¿Qué es la tira de aluminio del transformador?
La tira de aluminio para transformadores es una tira de aluminio de alta pureza, especialmente producida para bobinados de transformadores y aplicaciones eléctricas relacionadas (generalmente con una pureza superior al 99, 5 %, como los grados 1050, 1060, 1070, etc.). Se lamina en frío con anchos, espesores y propiedades mecánicas específicos, y se utiliza para bobinar bobinas de transformadores como conductor.
La tira de aluminio para transformadores presenta requisitos técnicos muy exigentes en cuanto a conductividad, rebabas, estado de los bordes, curvatura lateral y calidad superficial. Como material eléctrico importante, desempeña un papel indispensable en los sistemas de transmisión y distribución de energía, especialmente como material conductor para devanados de alta y baja tensión en transformadores secos.
Durante el funcionamiento del transformador, la tira de aluminio se encarga principalmente de la transmisión de corriente, participando en el proceso de conversión electromagnética. Es uno de los materiales clave que influyen en el rendimiento del transformador.
La conductividad eléctrica y térmica del aluminio es superada únicamente por el cobre, lo que lo convierte en uno de los metales con mejor conductividad entre los materiales tradicionales. Dado que el precio del cobre es mucho mayor que el del aluminio, y gracias al rápido desarrollo de la tecnología de fundición de aluminio, la producción, la calidad y la pureza del aluminio han mejorado considerablemente. Los precios del aluminio también han disminuido gradualmente, convirtiendo las tiras de aluminio en una alternativa cada vez más popular a las tiras de cobre en aplicaciones de bobinado de transformadores.
La tira de aluminio para transformadores se prefiere por su excelente conductividad, ligereza, buena resistencia a la corrosión y excelente conformabilidad. Se utiliza principalmente para la fabricación de bobinas de alta y baja tensión de transformadores secos y sumergidos en aceite. Es un conductor en forma de tira fabricado con aluminio de alta pureza mediante procesos de laminado y corte longitudinal, que puede sustituir a la tira de cobre para reducir el coste y el peso.
Entre ellas, la tira de aluminio 1060 contiene más del 99, 6 % de aluminio y es uno de los grados más utilizados en la serie de tiras de aluminio. Su proceso de producción es relativamente sencillo y tecnológicamente avanzado, lo que le otorga una importante ventaja de precio en comparación con otras aleaciones de aluminio de alta gama. La tira de aluminio 1350 es un aluminio de alta pureza especialmente diseñado para aplicaciones eléctricas, que ofrece mayor conductividad y un rendimiento eléctrico más estable.
A la hora de seleccionar es necesario evaluar exhaustivamente:
- Costo de inversión inicial vs. pérdidas operativas a largo plazo (los transformadores de aluminio pueden tener pérdidas de carga ligeramente mayores).
- Espacio de instalación (los transformadores de aluminio son ligeramente mayores).
- La capacidad técnica del fabricante (especialmente la tecnología de conexión).
Conductividad eléctrica de la tira de aluminio del transformador
- 1050: Mejor que el 60% IACS.
- 1060: Mejor que el 61, 5% IACS.
- 1070: Mejor que el 62, 7% IACS.
- 1350: Mejor que el 62% IACS.
Especificaciones de la tira de aluminio para transformadores
Las aleaciones más utilizadas para las tiras de aluminio de los transformadores pertenecen a la serie 1000 (aluminio puro) porque tienen la mayor conductividad eléctrica.
| Especificación | Detalles |
| Aleaciones comunes | 1050, 1060, 1070, 1350 |
| Temperamento | O (Totalmente recocido): esto hace que la tira sea suave y fácil de enrollar sin que "recupere su forma original". |
| Rango de espesor | 0, 1 mm a 3, 5 mm (los transformadores de tipo seco comúnmente utilizan tiras más delgadas, como de 0, 5 a 1, 5 mm, mientras que los transformadores sumergidos en aceite pueden utilizar tiras más gruesas). |
| Rango de ancho | 10 mm a 1600 mm |
| Conductividad | ≥ 61% IACS (Estándar Internacional de Cobre Recocido) |
| Calidad de la superficie | Limpio, libre de aceite, oxidado uniformemente, sin rayones ni rebabas. |
| Tratamiento de bordes | Generalmente bordes redondeados (biselados) para evitar perforar el aislamiento entre capas durante el bobinado. |
| Precisión dimensional | Tolerancia de espesor ≤ ±0, 01 mm, tolerancia de ancho ≤ ±0, 1 mm |
| Formulario de entrega | Bobina o tira, suministro directo de fábrica |
Materiales y calidades de las tiras de aluminio para transformadores
Las tiras de aluminio para transformadores utilizan principalmente aluminio puro de la serie 1xxx, con un alto contenido de aluminio y una excelente conductividad eléctrica. Los grados comunes y sus características son los siguientes:
| Calificación | Contenido de aluminio | Conductividad | Características | Aplicaciones típicas |
| 1050 (O) | 99, 50% | Bien | Costo moderado, rendimiento bien equilibrado | Transformadores de distribución de uso general |
| 1060 (O) | 99.60% | Excelente | Conductividad ligeramente superior a 1050 | Transformadores de tipo seco, clase 35 kV |
| 1070 (O) | 99, 70% | Muy alto | Alta pureza, baja resistividad | Transformadores y reactores de alto rendimiento |
| 1350 (O) | 99, 50%+ | Ultra Alto | Aluminio puro de grado eléctrico, conductividad cercana al 62% del cobre. | Transformadores de gran potencia |
Temple: Casi todos se suministran en temple O (recocido blando). Tras el recocido completo, la banda ofrece un excelente rendimiento de bobinado y alargamiento, lo que evita el agrietamiento durante el bobinado.
