и уменьшения числа параллельных проводников, что позволяет применить провода большего диаметра. Медные обмотки выполняют из провода диаметром до 1,88 мм. Для алюминиевых обмоток используют провода с диаметром (без изоляции) 0,6—2,26 мм.

При диаметрах меньше 0,8 мм провода вытягиваются, поэтому их стараются не применять. Обмотка из провода с диаметром больше 2.26 мм получается жесткой, особенно при малых габаритах, что затрудняет укладку ее в паз и может вызвать повреждение изоляции как провода, так и пазовой. Для обеспечения укладки обмотки раз-

ннца размеров ширины прорези паза и диаметра провода должна быть не менее 0,6—0,7 мм.

Суммарная площадь, занимаемая изоляцией проводов в пазу при увеличении диаметра провода, как правило, уменьшается. Таким образом можно добиться увеличения сечения эффективного проводника на 4—10% (табл. 58).

Алюминиевая обмотка в асинхронном двигателе примерно в два раза легче и на 20—40% дешевле медной. Однако кпд у двигателя с алюминиевой обмоткой ниже, что вызывает перерасход электроэнергии. Дополнительные потери энергии при эксплуатации двигателя с алюминиевой обмоткой превышают экономию, получаемую при замене медной обмотки, поэтому переход на алюминиевую обмотку является вынужденной мерой, вызванной дефицитностью меди.

Обмоточные данные электродвигателей серий А, АО с алюминиевой обмоткой приведены в гл. VII.

Медные обмотки из проводов с эмалевой изоляцией нельзя заменить алюминиевыми с сохранением мощности двигателя. В этом случае перемотку производят по новым обмоточным данным.

Электромагнитные нагрузки для двигателей с алюминиевой обмоткой должны быть снижены на 10—15%. Для двигателей единой серии А2, АО2 число витков рекомендуется увеличивать при переходе с медной на алюминиевую обмотку на 10—15%. Сечение провода должно быть выбрано возможно наибольшим.

Сопротивление алюминиевой обмотки (Ом) можно рассчитать по формуле *

* При сохранении числа параллельных ветвей.

Таблица 58. Увеличение сечения эффективного проводника при уменьшении числа элементарных проводников

Обозначения: d — диаметр провода без изоляции; n_эл — число элементарных проводников; ∆S — увеличение сечения эффективного проводника

Продолжение табл. 58

Допустимая величина коэффициента заполнения паза для алюминиевой обмотки исходя из k_п = 0,487

Принимаем среднее значение коэффициента

Диаметры алюминиевого провода с изоляцией находят по рис. 82 при k_п = 0,4 (рассчитываем для двух вариантов)

Ток в фазе обмотки стагора (рассчитываем для n_эл.ал=1. При n_эл.ал=2 он будет немного выше)

где j_ал = 4 А/мм 2 — плотность тока в алюминиевой обмотке (берем на 10—15% ниже значений, указанных в табл. 50); а=1 — число параллельных ветвей оставляем неизменным;

Мощность при алюминиевой обмотке

Перерасчет алюминиевой обмотки статора асинхронного двигателя на медную связан с увеличением величины магнитной индукции в воздушном зазоре. Число эффективных проводников в пазу для медной обмотки должно быть уменьшено

При расчете необходимо проверить N_м и величины индукций в участках магнитной цепи. Формулы для расчета обмоточных данных медной обмотки статора асинхронного двигателя приведены ранее.

Мощность электродвигателя при изменении материала токопро-водящей жилы обмоточного провода, как и при расчете обмоточных проводов, окончательно уточняют при проведении испытаний двигателя после ремонта.

Мелкосерийное литье изделий из пластика на термопластавтоматах
Узнать цену!

37. ЗАМЕНА МЕДНЫХ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ АЛЮМИНИЕВЫМИ

3) увеличить диаметр алюминиевого провода путем применения более тонкой изоляции провода.

Таблица 57. Замена медного провода алюминиевым

ннца размеров ширины прорези паза и диаметра провода должна быть не менее 0,6—0,7 мм.

Обмоточные данные электродвигателей серий А, АО с алюминиевой обмоткой приведены в гл. VII.

