Ко мне в руки недавно попал довольно странный электрический агрегат - Трансформатор с Алюминиевыми обмотками. Конечно раньше я встречал подобные провода в дросселях электролюминисцентных ламп дневного света, но никогда не думал, что алюминиевый провод применялся еще и в трансформаторах.
Мой трансформатор содержит две обмотки алюминиевого провода разного диаметра и намотан на странную катушку с ЗУБЧАТЫМИ ШЕСТЕРНЯМИ по краям. То как зачем применяются алюминиевые провода в трансформаторах я изложу немного ниже - информация об этом доступна в справочниках и литературе. А вот ЗАЧЕМ НА ТРАНСФОРМАТОРЕ ШЕСТЕРЕНКИ для меня пока остается ЗАГАДКОЙ и я надеюсь на помощь читателей в этом вопросе - ведь любопытство мне покоя не дает!
В этом трансформаторе сердечник намотан стальной лентой , которую я к моменту съемок малость размотал...
Магнитопровод полностью занимал свободное пространство внутри катушки, та что размышляя о поворотах магнитопровода с помощью шестеренок я пришел к выводу, что не там ищу.
Сняв часть изоляции я обнажил алюминиевую проволоку - никакой меди.
Итак, оставив Загадку Шестерней Трансформатора на время, приступим к Алюминию!
Алюминий обладает высокой электротеплопроводностью (37106 См/м) и теплопроводностью (203,5 Вт/(мК)), 65 % от электропроводности меди. Алюминий легче меди. Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами, в том числе и медью.
В тоже время данный металл обладает высокой стойкостью к коррозии, что можно рассматривать, как плюс, чем минус, несмотря на образование оксидной пленки, которая затрудняет спаивание с другими металлами.
С ростом цен на медь алюминий становится оптимальным материалом для производства обмоток силовых трансформаторов больших габаритных размеров. Уже сейчас обмотки трансформаторов 1 – 3 габаритных размеров в 90% случаев изготавливаются из алюминия. В силовых трансформаторах больших габаритных размеров разница в стоимости между медью и алюминием позволяет обеспечить алюминиевые проводники большего сечения, что приводит к снижению потерь холостого хода при меньших затратах, чем если бы были использованы медные проводники.
Сдерживает применение алюминия в обмотках силовых трансформаторов больших габаритных размеров – меньшая, по сравнению с медью, механическая прочность алюминиевых проводников.
Чтобы корректно оценить преимущества медных и алюминиевых проводников, нужно взглянуть на ключевые свойства этих материалов: вес, проводимость, цена металлов.
Что получается? Медный проводник в 3,3 раза тяжелее алюминиевого. А учитывая высокую стоимость меди, выходит, что медный проводник обойдётся примерно в 6 раз дороже, чем алюминиевый аналог. Более того, разница в стоимости между медью и алюминием часто позволяет создавать алюминиевые проводники большего сечения, что приводит к снижению потерь холостого хода при меньших затратах, чем при использовании медных проводников.
Есть мнение, что трансформатор с алюминиевыми обмотками низкого напряжения не возможно соединить или попросту такое соединение будет не эффективным – Миф. Да, сложно, да не многие могут использовать технологии, позволяющие соединить алюминиевый провод и медные шины и опыт, но это возможно.
При сравнении алюминиевых обмоток с медными видно, что размеры трансформатора на алюминии будет больше, так как потребуется алюминиевый проводник с площадью большего сечения. При этом стоимость такого трансформатора будет дешевле аналогичного трансформатора на меди с теми же показателями.
Замена медного обмоточного провода в обмотках силовых трансформаторов алюминиевым проводом затрудняется, прежде всего, тем, что удельное электрическое сопротивление алюминия существенно (примерно в 1,6 раза) больше удельного сопротивления меди. Поэтому применение алюминия неизбежно привело к увеличению сечения проводника.
Увеличение чисел витков и сечений витков алюминиевых обмоток по сравнению с эквивалентными медными обмотками приводит к увеличению стоимости работы по намотке обмоток и значительному увеличению расхода некоторых изоляционных материалов - бумажно-бакелитовых цилиндров (примерно на 30—25%), электроизоляционного картона и пропиточного лака (примерно 50—60%). При большей высоте магнитной системы увеличиваются также высота бака и масса масла. Но данные затраты компенсируется уменьшением массы и стоимости алюминиевого проводника.
При переходе на алюминиевые обмотки пришлось решить ряд задач технологического характера, связанных с технологией намотки алюминиевых обмоток, пайкой и сваркой алюминия. В настоящее время все новые серии трансформаторов общего назначения мощностью до 16000 кВт включительно проектируются с алюминиевыми обмотками.
Большинство аргументов в пользу меди было основано на теориях, которые практически не представляют собой чего-либо существенно аргументированного. Существуют также теории, которые способствуют использованию алюминия.
Единственная причина, чтобы предпочесть медь алюминию, – это ограниченность пространства. Неопровержимый факт – намотанный медью трансформатор может быть меньшего размера, чем намотанный алюминием. Трансформаторы с открытым ярмом и обмотками покупают крупные сборщики для того, чтобы поместить в их собственные устройства с целью экономии пространства. Большинство закрытых трансформаторов общего назначения имеют корпуса одинаковых размеров как для алюминия, так и для меди, так что даже это небольшое преимущество меди не реализуется.
Та что оказалось Алюминий в трансформаторах не редкость, а скоро может стать , если сравнить объемы проводников, и доминирующим металлом для трансформации электрической энергии.
Вопрос про ШЕСТЕРЕНКУ в ТРАНСФОРМАТОРЕ остается пока открытым и я надеюсь на Вашу помощь!