Tratamiento de la superficie de la tira de aluminio del transformador
Para mejorar el rendimiento del aislamiento y la resistencia a la corrosión de las tiras de aluminio de los transformadores, a menudo se requieren tratamientos superficiales especiales:
Tratamiento de revestimiento de aislamiento
Se aplica una capa de material aislante, como poliéster o poliimida, a la superficie de la tira de aluminio para mejorar el rendimiento del aislamiento entre capas.
Tratamiento de pasivación
Se forma una película de pasivación en la superficie de la tira de aluminio mediante un tratamiento químico para mejorar la resistencia a la corrosión.
Tratamiento antioxidante
Se forma una capa antioxidante especial en la superficie de la tira de aluminio para evitar la oxidación durante el uso a largo plazo.
Tratamiento antiadherente
Se realiza un tratamiento especial en la superficie de la tira de aluminio para evitar que se adhiera durante el proceso de bobinado.
Estos procesos de tratamiento de superficies se pueden seleccionar según entornos de uso y requisitos específicos para garantizar que las tiras de aluminio del transformador puedan funcionar de manera confiable en diversas condiciones de trabajo.
Requisitos de calidad de las tiras de aluminio para transformadores
Como fabricante profesional de tiras de aluminio para transformadores, Haomei Aluminum comprende plenamente que las tiras de aluminio para transformadores son fundamentalmente diferentes de las tiras de aluminio industriales comunes en términos de rendimiento y seguridad. Para cumplir con los requisitos de funcionamiento estable a largo plazo de los equipos eléctricos, implementamos estándares técnicos mucho más estrictos en la producción y la inspección de calidad, garantizando que cada bobina cumpla con los requisitos de aplicación para transformadores:
Control de bordes sin rebabas de alta precisión
Mediante procesos de corte de precisión e inspección en línea, garantizamos bordes lisos, redondeados y biselados sin microrebabas, evitando daños al papel o películas aislantes durante el bobinado y reduciendo el riesgo de cortocircuitos y fallas del equipo desde la fuente.
Excelente calidad de superficie
La superficie de la tira de aluminio se mantiene extremadamente limpia y lisa, libre de manchas de aceite, rayones, abolladuras o defectos de oxidación, lo que garantiza un contacto uniforme y un rendimiento de aislamiento estable para cumplir con los estrictos requisitos de confiabilidad de los transformadores.
Control estricto de la inclinación y la planitud
A través de procesos de control de tensión y nivelación, se minimiza la curvatura lateral para que la tira pueda enrollarse de manera firme y recta sobre el núcleo, mejorando la estabilidad del bobinado y el rendimiento general del transformador.
Basándose en una experiencia de producción madura y un sistema de gestión de calidad completo, Haomei Aluminum proporciona continuamente soluciones de tiras de aluminio para transformadores estables y confiables, lo que ayuda a los equipos de energía a lograr una mayor seguridad y eficiencia operativa.
Características de la tira de aluminio del transformador
Como material conductor clave para los devanados de transformadores, la calidad de la tira de aluminio afecta directamente el rendimiento y la fiabilidad de todo el transformador. Seleccionamos aluminio de alta pureza y aplicamos un procesamiento de precisión para garantizar que cada bobina cumpla siempre con los estrictos requisitos de los equipos de potencia.
Conductividad eléctrica estable y confiable
La conductividad alcanza el 60%–62% de la del cobre, logrando un excelente equilibrio entre rendimiento y costo. La materia prima de alta pureza garantiza una resistividad constante, reduce la pérdida de energía y mejora la eficiencia general del transformador.
Control estricto de superficies y dimensiones
Desde el laminado hasta el corte, todo el proceso se controla rigurosamente. La banda queda limpia y plana, libre de aceite, rayones y manchas de oxidación, con tolerancias precisas de espesor y ancho para garantizar una resistencia y estructura de bobinado uniformes, lo que hace que el bobinado sea más suave y los productos terminados más estables.
Bordes redondeados sin rebabas para mayor seguridad
Mediante procesos especiales de corte de precisión y redondeo de bordes, los bordes son lisos y sin rebabas, lo que evita daños en el aislamiento durante el bobinado y reduce en gran medida el riesgo de cortocircuitos, mejorando la seguridad y confiabilidad a largo plazo.
Flexible y duradero para estructuras de bobinado complejas
La tira de aluminio completamente recocido (templado O) ofrece un excelente alargamiento (≥25%), no es fácil de agrietar o romper durante el bobinado y se adapta fácilmente a estructuras de bobinas multicapa, multiángulo y de formas especiales, mejorando la eficiencia de producción y el rendimiento.
Buena disipación de calor, resistencia a la corrosión, mayor vida útil.
La excelente conductividad térmica ayuda a reducir la temperatura de funcionamiento, mientras que la resistencia natural a la corrosión del aluminio garantiza un rendimiento estable incluso en entornos de servicio a largo plazo.
Ligero con claras ventajas de costo
Con el mismo requisito de conductividad, la densidad del aluminio es de tan solo un 30 % de la del cobre, lo que contribuye a reducir el peso del transformador en más de un 40 %. Al mismo tiempo, el coste del material es de tan solo entre un tercio y un cuarto del del cobre, lo que ofrece una ventaja competitiva en cuanto a costes generales para los fabricantes de transformadores.
Ventajas técnicas de la tira de aluminio para bobinados de transformadores
Excelente conductividad eléctrica
La conductividad del aluminio solo es superada por la de la plata, el cobre y el oro, ocupando el cuarto lugar entre los metales de uso común. Si bien el aluminio tiene una conductividad de aproximadamente 37, 7 × 10^6 S/m, en comparación con los 58 × 10^6 S/m del cobre, es suficiente para satisfacer las necesidades de la mayoría de los transformadores.