Сопротивление алюминиевой обмотки (Ом) можно рассчитать по формуле *

* При сохранении числа параллельных ветвей.

Таблица 58. Увеличение сечения эффективного проводника при уменьшении числа элементарных проводников

Продолжение табл. 58

Допустимая величина коэффициента заполнения паза для алюминиевой обмотки исходя из k_п = 0,487

Принимаем среднее значение коэффициента

Диаметры алюминиевого провода с изоляцией находят по рис. 82 при k_п = 0,4 (рассчитываем для двух вариантов)

Ток в фазе обмотки стагора (рассчитываем для n_эл.ал=1. При n_эл.ал=2 он будет немного выше)

Мощность при алюминиевой обмотке

Способы применения таблицы:

Способ№1

1,23 мм 2 / 2 = 0,62 мм 2

0,159 мм 2 + 0,353 мм 2 + 0,709 мм 2 = 1,221 мм 2

Выбор материала обмоток трансформатора - медь или алюминий

В трансформаторах обмотки служат для преобразования электрической энергии. Изменяя напряжение и силу тока, они сохраняют передаваемую мощность. Вместе с обмотками в преобразовании энергии участвует набор из металлических пластин, который играет роль магнитопровода.

Трансформаторные обмотки изготавливаются из проводников, покрытых слоем изоляции, который также удерживает провода в определенном положении и создает канал охлаждения. Различные конструкции обмоток предусматривают нейтральные и линейные ответвления, а также отводы для регулировки. Во время работ, связанных с конструированием обмоток, рассчитываются такие параметры:

допустимое значение превышения температуры при номинальной мощности и рабочей нагрузке;
электрическая прочность при повышенном напряжении;
механическая прочность во время короткого замыкания.

Для изготовления обмоток преобразователей чаще всего используется медный провод. Это делается из-за того, что медь имеет малое электрическое сопротивление и высокую электропроводность. Благодаря своей гибкости и механической прочности, она хорошо обрабатывается и плохо поддается коррозии.

Однако медь – это достаточно ценный и дефицитный металл. Высокая стоимость меди связана с небольшими мировыми запасами ее руды. Из-за этого стоимость металла постоянно увеличивается, так что производители трансформаторов вынуждены искать ему замену. На сегодняшний день лучшей альтернативой меди является алюминий. Его запасы значительно превосходят медные, и в природе он встречается намного чаще.

Однако алюминий имеет меньшую электропроводность. Также он менее гибок и уступает меди в пределе прочности. Его редко применяют в обмотках мощных трансформаторов. Кроме того, достаточно сложно в техническом плане делать внутренние соединения обмоток при помощи сварки. Выполнение этой операции требует от работников, соединяющих обмотки, соответствующих знаний и умений, большого опыта и определенных навыков. В случае когда соединяются медные проводники, все обстоит гораздо проще.

Сравнительные характеристики металлов

УТВЕРЖДЕНИЕ	ПРАВДА	МИФ
Оконечные заделки намотанных алюминием трансформаторов несовместимы с медной линией и силовыми кабелями.	Х
Оконцевание выводов должным образом – более сложная задача для намотанных алюминием трансформаторов.	Х
Соединения с линией и нагрузкой трансформаторов с медными обмотками более надежны, чем у трансформаторов с алюминиевыми обмотками.	Х
Трансформаторы с алюминиевыми обмотками весят легче, чем аналогичные с медными обмотками.	Х
Намотанные медью обмотки низкого напряжения трансформаторов лучше подходят для «ударных» нагрузок, потому что у меди более высокая прочность на растяжение чем у алюминия.	Х
Трансформаторы с алюминиевыми обмотками имеют более высокие потери, чем аналогичные с медными обмотками.	Х

Споры о том, какой металл лучше использовать для трансформаторных обмоток, не прекращаются на протяжении многих лет. Оппоненты, приводящие различные технические аргументы в пользу разных металлов, постоянно меняют свои взгляды. Большая часть из всех аргументов не столь существенна, а некоторые из, так называемых фактов, являются откровенной дезинформацией.