Mediante un diseño adecuado de la sección transversal de la tira de aluminio y la estructura del bobinado, los transformadores de bobinado de aluminio pueden alcanzar un rendimiento eléctrico comparable al de los transformadores de bobinado de cobre. En el caso de los transformadores, el rendimiento depende no solo de los materiales, sino también, en gran medida, del diseño estructural y la tecnología de fabricación.
Buena conductividad térmica
Los transformadores generan calor durante su funcionamiento. La buena conductividad térmica es otra característica clave de las tiras de aluminio para transformadores. La conductividad térmica del aluminio es de 237 W/(m·K), inferior a la del cobre (397 W/(m·K), pero significativamente superior a la de otros metales comunes.
Esta buena conductividad térmica ayuda a disipar el calor durante el funcionamiento del transformador, manteniéndolo dentro de las temperaturas normales de funcionamiento y mejorando la fiabilidad y la vida útil. Especialmente en condiciones de alta carga y temperatura, las tiras de aluminio ayudan a reducir las temperaturas de los puntos calientes y a retrasar el envejecimiento del aislamiento.
Ventaja significativa en la reducción de peso
El aluminio tiene una densidad de aproximadamente 2, 7 g/cm³, mucho menor que los 8, 96 g/cm³ del cobre, lo que otorga a los transformadores de bobinado de aluminio una importante ventaja en peso. Para la misma capacidad, los transformadores de bobinado de aluminio suelen ser entre un 30 % y un 40 % más ligeros que los de bobinado de cobre.
Esta característica liviana brinda múltiples beneficios: menores costos de transporte, instalación más fácil, carga estructural reducida y mantenimiento más sencillo, ideal para aplicaciones sensibles al peso, como edificios de gran altura y subestaciones móviles.
Ventaja de costo obvia
El precio del aluminio es significativamente menor que el del cobre, lo que otorga a los transformadores de bobinado de aluminio una clara ventaja en términos de costo. Los datos del mercado muestran que el aluminio suele costar aproximadamente un tercio del precio del cobre.
Este beneficio en términos de costos no sólo se aplica a la adquisición de materiales, sino también a la fabricación general de transformadores: una menor densidad significa que se necesita menos material para el mismo rendimiento eléctrico; la buena trabajabilidad reduce los costos de procesamiento; los abundantes recursos de aluminio hacen que los precios sean más estables.
Buena resistencia a la corrosión
El aluminio forma rápidamente una densa película de óxido de aluminio en el aire, lo que previene eficazmente la oxidación y la corrosión. En la mayoría de los entornos industriales, tanto naturales como generales, los devanados de aluminio presentan una buena resistencia a la corrosión.
En cambio, el cobre puede corroerse en entornos específicos (p. ej., con sulfuros o cloruros). Por lo tanto, los transformadores con bobinado de aluminio pueden ofrecer una mayor fiabilidad a largo plazo en ciertas condiciones.
Excelente trabajabilidad
Las tiras de aluminio para transformadores suelen suministrarse en temple O (blando), lo que ofrece excelente ductilidad y procesabilidad. Esta condición facilita el doblado, bobinado y conformado para satisfacer las necesidades de estructuras de bobinado complejas.
Específicamente, las ventajas de procesamiento de la tira de aluminio para transformadores incluyen: buena elongación y resistencia a la tracción, cumpliendo con los requisitos de procesamiento estándar (estampado, estiramiento); alta capacidad de formación para varias formas; soldabilidad mediante soldadura con gas, soldadura con hidrógeno atómico y soldadura por contacto; y buena capacidad para soportar el procesamiento a presión y la flexión.
Composición química de las tiras de aluminio para transformadores
Composición química de las tiras de aluminio 1050 O
| Elemento | Alabama | Si | Fe | Mg | Zinc | Minnesota | Ti | Cu | V |
| Valor estándar | ≥99, 5 | 0.0431 | 0, 203 | 0.0013 | 0.0093 | 0.0104 | 0.02 | 0.0022 | 0.0039 |
Composición química de las tiras de aluminio 1060 O
| Elemento | Alabama | Si | Fe | Mg | Zinc | Minnesota | Ti | Cu | V |
| Valor estándar | ≥99, 6 | 0.0431 | 0, 203 | 0.0013 | 0.0093 | 0.0104 | 0.02 | 0.0022 | 0.0039 |
Composición química de las tiras de aluminio 1070 O
| Elemento | Alabama | Si | Fe | Mg | Zinc | Minnesota | Ti | Cu | V |
| Valor estándar | ≥99, 7 | 0.0431 | 0, 203 | 0.0013 | 0.0093 | 0.0104 | 0.02 | 0.0022 | 0.0039 |
Composición química de las tiras de aluminio 1350 O
| Elemento | Alabama | Si | Fe | Mg | Zinc | Minnesota | Ti | Cu | V |
| Valor estándar | ≥99, 5 | 0.0431 | 0, 203 | 0.0013 | 0.0093 | 0.0104 | 0.02 | 0.0022 | 0.0039 |
Tolerancia de espesor de la tira de aluminio del transformador
| Espesor | Tolerancia de espesor |
| 0, 1-0, 2 | +/-8% |
| 0, 2-0, 4 | +/-0, 02 |
| 0, 4-0, 8 | +/-0, 03 |
| 0, 8-1, 1 | +/-0, 04 |
| 1.1-1.4 | +/-0, 05 |
| 1.4-2.0 | +/-0, 06 |
| 2.0-2.5 | +/-0, 07 |
| 2.5-3.0 | +/-0, 08 |
Tolerancia de ancho de la tira de aluminio del transformador
| Espesor (mm) | Tolerancia de ancho (%) | ||||
| <100 | 100-300 | 300-500 | 500-1250 | 1250-1500 | |
| >0, 1-0, 20 | +/-0, 15 | +/-0, 2 | +/-0, 3 | +/-0, 5 | +/-0, 5 +/-1 |
| 0, 20-0, 60 | +/-0, 15 | +/-0, 2 | +/-0, 3 | +/-0, 75 | +/-0, 5 +/-1, 25 |
| 0, 60-1, 0 | +/-0, 15 | +/-0, 25 | +/-0, 5 | +/-0, 75 | +/-0, 5 +/-1, 25 |
| 1.0-2.0 | +/-0, 2 | +/-0, 35 | +/-0, 6 | +/-1 | +/-0, 5 +/-1, 25 |
| 2.0-3.0 | +/-0, 5 | +/-0, 5 | +/-0, 75 | +/-1 | +/-0, 5 +/-1, 25 |
Rebabas y colapso de la tira de aluminio del transformador
| Ancho de la tira de aluminio (mm) | Altura de la rebaba (mm) | Altura del lado colapsado (mm) |
| <0, 2 | 0.01 | ≥0, 05-0, 1 |
| 0, 2-1, 0 | 0.015 | |
| 1.1-1.5 | 0.02 | |
| >1.6 | 0.03 |
Tipos de tiras de aluminio para transformadores
Tira de aluminio para transformador 1050 O
La tira de aluminio 1050 contiene un 99, 5 % de aluminio, lo que ofrece una excelente conductividad y flexibilidad. Está completamente recocida en temple O, lo que la hace más suave y fácil de procesar. Se utiliza comúnmente en bobinados de transformadores y es adecuada para aplicaciones que requieren alta conductividad y buena ductilidad.
La tira de aluminio 1050 O es uno de los materiales más utilizados en transformadores. Se utiliza frecuentemente como material de soporte en sus devanados, lo que ayuda a reducir las pérdidas y mejorar el rendimiento.
El espesor de la tira de aluminio 1050 O utilizada en transformadores suele oscilar entre 0, 1 mm y 1 mm. Está disponible en estructuras de una o dos capas, lo que reduce eficazmente las fugas magnéticas en las bobinas y mejora el aislamiento.
Tira de aluminio para transformador 1060 O
La tira de aluminio 1060 tiene un contenido de aluminio de hasta el 99, 6 %, lo que ofrece una excelente conductividad eléctrica y una alta resistencia a la corrosión. En el temple O, la lámina de aluminio 1060 es más blanda y fácil de moldear, lo que la hace ideal para el bobinado de bobinas de transformadores, especialmente donde se requiere un rendimiento eléctrico y mecánico riguroso.
La aleación de aluminio 1060 O presenta buena plasticidad, pero menor resistencia que otras aleaciones. Se utiliza principalmente en diversos dispositivos eléctricos de alta y baja tensión, como los devanados de transformadores.
Tira de aluminio para transformador 1070 O
La tira de aluminio 1070 está hecha de aluminio de alta pureza con un 99, 7 % de contenido de aluminio. Presenta una conductividad excepcional, buena flexibilidad y durabilidad. La lámina de temple 1070 O puede formar estructuras de bobina estables durante el bobinado del transformador, lo que la hace ideal para diseños de transformadores que requieren mayor conductividad y ductilidad.
La lámina de aluminio 1070 O para bobinados de transformadores se puede utilizar en transformadores de tipo seco, transformadores sumergidos en aceite y bobinados de reactores.
La lámina de aluminio 1070 O para devanados de transformadores posee excelentes propiedades de disipación térmica y no incrementa la temperatura de la bobina durante el funcionamiento prolongado, lo que prolonga su vida útil. El uso de lámina de aluminio 1070 O para devanados de transformadores puede reducir el costo de fabricación de transformadores en un 15 %.
Tira de aluminio para transformador 1350 O
La tira de aluminio 1350 es una lámina de aluminio de alta pureza con un contenido de aluminio superior al 99, 5 %, ampliamente utilizada en devanados de transformadores. Tras el recocido, la lámina de temple 1350 O presenta una excelente plasticidad y flexibilidad, cumpliendo con los requisitos de alta conductividad y estabilidad mecánica de los materiales de devanados de transformadores.
La lámina de aluminio 1350 O para devanados de transformadores se usa ampliamente en la industria de los transformadores, incluidos los transformadores sumergidos en aceite y los transformadores de tipo seco.
La lámina de aluminio 1350 O para devanados de transformadores está disponible en versiones desnuda y revestida. La versión desnuda se utiliza principalmente como material de devanado para transformadores sumergidos en aceite, mientras que la revestida se utiliza principalmente como material aislante entre capas.
Estructura y diseño del devanado de la tira de aluminio del transformador
Bobina de tira de aluminio
- Laminado de aluminio de alta pureza con una sección transversal de tira plana.
- Bobinado continuamente en bobinas durante el proceso de fabricación.
- En comparación con el alambre redondo, la tira de aluminio ofrece un mayor factor de llenado, mejor disipación del calor y una resistencia mecánica más uniforme.
Devanado primario
- El devanado de entrada ubicado en un lado del núcleo de hierro, generalmente conectado a la red eléctrica.
- Formado por bobinado multicapa de tiras de aluminio.
- Relativamente menos vueltas con mayor corriente
- Responsable de convertir la energía eléctrica de entrada en energía magnética.
Devanado secundario
- El devanado de salida, ubicado en el otro lado del núcleo de hierro, suministra energía a la carga.
- También enrollado con tiras de aluminio.
- El número de vueltas se diseña de acuerdo con la relación de transformación y suele ser mayor que el del devanado primario.
- Emite alto voltaje o bajo voltaje (según el diseño)
Capa de aislamiento
- Una estructura crítica colocada entre cada capa de tira de aluminio.
- Materiales comunes: papel aislante eléctrico, películas aislantes y materiales aislantes compuestos.
- Previene cortocircuitos entre capas
- También ayuda a formar conductos de aceite o conductos de aire para mejorar la disipación del calor.
Núcleo de hierro laminado
- El núcleo del circuito magnético del transformador.
- Laminado a partir de láminas de acero al silicio para reducir las pérdidas por corrientes parásitas.
- Proporciona una ruta de flujo magnético cerrada para los devanados primario y secundario.
- Determina la eficiencia del transformador y las pérdidas sin carga.
Canales de enfriamiento
- Canales de disipación de calor reservados entre los devanados y el núcleo de hierro, así como dentro de los devanados.
- Facilitar la circulación del aceite o aire del transformador.
- Reducir el aumento de la temperatura de funcionamiento de los devanados
- Especialmente importante para bobinados de tiras de aluminio (diseños de alta corriente y baja pérdida).
Marco de sujeción
- Se utiliza para asegurar mecánicamente el núcleo de hierro y los devanados.
- Previene la deformación del bobinado durante el transporte o impactos de cortocircuito.
- Mejora la resistencia mecánica general
- Reduce el ruido de funcionamiento
Bujes de alto voltaje
- Terminales de alta tensión del transformador
- Proporcionar aislamiento eléctrico y soporte mecánico.
- Conducir de forma segura la energía eléctrica desde los devanados a los circuitos externos.
- Se utiliza comúnmente en transformadores sumergidos en aceite y de tipo seco.
Salida de bajo voltaje / Salida de alto voltaje
- Salida de bajo voltaje: salida lateral de bajo voltaje con alta corriente
- Salida de alto voltaje: salida lateral de alto voltaje con alto voltaje
Aplicaciones de tiras de aluminio para transformadores
Bobinado de transformador de tipo seco
La tira de aluminio para transformadores se utiliza ampliamente en devanados de baja tensión de transformadores secos. Como tira de aluminio de alto rendimiento para transformadores, presenta una conductividad eléctrica estable, excelente conformabilidad y resistencia a la corrosión, lo que garantiza el funcionamiento seguro y a largo plazo de los devanados. Es una opción probada y consolidada para los fabricantes de equipos eléctricos.
Transformador de distribución sumergido en aceite
En bobinados de media y baja tensión, la tira de aluminio se ha convertido en uno de los materiales conductores más comunes. En comparación con el cobre, la tira de aluminio para aplicaciones eléctricas reduce significativamente el coste a la vez que mantiene el rendimiento eléctrico, lo que la convierte en una solución ideal para el diseño de transformadores de distribución de alta rentabilidad.
Subestación y reactor
La tira de aluminio de alta calidad para transformadores es adecuada para devanados en subestaciones y reactores, proporcionando una conductividad uniforme y una buena estabilidad térmica, mejorando la confiabilidad general y la vida útil de los equipos de energía.
Energía renovable
En inversores fotovoltaicos y transformadores de energía eólica, las tiras de aluminio se utilizan ampliamente. Su ligereza y alta conductividad contribuyen a mejorar la eficiencia de conversión de energía y a reducir el coste total del sistema.
Transformador de alta frecuencia
Algunos transformadores electrónicos de alta frecuencia utilizan una tira de bobinado de aluminio en lugar de una tira de cobre. Además de cumplir con los requisitos de rendimiento eléctrico de alta frecuencia, logran un diseño ligero y una optimización de costos, lo que los hace especialmente adecuados para fuentes de alimentación electrónicas y sistemas de energía renovable.
Transformador de distribución
Ya sean transformadores montados en postes o transformadores de distribución tipo caja, la tira de aluminio eléctrico es uno de los materiales de bobinado estándar, que proporciona una transmisión de energía estable y confiable para la red.
Red eléctrica renovable
En inversores y transformadores elevadores para sistemas de conexión a red solar y eólica, la tira de aluminio del transformador ayuda a mejorar la confiabilidad general del sistema y la vida útil gracias a su buena conductividad y durabilidad.
Material principal para bobinas de transformadores grandes
Las tiras de aluminio se utilizan principalmente para el bobinado de bobinas de transformadores, lo que contribuye a mejorar su eficiencia y fiabilidad. Sus propiedades las hacen adecuadas para diversos tipos de transformadores, incluyendo transformadores de distribución y de potencia.
- Transformadores de tipo seco: Debido a su peso ligero y resistencia a la corrosión, las tiras de aluminio son la opción preferida para los devanados.
- Transformadores sumergidos en aceite: su uso aumenta continuamente, ya que ahorran costes y reducen el mantenimiento.
- Distribución: Utilizado en transformadores hasta 4 MVA.
Aplicaciones en la industria solar y energética
Las tiras de aluminio, como materiales conductores para los devanados de alto y bajo voltaje de los transformadores de tipo seco, son adecuadas para su uso en la industria energética, la energía solar y otros campos.