Чтобы правильно выбрать материал для обмотки преобразователя, следует произвести сравнительный анализ рабочих параметров алюминия и меди, и определить степень их различия. Внимание обращают на те параметры, которые вызывают наибольшее беспокойство, поскольку являются наиболее важными в работе преобразующего устройства.

Характерные различия между медью и алюминием

Параметр	Алюминий	Медь
Температурный коэффициент линейного расширения, х10 -6 /°С	21-23	16,4-16,6
Теплопроводность, Вт/м∙°С	218	406
Удельное сопротивление, Ом∙мм 2 /м	0,026-0,028	0,017-0,018
Предел прочности на разрыв, Н/мм 2 (мягкие марки)	79-108	197-276

Коэффициент расширения

Когда нагревается алюминий, он имеет расширение на 30% больше, чем медь. Если алюминиевые наконечники соединяются при помощи болта и гайки, под прижимную гайку нужно обязательно подкладывать пружинистую шайбу. В этом случае контактное соединение не будет ослабляться в то время, когда напряжение отключено, и наконечники остывают, уменьшая при этом свои размеры.

Вывод: Чтобы качество соединения алюминиевых кабелей не уступало качеству медных контактов, необходимо использовать должную арматуру.

Теплопроводность

Медь намного лучше проводит тепло, чем алюминий. Поэтому если разные металлы обмоток в трансформаторах имеют одинаковое сечение, то изделие из меди охлаждается гораздо лучше, чем из алюминия. Чтобы добиться одинаковой электропроводности, а значит одной и той же отдачи тепла, алюминиевый провод в преобразователе должен иметь сечение на 60% больше медного.

Проектировщики, разрабатывая пакет документов для производства трансформаторов, учитывают особенности материала, конструкцию, а также суммарную площадь охлаждающейся поверхности обмотки.

Вывод: Все трансформаторы, невзирая на то, из какого металла выполнены их обмотки, имеют очень сходные тепловые характеристики.

Электропроводность

Вследствие того, что алюминий имеет электрическую проводимость на 60% меньше чем медь, в обмотках из алюминия более высокие потери. Разработчики преобразователей с алюминиевыми обмотками в проектной документации закладывают сечения проводников, которые превышают значения для аналогичных изделий из меди. Это уравнивает потерю энергии в изделиях, имеющих в обмотках различные материалы.

Вместе с тем производители имеют определенные рамки, ограничивающие выбор сечения провода. Поэтому иногда получается, что медная обмотка в трансформаторе имеет более значительные потери, чем аналогичное изделие из алюминия. Это происходит из-за того, что производители по тем или иным причинам в качестве обмотки использовали медный провод, сечение которого не соответствует расчетной норме.

Что же касается сухих трансформаторов, то вне зависимости от металла обмотки у них потери в сердечнике, набранном из металлических пластин, остаются неизменны. Добиться более высокой эффективности работы преобразователя можно только путем изменения сечения обмоточного провода. Это и является основным критерием, который указывает на более высокую степень результативности того или иного устройства.

Вывод: Благодаря тому, что алюминиевый провод стоит намного дешевле, за те же деньги им можно намотать обмотку, имеющую большее сечение. Это приведет к значительному снижению энергетических потерь во время работы преобразователя. В некоторых случаях такие обмотки намного эффективней медных.

Предел прочности металлов

Алюминий для своего разрыва требует на 40% меньше усилий, чем медь. У производителей электротехнических изделий этот факт вызывает определенное беспокойство, поскольку большинство выпускаемых ими товаров часто подвергается циклическим нагрузкам. Это связано с большими пусковыми токами, которые возникают при запуске некоторых электрических силовых аппаратов. Мощные электромагнитные силы, возникающие при таких токах, вызывают усиленное движение молекул в проводниках, что приводит к смещению обмоток в изделиях.

Сравнительный анализ технических показателей различных проводников делается исходя из площади их поперечного сечения. На основании данных анализа одинаковая электропроводность в трансформаторах с разными обмотками обеспечивается следующим образом. В изделиях с алюминиевой обмоткой площадь сечения провода должна быть больше на 60%, чем в аналогичном устройстве, имеющем обмотку из меди. В этом случае технические показатели изделий, сделанных из различных материалов, будут примерно одинаковы.

Вывод: Трансформатор не может получить механическое повреждение из-за резкого изменения нагрузки, поскольку сечение обмотки подобрано таким образом, чтобы имелся необходимый запас прочности. Повреждения могут случиться только вследствие ненадежного крепления в местах соединения проводов.

Внешние подключения трансформаторов

В настоящее время использование меди в трансформаторных обмотках вызвано стремлением производить более качественные и надежные преобразующие устройства. Известно, что как алюминий, так и медь легко поддаются разрушающему воздействию окружающей среды. Из-за этого в металлах происходит коррозия, окисление и другие химические изменения.

Поверхность алюминиевого провода, покрытая окисью, становится изолятором и не пропускает электрический ток. Из-за этого своевременная очистка алюминиевых контактов имеет большое значение и должна производиться регулярно, в строгом соответствии с графиком проведения профилактических работ.

Окисленная же медь утрачивает свою электропроводность значительно меньше, поскольку появляющиеся на ней сульфиды и оксиды, конечно, не в той мере в какой бы хотелось, но все же имеют некоторую электропроводность. Все это хорошо знает персонал, который обслуживает трансформаторные подстанции. Поэтому специально обученная бригада электриков регулярно производит плановую проверку болтовых соединений рабочего оборудования.

Кроме того, существует проблема подключения алюминиевых обмоток преобразователя к медным проводам внешней электрической сети. Напрямую соединять алюминиевые и медные наконечники болтами нельзя. Дело в том, что металлы имеют различную электропроводность, из-за чего места соединений постоянно перегреваются, и соединенные поверхности разрушаются. Разработанные специально для этого сварочные технологии оказались малоэффективными, поэтому для сваривания кабелей из разного металла их не применяют.

Для соединения медных и алюминиевых кабелей сейчас используют луженые наконечники, покрытые тонким слоем олова либо серебра. При соединении алюминиевых обмоток трансформаторов с медными сетевыми кабелями наконечники покрывают оловом. Серебро используется в электронике, где требуется более высокое качество соединения деталей. Практика таких соединений общепринята. Надежность соединений подтверждается большими сроками бесперебойной работы оборудования.

Различные провода также часто соединяют при помощи специальных металлических клемм. Такая клемма сделана в виде прямоугольной рамки, в которую вставляются два соединяемых проводника. На одной плоскости клеммы имеются отверстия с резьбой. После того как проводники вставлены в рамку, они фиксируются винтами, которые закручиваются в резьбу.

Внутреннее соединение трансформаторных обмоток

Соединение медных обмоток преобразователей осуществляется методом спаивания. Тугоплавкий припой, используемый при этом, несколько снижает электропроводность спаянного участка. На этом участке все время выделяется окись меди, из-за которой отслаивается наружный слой, что ведет к повреждению всего проводника. Это является существенным недостатком такого метода соединения.

В алюминиевых же соединениях используется метод сваривания проводов при помощи инертного газа. В них окись алюминия образует стойкое защитное покрытие, которое предохраняет контакт от негативного воздействия окружающей среды. Кроме того, в этом методе соединения проводников большим преимуществом является то, что во время работы устройства на сваренных участках отсутствует потеря электропроводности.

Время эксплуатации трансформаторов в определенной мере связано с теми условиями, в которых они работают. Сюда относятся негативные воздействия окружающей среды, экстремальные нагрузки и другие неблагоприятные условия. Однако люди, пользующиеся электроэнергией не должны беспокоиться по этому поводу. Как показала практика преобразователи, имеющие различные обмотки, способны работать многие годы без особых проблем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Трансформатор с той или иной обмоткой в основном выбирается исходя из личных предпочтений. Более высокая стоимость изделия, имеющего медную обмотку, требует технического обоснования тех дополнительных материальных затрат, которые возникнут во время его приобретения. Сегодня все отзывы, основанные на опыте практического использования оборудования, не указывают на какие-либо явные преимущества в работе тех или иных устройств.

Единственным превосходством медной обмотки можно считать то, что катушка, намотанная медным проводом, имеет значительно меньшие габариты. Это позволяет делать трансформаторы с такой обмоткой более компактными, что позволяет несколько сэкономить то пространство, в котором они находятся.