Otras industrias que utilizan tiras de aluminio para transformadores
| Industria | Descripción |
| Automatización industrial | Las tiras de aluminio para transformadores se utilizan en transformadores de potencia y control para equipos de automatización, lo que ayuda a garantizar el funcionamiento estable de los equipos bajo cargas elevadas. |
| Industria del transporte | En campos como ferrocarriles, metros y vehículos eléctricos, se utilizan tiras de aluminio en transformadores de potencia y equipos de carga de vehículos eléctricos para lograr una transmisión de energía eficiente. |
| Energía renovable | Además de la energía solar, las tiras de aluminio también se utilizan en instalaciones de generación de energía eólica, especialmente en transformadores de energía eólica, aprovechando las ventajas de conductividad y peso ligero del aluminio para mejorar la eficiencia. |
| Ingeniería marina y offshore | En los sistemas de energía de los buques, se utilizan tiras de aluminio como material para los bobinados de los transformadores. Estas tiras resisten la corrosión del agua de mar, ofreciendo una buena resistencia a la corrosión y garantizando una fiabilidad duradera en entornos hostiles. |
| Electrodomésticos | Las tiras de aluminio se utilizan en transformadores y materiales de bobinado de motores en electrodomésticos, lo que ayuda a reducir los costos de producción y a mejorar la eficiencia energética y la confiabilidad. |
| Centros de datos e instalaciones de comunicación | Las tiras de aluminio para transformadores se utilizan ampliamente en centros de datos, estaciones de comunicación y otras instalaciones en transformadores de potencia, lo que garantiza un funcionamiento eficiente y estable, especialmente en entornos que requieren grandes cantidades de energía. |
Casos de aplicación de clientes de tiras de aluminio para transformadores
Aplicaciones de transformadores de tipo seco
Los transformadores secos son la principal aplicación de los devanados de fleje de aluminio, especialmente en entornos con altos requisitos de protección contra incendios, a prueba de explosiones y ambientales. El fleje de aluminio para transformadores secos se caracteriza por su alta conductividad, suavidad, superficie lisa y ausencia de rebabas, lo que lo convierte en un material ideal.
Aplicaciones de transformadores de potencia
Los transformadores con bobinado de aluminio también se utilizan ampliamente en sistemas eléctricos, especialmente en transformadores de distribución de media y baja tensión. En comparación con los transformadores tradicionales con bobinado de cobre, los de aluminio ofrecen alta eficiencia, bajas pérdidas, ahorro de energía, tamaño compacto, peso ligero, alta capacidad de sobrecarga y un funcionamiento seguro y fiable.
Aplicaciones para entornos especiales
Los transformadores bobinados con tiras de aluminio funcionan bien en entornos especiales: condiciones húmedas, altas temperaturas, entornos corrosivos, aplicaciones móviles y portátiles.
Nuevas aplicaciones energéticas
Los transformadores bobinados con tiras de aluminio también tienen amplias perspectivas de aplicación en nuevos campos energéticos, como la energía eólica, la energía solar y los sistemas de almacenamiento de energía.
Ventajas y desventajas de las tiras de aluminio para transformadores
Ventajas de la tira de aluminio para transformadores
El aluminio forma naturalmente una densa película de óxido en su superficie, lo que le confiere buena resistencia a la corrosión, bajo costo y peso ligero.
Desventajas de la tira de aluminio para transformadores
- Menor conductividad: La conductividad eléctrica del aluminio es aproximadamente el 61 % de la del cobre. Para lograr la misma capacidad de conducción de corriente, la sección transversal de un conductor de aluminio debe ser aproximadamente 1, 6 veces mayor que la del cobre, lo que resulta en una bobina de mayor tamaño.
- Soldadura/conexión difícil: La película de óxido del aluminio tiene un punto de fusión alto, por lo que la soldadura requiere técnicas y equipos especiales (como la soldadura ultrasónica y la soldadura TIG). Un tratamiento inadecuado de la unión puede provocar fácilmente un aumento de la resistencia de contacto y sobrecalentamiento.
- Menor resistencia mecánica: el aluminio es más blando que el cobre y su capacidad para soportar la fuerza electrodinámica causada por la corriente de cortocircuito es más débil, lo que requiere un diseño estructural reforzado.
- Coeficiente de expansión térmica más alto: el aluminio se expande y se contrae más con los cambios de temperatura, lo que puede afectar la estabilidad operativa a largo plazo.
Comparación entre transformadores de tira de aluminio y transformadores de bobinado de cobre
Aunque el cobre es un mejor conductor, el aluminio tiene ventajas significativas en logística y economía.
- Costo: El aluminio es entre un 30 y un 50% más barato que el cobre y su precio suele ser más estable en el mercado global.
- Peso: La densidad del aluminio (2, 7 g/cm³) es aproximadamente un tercio de la del cobre (8, 96 g/cm³). Aunque los devanados de aluminio requieren una mayor sección transversal para transportar la misma corriente, el transformador final sigue siendo mucho más ligero.
- Rendimiento térmico: la tira de aluminio disipa el calor de manera más uniforme que el cable de cobre redondo, lo que reduce los "puntos calientes" que provocan el envejecimiento del aislamiento.
- Espacio: El principal inconveniente es que, a la misma corriente, el aluminio requiere aproximadamente un 66% más de área transversal que el cobre, lo que resulta en un tamaño total del transformador mayor.
| Característica | Transformador de tira de aluminio | Transformador de tira/alambre de cobre |
| Costo | Bajo (ventaja significativa en el costo del material) | Alto |
| Peso | Ligero (aproximadamente un 30%–40% más ligero) | Pesado |
| Tamaño | Más grande (para la misma capacidad) | Compacto |
| Conductividad | Inferior (requiere un área de sección transversal más grande) | Excelente |
| Confiabilidad de la conexión | Altos requisitos, proceso complejo | Proceso fácil y maduro |
| Capacidad de resistencia a cortocircuitos | Requiere diseño reforzado | Ventaja inherente |
| Aumento de la temperatura a largo plazo | Puede cumplir con los estándares con un diseño adecuado | Generalmente más bajo |
| Mercado principal | Transformadores de distribución sensibles al coste, transformadores de tipo seco | Transformadores de potencia medianos y grandes, aplicaciones de alta confiabilidad |
¿Por qué utilizar tiras de aluminio en lugar del tradicional cable o tira de cobre?
Las principales fuerzas impulsoras son el coste y el peso:
- Ventaja de costo significativa: el precio del aluminio es mucho más bajo que el del cobre (aproximadamente un tercio del cobre), lo que puede reducir en gran medida el costo de la materia prima en los transformadores producidos en masa.
- Ligero: la densidad del aluminio es aproximadamente un tercio de la del cobre, lo que hace que el transformador sea mucho más liviano y fácil de transportar e instalar.
- Consideraciones estratégicas y sobre recursos: Los recursos de aluminio son relativamente abundantes y su uso ayuda a reducir la dependencia de los recursos de cobre.
Principio de funcionamiento de la tira de aluminio del transformador
La tira de aluminio para transformadores utiliza principalmente la conductividad eléctrica del aluminio para formar una ruta de corriente en el transformador. Al pasar corriente alterna a través de la tira de aluminio, se genera un campo magnético alterno que permite la conversión y transmisión de energía mediante inducción electromagnética. En comparación con la tira de cobre tradicional, la tira de aluminio ofrece un menor costo y peso, a la vez que mantiene una buena conductividad eléctrica. El principio de funcionamiento de la tira de aluminio para transformadores se basa en el uso de la conductividad del aluminio para formar una ruta de corriente. Al pasar corriente alterna a través de la tira de aluminio, se crea un campo magnético alterno que permite la conversión y transmisión de energía mediante inducción electromagnética. En comparación con la tira de cobre, la tira de aluminio ofrece un menor costo y peso, con una buena conductividad.
Guía de selección de tiras de aluminio para transformadores
Puntos clave para la selección y el uso de tiras de aluminio para transformadores
- Selección del material: Elija el grado apropiado según la capacidad del transformador y la clase de voltaje (1060 para voltaje medio y alto, 1050 para voltaje bajo).
- Confirmación del temple: debe ser temple O; evite utilizar temple H (semiduro/duro), que afectará el rendimiento del bobinado.
- Calidad de la superficie: Compruebe que la superficie esté libre de arañazos y rebabas, con bordes biselados uniformes.
- Precisión dimensional: Controle estrictamente la tolerancia del espesor, ya que afecta directamente la resistencia y la pérdida de la bobina.
- Proceso de conexión: Utilice soldadura ultrasónica o conectores especiales de transición de aluminio-cobre para evitar una resistencia de contacto excesiva.
Gracias a su excelente relación calidad-precio y su bajo peso, las tiras de aluminio para transformadores se han convertido en la opción preferida en la fabricación moderna de transformadores, especialmente para transformadores de tipo seco. Gracias a un diseño adecuado (aumento de la sección transversal para compensar la menor conductividad) y la optimización del proceso, los transformadores de tira de aluminio pueden satisfacer plenamente los requisitos de rendimiento de los sistemas eléctricos y son una solución ideal para ahorrar energía y reducir costes.
Seleccione el grado de aleación de aluminio según el tipo de transformador
La elección de la aleación correcta garantiza una conductividad estable y un rendimiento mecánico durante el bobinado.
Aleaciones comunes para tiras de aluminio para transformadores:
Aluminio 1060/1070
Ampliamente utilizado en transformadores de distribución debido a su alta conductividad eléctrica y excelente formabilidad.
Aluminio de grado eléctrico 1350
Diseñado específicamente para conductores eléctricos. Ofrece conductividad constante y baja resistividad, ideal para devanados con alta corriente.
Los diferentes tipos de transformadores tienen distintos requisitos de rendimiento para las tiras de aluminio. El grado de aleación adecuado debe seleccionarse según el escenario de aplicación específico:
Transformadores de tipo seco
Normalmente, se utilizan tiras de aluminio de grado 1060 o 1070. Estos materiales presentan alta pureza y buena conductividad eléctrica, lo que cumple con los requisitos de rendimiento de los transformadores de tipo seco.
Transformadores sumergidos en aceite
Se pueden utilizar tiras de aluminio de grado 1050 o 1060. Estos materiales ofrecen buena resistencia a la corrosión y maleabilidad, lo que los hace aptos para entornos sumergidos en aceite.
Transformadores especiales
Por ejemplo, los transformadores de alta frecuencia y los transformadores de pulsos pueden requerir tiras de aluminio eléctricas especializadas, como 1350, que ofrecen mayor conductividad y un rendimiento eléctrico más estable.
Consejo de selección:
En los devanados de transformadores, la conductividad eléctrica siempre debe priorizarse sobre la resistencia. Las aleaciones de mayor pureza ofrecen menores pérdidas y una mayor eficiencia energética.
Seleccione especificaciones según parámetros técnicos
Al seleccionar tiras de aluminio para transformadores, las especificaciones deben elegirse en función de los requisitos de parámetros técnicos específicos:
- Selección del espesor: El espesor de la tira de aluminio debe determinarse en función de la capacidad nominal del transformador, la tensión de operación y la estructura del devanado. Generalmente, cuanto mayor sea la capacidad y la tensión, mayor será el espesor de la tira de aluminio.
- Selección del ancho: El ancho de la tira de aluminio debe basarse en los requisitos de diseño del bobinado y en los procesos de bobinado, teniendo también en cuenta la capacidad del equipo de bobinado.
- Requisitos de conductividad: Seleccione tiras de aluminio con la conductividad adecuada según los requisitos de eficiencia del transformador y las limitaciones de pérdidas. Generalmente, a mayor conductividad, menor pérdida en el devanado, pero mayor costo.
- Requisitos de rendimiento mecánico: elija tiras de aluminio con resistencia a la tracción y elongación adecuadas según el proceso de bobinado y la estructura para garantizar que no se produzcan roturas ni deformaciones excesivas durante el bobinado.
Análisis de costo-rendimiento y consideración de costos a largo plazo
Al seleccionar tiras de aluminio para transformadores, no solo se debe considerar el costo de compra inicial, sino también realizar un análisis integral de costo-rendimiento y una evaluación de costos a largo plazo:
Análisis de factores de costo
- Costo inicial: Compare cotizaciones de diferentes proveedores, incluido el costo del material, el costo de procesamiento y el costo de transporte.
- Costo operativo: considere el impacto de la conductividad de la tira de aluminio en las pérdidas del transformador y calcule el costo del consumo de energía durante la operación a largo plazo.
- Costo de mantenimiento: considere cómo la calidad de las tiras de aluminio afecta la frecuencia y el costo del mantenimiento del transformador.
- Vida útil: evalúe cómo la calidad y el rendimiento de las tiras de aluminio afectan la vida útil del transformador y calcule el costo total del ciclo de vida.
- Valor de confiabilidad: considere el valor potencial que aporta la confiabilidad y seguridad mejoradas del transformador gracias a las tiras de aluminio de alta calidad.
Al considerar exhaustivamente estos factores, se puede elegir el producto de tira de aluminio para transformador más rentable para lograr beneficios económicos y técnicos a largo plazo.
Proceso de producción de tiras de aluminio para transformadores
Preparación de materia prima
Seleccione lingotes de aluminio con la pureza adecuada, calcule con precisión los ingredientes y aplique un tratamiento de eliminación de impurezas y precalentamiento para garantizar un contenido de impurezas ≤0, 02 %. Las materias primas de alta calidad son la base para producir tiras de aluminio de alta calidad para transformadores.
Fusión y refinación
Agregue los lingotes de aluminio pretratados y los elementos de aleación al horno de fusión y caliente a 700-800 °C para su fusión. Remueva uniformemente durante 30-45 minutos. Utilice soplado de gas y filtración para eliminar impurezas y gases, y controle con precisión la temperatura del aluminio fundido para prepararlo para la fundición posterior.
Fundición y tratamiento de lingotes
Vierta el aluminio fundido en moldes para formar lingotes, controle la velocidad de enfriamiento para evitar tensiones internas y defectos, y realice un tratamiento de homogeneización para mejorar la estructura interna y garantizar una estructura de grano uniforme.
Laminación y tratamiento térmico
Calentar el lingote a 550–580 °C para el laminado en caliente. Reducir aún más el espesor mediante laminado en frío hasta alcanzar el espesor objetivo. Realizar un recocido final en la tira de aluminio laminada en frío para obtener el temple O deseado (estado blando), mejorando así la planitud y la calidad superficial.
Acabado y tratamiento de superficies
Corte la tira de aluminio al ancho requerido, bisele y desbarbe los bordes, limpie la superficie para eliminar aceite e impurezas y realice tratamientos de superficie como pasivación o recubrimiento según sea necesario para mejorar la resistencia a la corrosión y el rendimiento del aislamiento.
Control de calidad e inspección
Realizar inspecciones de calidad exhaustivas de las materias primas entrantes, los parámetros clave del proceso durante la producción y los productos terminados. Las pruebas incluyen análisis de composición química, pruebas de conductividad, pruebas de propiedades mecánicas, medición dimensional e inspección visual. Establecer un sistema completo de trazabilidad de la calidad.
Procesamiento y tratamiento de tiras de aluminio para transformadores
Procesamiento de tiras de aluminio para transformadores
- Preparación y calentamiento de la materia prima: Primero, los lingotes de aluminio se colocan en un horno y se calientan. La temperatura del horno aumenta gradualmente hasta alcanzar un rango adecuado para fundir el aluminio. Durante el proceso de fusión, se añaden elementos de aleación para eliminar impurezas y mejorar la pureza y el rendimiento del aluminio.
- Fundición y corte de palanquillas: después de eliminar las impurezas del aluminio fundido, este se funde en palanquillas de aluminio, que luego se cortan en placas de aluminio del espesor especificado para posteriores procesos de laminación.
- Laminado en Desbaste: Las placas gruesas cortadas se envían a la máquina de laminado en frío para su laminado en desbaste. El proceso de laminado en frío reduce gradualmente el espesor de las placas de aluminio y ajusta inicialmente las propiedades mecánicas del material para cumplir con los requisitos del posterior laminado en caliente.
- Laminación en caliente y acabado: Las placas de aluminio laminadas en bruto se envían al laminador en caliente para su posterior procesamiento. El proceso de laminación en caliente, realizado a temperaturas más altas, mejora eficazmente la ductilidad y la tenacidad de las tiras de aluminio, dando como resultado tiras terminadas que cumplen con las especificaciones.
- Recocido: Tras el laminado, las tiras de aluminio se someten a un proceso de recocido. El recocido consiste en calentar el material a una temperatura determinada y mantenerla durante un tiempo para aliviar las tensiones internas, mejorar la ductilidad, la flexibilidad y la resistencia a la corrosión, garantizando así la estabilidad del rendimiento de la tira de aluminio.
- Corte y conformación: Los bordes de las tiras de aluminio recocido se recortan para garantizar dimensiones precisas y bordes lisos.
- Embalaje y envío: Finalmente, las tiras de aluminio para transformadores terminadas se someten a una inspección de calidad y se enrollan y embalan según los requisitos del cliente. Una vez finalizado el embalaje, las tiras de aluminio se transportan de forma segura al lugar designado para su uso.
Consideraciones de fabricación
Al seleccionar tiras de aluminio para los devanados de transformadores, se deben considerar factores como el grado de aleación, el grosor, el ancho y el tratamiento de los bordes para cumplir con los requisitos específicos del diseño del transformador. Un recocido y un tratamiento superficial adecuados pueden mejorar aún más el rendimiento y prolongar la vida útil.
Las tiras de aluminio para transformadores ofrecen una combinación de eficiencia eléctrica, resistencia mecánica y viabilidad económica, lo que las convierte en el material preferido para la fabricación de transformadores.