Однако подавляющее большинство закрытых преобразователей выпускается в стандартных корпусах, имеющих одни размеры, которые подходят и для медных и для алюминиевых катушек. Так что здесь преимущество меди не имеет никакого значения. Поэтому спрос на трансформаторы с алюминиевой обмоткой сейчас намного выше.

Стоимость металлов постоянно увеличивается, а поскольку цена меди в несколько раз превышает цену алюминия, то и стоимость изделия с медной обмоткой намного дороже. Из-за этого многие покупатели предпочитают не переплачивать за медь, а покупать изделия с алюминиевыми обмотками. В дальнейшем они стараются следить за надежностью электрических соединений, и уделять должное внимание профилактическому обслуживанию оборудования.

Зачем нужно менять алюминиевую проводку на медную

Еще каких-то два десятка лет назад в квартирах и домах встречалась преимущественно алюминиевая проводка. Сегодня в новостройках электропроводку прокладывают только медными проводами, алюминиевые не встретишь, и на это есть несколько веских причин.

Однако в погоне за экономией многие до сих пор используют алюминиевые провода при замене или монтаже электропроводки. Почему лучше отказаться от этой затеи, и чем медные провода превосходят по своим эксплуатационным качествам алюминиевые? Читайте в этом обзоре.

Плюсы и минусы алюминиевых проводов

Единственное преимущество алюминиевых проводов — это их стоимость. Она намного ниже, чем на медные провода, и тем меньше, чем больше сечение кабеля. Часто именно цена подталкивает к покупке алюминиевого кабеля на ввод электроэнергии в дом, после чего и возникает ряд определённых проблем с их подключением к электросчетчику, соединением с медными проводами и т. д.

Во всем же остальном, свойствах и характеристиках, алюминиевые провода заметно проигрывают медным, и вот почему:

Проводимость по току алюминиевых проводов ниже в 1,5 раза, чем у медных. Связано это с тем, что алюминий хуже меди проводит электричество;
Алюминиевые провода не так устойчивы к растяжению как медные;
Проводку с алюминиевыми кабелями намного сложнее подключать к различным устройствам.

С алюминиевой электропроводкой нет возможности использовать такие энергоёмкие электроприборы, как котлы отопления, индукционные варочные панели и т. д. Единственное, где они выигрывают перед медными проводами кроме цены, так это воздушные линии, которые прокладываются алюминиевыми кабелями большого сечения, свыше 10 мм².

Плюсы и минусы медной электропроводки

Как было сказано выше, медь является хорошим проводником электричества. По этой причине медная проводка существенно выигрывает у алюминиевой проводки. При одном и том же сечении проводов, подключить к медной можно гораздо большую нагрузку.

Ниже приведена наглядная «мощность» электропроводки из меди и алюминия при одном и том же сечении проводников:

Сечение кабеля медь 1,5 мм² — нагрузка 3 кВт. У алюминиевых проводов нет такого маленького сечения;
Сечение кабеля медь 2,5 мм² — нагрузка 5,9 кВт, на алюминиевый кабель всего 4 кВт;
Сечение кабеля медь 4 мм² — допустимая нагрузка 8 кВт, на алюминиевый кабель всего 6 кВт.

Как видно, алюминиевый кабель существенно проигрывает медному по одной причине, что при одинаковом сечении жил, медная проводка выдерживает заметно большие нагрузки. Кроме того, медь легко паяется, она гибкая и её можно гнуть много раз, в то время как алюминиевые жилы просто ломаются и очень трудно поддаются паянию.

Связано это с тем, что на поверхности алюминия образуется прочная оксидная пленка, которая мешает проводить ток и нормально работать с проводами (паять их и т. д.). Медь окисляется также, но не так быстро как алюминий, в чем собственно его и превосходит.

Менять или не менять алюминиевую проводку на медную, решать каждому самостоятельно. Однако учитывая все вышеперечисленные преимущества медных проводов, лучше всё-таки заменить алюминиевую электропроводку, тем более, если она уже старая и не менялась несколько десятков лет.

Читайте также: