Что такое алюминиевая лента для трансформаторов?
Алюминиевая лента для трансформаторов — это высокочистая алюминиевая лента, специально производимая для обмоток трансформаторов и связанных с ними электротехнических применений (обычно с чистотой выше 99, 5%, например, марки 1050, 1060, 1070 и т. д.). Она подвергается холодной прокатке до определенной ширины, толщины и механических свойств и используется для намотки обмоток трансформаторов в качестве проводящего носителя.
К алюминиевой ленте для трансформаторов предъявляются очень высокие технические требования в отношении проводимости, заусенцев, состояния кромок, изгиба (бокового изгиба) и качества поверхности. Как важный электротехнический материал, она играет незаменимую роль в системах передачи и распределения электроэнергии, особенно в качестве проводящего материала для высоковольтных и низковольтных обмоток сухих трансформаторов.
В процессе работы трансформатора алюминиевая полоса в основном выполняет функцию передачи тока, участвуя в процессе электромагнитного преобразования. Это один из основных материалов, влияющих на характеристики трансформатора.
Электрическая и тепловая проводимость алюминия уступает только меди, что делает его одним из лучших проводящих металлов среди традиционных материалов. Поскольку цена меди значительно выше, чем у алюминия, и благодаря быстрому развитию технологий выплавки алюминия, значительно улучшились его объемы производства, качество и чистота. Цены на алюминий также постепенно снижались, что сделало алюминиевую полосу все более популярной альтернативой медной полосе в обмотках трансформаторов.
Алюминиевая лента для трансформаторов ценится за отличную проводимость, малый вес, хорошую коррозионную стойкость и превосходную формуемость. Она в основном используется для изготовления высоковольтных и низковольтных катушек сухих и маслонаполненных трансформаторов. Это полосообразный проводник, изготовленный из высокочистого алюминия методом прокатки и продольной резки, который может заменить медную ленту, снижая стоимость и вес.
Среди них алюминиевая лента 1060 содержит более 99, 6% алюминия и является одной из наиболее часто используемых марок в серии алюминиевых лент. Процесс ее производства относительно прост и технологически отточен, что обеспечивает ей значительное ценовое преимущество по сравнению с другими высококачественными алюминиевыми сплавами. Алюминиевая лента 1350 — это высокочистый алюминий, специально разработанный для электротехнических применений, обеспечивающий более высокую проводимость и более стабильные электрические характеристики.
При выборе необходимо провести всестороннюю оценку:
- Первоначальные инвестиционные затраты против долгосрочных эксплуатационных потерь (алюминиевые трансформаторы могут иметь несколько большие потери под нагрузкой).
- Место для установки (алюминиевые трансформаторы немного больше по размеру).
- Технические возможности производителя (особенно в области технологий подключения).
Электропроводность алюминиевой полосы трансформатора
- 1050: Показатель IACS лучше, чем у 60%.
- 1060: Показатель IACS лучше, чем у 61, 5%.
- 1070: Показатель IACS лучше, чем у 62, 7%.
- 1350: Показатель IACS лучше, чем у 62%.
Технические характеристики алюминиевых полос для трансформаторов
Наиболее часто используемые сплавы для алюминиевой ленты трансформаторов относятся к серии 1000 (чистый алюминий), поскольку они обладают самой высокой электропроводностью.
| Спецификация | Подробности |
| Обычные сплавы | 1050, 1060, 1070, 1350 |
| Характер | O (Полностью отожженная) – Благодаря этому лента мягкая и легко наматывается, не "возвращаясь в исходное положение". |
| Диапазон толщины | От 0, 1 мм до 3, 5 мм (в сухих трансформаторах обычно используются более тонкие полоски, например, 0, 5–1, 5 мм, тогда как в трансформаторах с масляным охлаждением могут использоваться более толстые полоски). |
| Диапазон ширины | от 10 мм до 1600 мм |
| Проводимость | ≥ 61% IACS (Международный стандарт отожженной меди) |
| Качество поверхности | Чистый, без следов масла, равномерно окисленный, без царапин и заусенцев. |
| Обработка краев | Обычно края закруглены (скошены), чтобы предотвратить повреждение изоляции между слоями во время намотки. |
| Точность размеров | Допуск по толщине ≤ ±0, 01 мм, допуск по ширине ≤ ±0, 1 мм |
| Форма доставки | Рулоны или ленты, прямые поставки с завода. |
Материалы и марки алюминиевой ленты для трансформаторов
В трансформаторных алюминиевых лентах в основном используется чистый алюминий серии 1xxx, отличающийся высоким содержанием алюминия и превосходной электропроводностью. Наиболее распространенные марки и их характеристики приведены ниже:
| Оценка | Содержание алюминия | Проводимость | Функции | Типичные области применения |
| 1050 (O) | 99, 50% | Хороший | Умеренная стоимость, хорошо сбалансированные характеристики | Распределительные трансформаторы общего назначения |
| 1060 (O) | 99, 60% | Отличный | Проводимость немного выше, чем у 1050. | Сухие трансформаторы, класс 35 кВ |
| 1070 (O) | 99, 70% | Очень высокий | Высокая чистота, низкое сопротивление | Высокопроизводительные трансформаторы, реакторы |
| 1350 (O) | 99, 50%+ | Сверхвысокий | Электротехнически чистый алюминий, проводимость которого составляет около 62% от проводимости меди. | Крупные силовые трансформаторы |
Закалка: Почти вся лента поставляется в состоянии O (мягкий отжиг). После полного отжига лента обладает превосходными намоточными характеристиками и эластичностью, предотвращая растрескивание при намотке катушки.
Обработка поверхности алюминиевой полосы трансформатора
Для улучшения изоляционных характеристик и коррозионной стойкости алюминиевых полос трансформаторов часто требуется специальная обработка поверхности:
Обработка изоляционного покрытия
Для повышения эффективности межслойной изоляции на поверхность алюминиевой полосы наносится слой изоляционного материала, такого как полиэстер или полиимид.
Пассивационная обработка
Для повышения коррозионной стойкости на поверхности алюминиевой полосы путем химической обработки образуется пассивирующая пленка.
Антиоксидантная обработка
На поверхности алюминиевой полосы образуется специальный антиоксидантный слой, предотвращающий окисление при длительном использовании.
Средство против прилипания
Для предотвращения прилипания во время намотки поверхность алюминиевой полосы подвергается специальной обработке.
Выбор методов обработки поверхности может зависеть от конкретных условий эксплуатации и требований, что гарантирует надежную работу алюминиевых полос трансформаторов в различных рабочих условиях.
Требования к качеству алюминиевой ленты для трансформаторов
Компания Haomei Aluminum, являясь профессиональным производителем алюминиевых лент для трансформаторов, прекрасно понимает, что алюминиевая лента для трансформаторов принципиально отличается от обычной промышленной алюминиевой ленты по своим характеристикам и безопасности. Для обеспечения долгосрочной стабильной работы силового оборудования мы внедряем гораздо более строгие технические стандарты в производстве и контроле качества, гарантируя, что каждая катушка соответствует требованиям трансформаторного класса.
Высокоточная обработка кромок без заусенцев.
Благодаря использованию прецизионной резки и онлайн-контроля мы обеспечиваем гладкие, закругленные и скошенные края без микроскопических заусенцев, предотвращая повреждение изоляционной бумаги или пленок во время намотки и снижая риск коротких замыканий и выхода оборудования из строя.
Превосходное качество поверхности
Поверхность алюминиевой полосы поддерживается в исключительно чистом и гладком состоянии, без масляных пятен, царапин, вмятин или дефектов окисления, что обеспечивает равномерный контакт и стабильные изоляционные характеристики, соответствующие строгим требованиям к надежности трансформаторов.
Строгий контроль развала и плоскости.
Благодаря контролю натяжения и процессам выравнивания, боковой изгиб минимизируется, что позволяет плотно и прямо наматывать полосу на сердечник, улучшая стабильность обмотки и общие характеристики трансформатора.
Опираясь на многолетний производственный опыт и комплексную систему управления качеством, компания Haomei Aluminum постоянно предоставляет стабильные и надежные решения по алюминиевым лентам для трансформаторов, помогая энергетическому оборудованию достигать более высокой безопасности и эффективности работы.
Характеристики алюминиевой полосы трансформатора
В качестве ключевого проводящего материала для обмоток трансформаторов качество алюминиевой ленты напрямую влияет на производительность и надежность всего трансформатора. Мы выбираем алюминий высокой чистоты и применяем высокоточную обработку, чтобы гарантировать, что каждая катушка неизменно соответствует строгим требованиям к энергетическому оборудованию.
Стабильная и надежная электропроводность
Проводимость достигает 60–62% от проводимости меди, что обеспечивает превосходный баланс между производительностью и стоимостью. Высокочистое сырье гарантирует стабильное удельное сопротивление, снижает потери энергии и повышает общую эффективность трансформатора.
Строгий контроль поверхности и размеров.
Весь процесс, от прокатки до продольной резки, строго контролируется. Полоса чистая и ровная, без масла, царапин и пятен окисления, с точными допусками по толщине и ширине, что обеспечивает стабильное сопротивление намотке и структуру, делая намотку более плавной, а готовую продукцию — более стабильной.
Закругленные края без заусенцев для повышения безопасности
Благодаря специальной высокоточной резке и закруглению кромок, края получаются гладкими и без заусенцев, что предотвращает повреждение изоляции во время намотки и значительно снижает риск коротких замыканий, повышая долговременную безопасность и надежность.
Гибкий и прочный материал для сложных намоточных конструкций.
Полностью отожженная (закалка O) алюминиевая полоса обладает превосходным удлинением (≥25%), не склонна к растрескиванию или поломке при намотке и легко адаптируется к многослойным, многоугольным и специальным конструкциям рулонов, повышая эффективность и выход продукции.
Отличное рассеивание тепла, коррозионная стойкость, более длительный срок службы.
Превосходная теплопроводность способствует снижению рабочей температуры, а естественная коррозионная стойкость алюминия обеспечивает стабильную работу даже в условиях длительной эксплуатации.
Легкий вес и очевидные преимущества в стоимости.
При тех же требованиях к проводимости плотность алюминия составляет всего около 30% от плотности меди, что позволяет снизить вес трансформатора более чем на 40%. В то же время стоимость материала составляет всего около 1/3–1/4 от стоимости меди, что обеспечивает производителям трансформаторов существенное конкурентное преимущество в общей стоимости.
Технические преимущества алюминиевой ленты для обмоток трансформаторов
Отличная электропроводность
Проводимость алюминия уступает только серебру, меди и золоту, занимая четвертое место среди наиболее часто используемых металлов. Хотя проводимость алюминия составляет около 37, 7×10^6 С/м, по сравнению с 58×10^6 С/м у меди, этого достаточно для удовлетворения потребностей большинства трансформаторов.
Благодаря правильному проектированию площади поперечного сечения алюминиевой полосы и структуры обмотки, трансформаторы с алюминиевой обмоткой могут достигать электрических характеристик, сопоставимых с трансформаторами с медной обмоткой. Для трансформаторов производительность зависит не только от материалов, но и в значительной степени от конструкции и технологии изготовления.
Хорошая теплопроводность
Трансформаторы выделяют тепло во время работы. Хорошая теплопроводность — еще одна ключевая особенность алюминиевых полос трансформаторов. Теплопроводность алюминия составляет 237 Вт/(м·К), что ниже, чем у меди (397 Вт/(м·К)), но значительно выше, чем у других распространенных металлов.
Высокая теплопроводность способствует рассеиванию тепла во время работы трансформатора, поддерживая его температуру в пределах нормальных рабочих значений, что повышает надежность и срок службы. Особенно в условиях высоких нагрузок и высоких температур алюминиевые полосы помогают снизить температуру в зонах перегрева и замедлить старение изоляции.
Значительное преимущество в снижении веса
Плотность алюминия составляет около 2, 7 г/см³, что значительно ниже плотности меди (8, 96 г/см³), обеспечивая трансформаторам с алюминиевой обмоткой существенное преимущество в весе. При одинаковой мощности трансформаторы с алюминиевой обмоткой обычно на 30-40% легче, чем трансформаторы с медной обмоткой.
Благодаря своей легкости, эта конструкция обладает множеством преимуществ: снижение транспортных расходов, упрощение монтажа, уменьшение несущей нагрузки и упрощение технического обслуживания — идеально подходит для применений, где важен вес, таких как высотные здания и мобильные подстанции.
Очевидное ценовое преимущество
Цена алюминия значительно ниже, чем цена меди, что дает трансформаторам с алюминиевой обмоткой явное ценовое преимущество. Рыночные данные показывают, что алюминий обычно стоит примерно в три раза дешевле меди.
Эта экономическая выгода относится не только к закупке материалов, но и к производству трансформаторов в целом: меньшая плотность означает, что для достижения тех же электрических характеристик требуется меньше материала; хорошая обрабатываемость снижает издержки на производство; обилие алюминиевых ресурсов обеспечивает более стабильные цены.
Высокая коррозионная стойкость
В воздухе алюминий быстро образует плотную пленку оксида алюминия, эффективно предотвращая дальнейшее окисление и коррозию. В большинстве природных и промышленных условий алюминиевые обмотки обладают хорошей коррозионной стойкостью.
В отличие от этого, медь может подвергаться коррозии в определенных средах (например, в средах, содержащих сульфиды или хлориды). Поэтому трансформаторы с алюминиевой обмоткой могут обеспечить лучшую долговременную надежность в определенных условиях.
Отличная обрабатываемость
Алюминиевые полосы для трансформаторов обычно поставляются в состоянии O (мягкие), что обеспечивает превосходную пластичность и технологичность. Это состояние позволяет легко сгибать, наматывать и формовать полосы для удовлетворения сложных требований к конструкции обмоток.
В частности, к преимуществам обработки алюминиевой полосы для трансформаторов относятся: хорошее удлинение и прочность на растяжение, соответствующие стандартным требованиям обработки (штамповка, растяжение); высокая формуемость для получения различных форм; свариваемость газовой сваркой, сваркой атомарным водородом и контактной сваркой; а также хорошая способность выдерживать обработку давлением и изгиб.
Химический состав алюминиевых полос для трансформаторов
Химический состав алюминиевых полос 1050 O
| Элемент | Аль | Си | Фе | Мг | Цинк | Мн | Ти | Cu | В |
| Стандартное значение | ≥99, 5 | 0, 0431 | 0.203 | 0, 0013 | 0, 0093 | 0, 0104 | 0, 02 | 0, 0022 | 0, 0039 |
Химический состав алюминиевых полос 1060 O
| Элемент | Аль | Си | Фе | Мг | Цинк | Мн | Ти | Cu | В |
| Стандартное значение | ≥99, 6 | 0, 0431 | 0.203 | 0, 0013 | 0, 0093 | 0, 0104 | 0, 02 | 0, 0022 | 0, 0039 |
Химический состав алюминиевых полос 1070 O
| Элемент | Аль | Си | Фе | Мг | Цинк | Мн | Ти | Cu | В |
| Стандартное значение | ≥99, 7 | 0, 0431 | 0.203 | 0, 0013 | 0, 0093 | 0, 0104 | 0, 02 | 0, 0022 | 0, 0039 |
Химический состав алюминиевых полос 1350 O
| Элемент | Аль | Си | Фе | Мг | Цинк | Мн | Ти | Cu | В |
| Стандартное значение | ≥99, 5 | 0, 0431 | 0.203 | 0, 0013 | 0, 0093 | 0, 0104 | 0, 02 | 0, 0022 | 0, 0039 |
Допуск по толщине алюминиевой полосы трансформатора
| Толщина | Допуск по толщине |
| 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 |
Допуск по ширине алюминиевой полосы трансформатора
| Толщина (мм) | Допуск по ширине (%) | ||||
| <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 |
Алюминиевая полоса трансформатора заусенец и деформация
| Ширина алюминиевой полосы (мм) | Высота заусенца (мм) | Высота сложенной стороны (мм) |
| <0.2 | 0, 01 | ≥0, 05-0, 1 |
| 0, 2-1, 0 | 0, 015 | |
| 1.1-1.5 | 0, 02 | |
| >1.6 | 0, 03 |
Виды алюминиевых полос для трансформаторов
Алюминиевая полоса трансформатора 1050 O
Полоска алюминиевой фольги марки 1050 содержит 99, 5% алюминия, что обеспечивает превосходную проводимость и гибкость. Она полностью отожжена в атмосфере O, что делает фольгу мягче и облегчает ее обработку. Она широко используется в обмотках трансформаторов и подходит для применений, требующих высокой проводимости и хорошей пластичности.
Алюминиевая лента марки 1050 O — один из наиболее часто используемых материалов в трансформаторах. Она часто применяется в качестве опорного материала в обмотках трансформаторов, что помогает снизить потери в трансформаторе и повысить его производительность.
Толщина алюминиевой полосы 1050 O, используемой в трансформаторах, обычно составляет от 0, 1 до 1 мм. Она выпускается в однослойном или двухслойном исполнении, что позволяет эффективно снизить магнитные утечки в катушках и улучшить изоляционные характеристики.
Алюминиевая полоса трансформатора 1060 O
Полоска алюминиевой фольги 1060 содержит до 99, 6% алюминия, что обеспечивает превосходную электропроводность и высокую коррозионную стойкость. В состоянии O алюминиевая фольга 1060 мягче и легче поддается формовке, что делает ее подходящей для намотки трансформаторных катушек, особенно там, где требуются строгие электрические и механические характеристики.
Алюминиевый сплав 1060O обладает хорошей пластичностью, но меньшей прочностью по сравнению с другими сплавами. Он в основном используется в различных высоковольтных и низковольтных электрических устройствах, таких как обмотки трансформаторов.
Алюминиевая полоса трансформатора 1070 O
Полоска алюминиевой фольги 1070 изготовлена из высокочистого алюминия с содержанием алюминия 99, 7%. Она обладает выдающейся проводимостью, хорошей гибкостью и долговечностью. Фольга 1070 O способна формировать стабильные катушечные структуры во время намотки трансформатора, что делает ее подходящей для конструкций трансформаторов, требующих более высокой проводимости и пластичности.
Алюминиевая фольга 1070 O для обмоток трансформаторов может использоваться в сухих трансформаторах, трансформаторах с масляным охлаждением и обмотках реакторов.
Алюминиевая фольга 1070O для обмоток трансформаторов обладает превосходными теплоотводящими свойствами и не вызывает повышения температуры катушки при длительной эксплуатации, тем самым продлевая срок ее службы. Использование алюминиевой фольги 1070O для обмоток трансформаторов позволяет снизить себестоимость серийного производства трансформаторов на 15%.
Алюминиевая полоса трансформатора 1350 O
Полоска алюминиевой фольги марки 1350 представляет собой высокочистую алюминиевую фольгу с содержанием алюминия более 99, 5%, широко используемую в обмотках трансформаторов. Фольга марки 1350 O после отжига обладает превосходной пластичностью и гибкостью, отвечая высоким требованиям к проводимости и механической стабильности материалов для обмоток трансформаторов.
Алюминиевая фольга марки 1350 O для обмоток трансформаторов широко используется в трансформаторной промышленности, в том числе в масляных и сухих трансформаторах.
Алюминиевая фольга 1350 O для обмоток трансформаторов выпускается как в неизолированном, так и в покрытом варианте. Неизолированная фольга в основном используется в качестве материала обмоток для масляных трансформаторов, а фольга с покрытием — преимущественно в качестве промежуточного изоляционного материала.
Конструкция и структура алюминиевой ленточной обмотки трансформатора
Алюминиевая полосовая катушка
- Изготовлено методом прокатки из высокочистого алюминия с плоским поперечным сечением.
- Непрерывно наматывается в катушки в процессе производства.
- По сравнению с круглой проволокой, алюминиевая лента обеспечивает более высокий коэффициент заполнения, лучшее рассеивание тепла и более равномерную механическую прочность.
Первичная обмотка
- Входная обмотка расположена на одной стороне железного сердечника и обычно подключена к электросети.
- Образован многослойной намоткой алюминиевых полос.
- При большем течении относительно меньше витков.
- Отвечает за преобразование входной электрической энергии в магнитную энергию.
Вторичная обмотка
- Выходная обмотка расположена с другой стороны железного сердечника и подает питание на нагрузку.
- Также намотка производилась с использованием алюминиевых полосок.
- Количество витков рассчитывается в соответствии с коэффициентом трансформации и обычно превышает количество витков первичной обмотки.
- Выдает высокое или низкое напряжение (в зависимости от конструкции).
Изоляционный слой
- Критически важная конструкция, расположенная между каждым слоем алюминиевой полосы.
- Распространенные материалы: электроизоляционная бумага, изоляционные пленки и композитные изоляционные материалы.
- Предотвращает короткие замыкания между слоями.
- Также способствует формированию маслопроводов или воздуховодов для улучшения теплоотвода.
Ламинированный железный сердечник
- Сердечник магнитной цепи трансформатора
- Ламинирование из листов кремнистой стали для снижения потерь от вихревых токов.
- Обеспечивает замкнутый путь магнитного потока для первичной и вторичной обмоток.
- Определяет КПД трансформатора и потери холостого хода.
Охлаждающие каналы
- Предусмотрены каналы для отвода тепла между обмотками и железным сердечником, а также внутри обмоток.
- Облегчить циркуляцию трансформаторного масла или воздуха.
- Снизить повышение рабочей температуры обмоток.
- Это особенно важно для алюминиевых ленточных обмоток (конструкции с высокими токами и низкими потерями).
Зажимная рама
- Используется для механического закрепления железного сердечника и обмоток.
- Предотвращает деформацию обмотки во время транспортировки или короткого замыкания.
- Повышает общую механическую прочность.
- Снижает уровень рабочего шума
Высоковольтные изоляторы
- Высоковольтные клеммы трансформатора
- Обеспечить электроизоляцию и механическую поддержку.
- Безопасная передача электрической энергии от обмоток к внешним цепям.
- Широко используется в трансформаторах с масляным охлаждением и сухих трансформаторах.
Низковольтный выход / Высоковольтный выход
- Низковольтный выход: низковольтный выход с высоким током.
- Выход высокого напряжения: выход на стороне высокого напряжения с высоким напряжением.
Применение алюминиевых полос в трансформаторах
Сухая обмотка трансформатора
Алюминиевая лента для трансформаторов широко используется в низковольтных обмотках сухих трансформаторов. Как высокоэффективный материал для трансформаторов, она обладает стабильной электропроводностью, отличной формуемостью и коррозионной стойкостью, обеспечивая длительную безопасную эксплуатацию обмоток. Это проверенный и надежный выбор для производителей энергетического оборудования.
Распределительный трансформатор с масляным охлаждением
В обмотках среднего и низкого напряжения алюминиевая намоточная лента стала одним из основных проводниковых материалов. По сравнению с медью, алюминиевая лента значительно снижает стоимость при сохранении электрических характеристик, что делает ее идеальным решением для проектирования высокоэффективных распределительных трансформаторов с оптимальными характеристиками.
Подстанция и реактор
Высококачественная алюминиевая лента для трансформаторов подходит для обмоток на подстанциях и реакторах, обеспечивая равномерную проводимость и хорошую термическую стабильность, повышая общую надежность и срок службы энергетического оборудования.
Возобновляемая энергия
В фотоэлектрических инверторах и трансформаторах для ветроэнергетики широко применяется алюминиевая лента для трансформаторов. Ее малый вес и высокая эффективность проводимости помогают повысить эффективность преобразования энергии и снизить общую стоимость системы.
Высокочастотный трансформатор
В некоторых высокочастотных электронных трансформаторах вместо медной обмотки используется алюминиевая. Это позволяет не только соответствовать требованиям к высокочастотным электрическим характеристикам, но и обеспечивает малый вес и оптимизацию затрат, что особенно подходит для источников питания электроники и систем возобновляемой энергии.
Распределительный трансформатор
Будь то трансформаторы, устанавливаемые на опорах, или распределительные трансформаторы коробчатого типа, электротехническая алюминиевая лента является одним из стандартных материалов для обмоток, обеспечивая стабильную и надежную передачу электроэнергии в сеть.
Возобновляемая энергосеть
В инверторах и повышающих трансформаторах для солнечных и ветровых электростанций, подключенных к сети, алюминиевая лента трансформатора способствует повышению общей надежности системы и увеличению срока ее службы благодаря хорошей проводимости и долговечности.
Основной материал для больших трансформаторных обмоток
Алюминиевые полосы в основном используются для намотки трансформаторных катушек, способствуя повышению эффективности и надежности трансформаторов. Благодаря своим свойствам они подходят для различных типов трансформаторов, включая распределительные и силовые трансформаторы.
- Сухие трансформаторы: Благодаря малому весу и коррозионной стойкости, алюминиевые полосы являются предпочтительным материалом для обмоток.
- Трансформаторы с масляным охлаждением: их использование постоянно растет, поскольку они позволяют экономить средства и сокращать затраты на техническое обслуживание.
- Распределительный ток: Используется в трансформаторах мощностью до 4 МВА.
Применение в солнечной и энергетической промышленности
Алюминиевые полосы, используемые в качестве проводящих материалов для высоковольтных и низковольтных обмоток сухих трансформаторов, пригодны для применения в электроэнергетике, солнечной энергетике и других областях.
Другие отрасли промышленности, использующие алюминиевые полосы для трансформаторов
| Промышленность | Описание |
| Промышленная автоматизация | Алюминиевые ленты для трансформаторов используются в силовых и контрольных трансформаторах для автоматизированного оборудования, помогая обеспечить стабильную работу оборудования при высоких нагрузках. |
| Транспортная отрасль | В таких областях, как железные дороги, метрополитен и электромобили, алюминиевые полосы используются в силовых трансформаторах и зарядном оборудовании для электромобилей для обеспечения эффективной передачи электроэнергии. |
| Возобновляемая энергия | Помимо солнечной энергии, алюминиевые полосы также используются на ветроэнергетических установках, особенно в трансформаторах ветроэнергетических установок, благодаря проводимости и малому весу алюминия, что повышает эффективность. |
| Морское и шельфовое проектирование | В судовых энергетических системах алюминиевые полосы используются в качестве материала для обмоток трансформаторов. Они выдерживают коррозию морской воды, обеспечивая хорошую коррозионную стойкость и гарантируя долговременную надежность в суровых условиях. |
| Бытовая техника | Алюминиевые полосы используются в трансформаторах и в качестве материалов для обмоток электродвигателей бытовой техники, что помогает снизить производственные затраты, повысить энергоэффективность и надежность. |
| Центры обработки данных и средства связи | Алюминиевые ленты для трансформаторов широко используются в центрах обработки данных, станциях связи и других объектах, где применяются силовые трансформаторы, обеспечивая эффективную и стабильную работу, особенно в условиях, требующих больших объемов электроэнергии. |
Примеры применения алюминиевых полос для трансформаторов у заказчиков
Применение сухих трансформаторов
Основная область применения алюминиевых ленточных обмоток — сухие трансформаторы, особенно в местах с высокими требованиями к пожарной безопасности, взрывозащите и охране окружающей среды. Алюминиевая лента для сухих трансформаторов обладает высокой проводимостью, мягкостью, гладкой поверхностью и отсутствием заусенцев, что делает ее идеальным материалом.
Применение силовых трансформаторов
Трансформаторы с алюминиевой ленточной обмоткой также широко используются в энергосистемах, особенно в распределительных трансформаторах среднего и низкого напряжения. По сравнению с традиционными трансформаторами с медной обмоткой, трансформаторы с алюминиевой обмоткой обладают высокой эффективностью, низкими потерями, энергосбережением, компактными размерами, малым весом, высокой перегрузочной способностью, а также безопасной и надежной работой.
Применение в особых условиях окружающей среды
Трансформаторы с алюминиевой ленточной обмоткой хорошо зарекомендовали себя в особых условиях: при высокой влажности, высоких температурах, в агрессивных средах, а также в мобильных и портативных устройствах.
Новые энергетические приложения
Трансформаторы с алюминиевой ленточной обмоткой также имеют широкие перспективы применения в новых энергетических областях, таких как ветроэнергетика, солнечная энергетика и системы хранения энергии.
Преимущества и недостатки алюминиевой ленты для трансформаторов
Преимущества алюминиевой ленты для трансформаторов
На поверхности алюминия естественным образом образуется плотная оксидная пленка, что обеспечивает ему хорошую коррозионную стойкость, низкую стоимость и малый вес.
Недостатки алюминиевой ленты трансформатора
- Более низкая проводимость: электрическая проводимость алюминия составляет примерно 61% от проводимости меди. Для достижения той же пропускной способности по току площадь поперечного сечения алюминиевого проводника должна быть примерно в 1, 6 раза больше, чем у меди, что приводит к увеличению размера катушки.
- Сложности сварки/соединения: Оксидная пленка на алюминии имеет высокую температуру плавления, поэтому сварка требует специальных методов и оборудования (таких как ультразвуковая сварка и TIG-сварка). Неправильная обработка соединения может легко привести к увеличению контактного сопротивления и перегреву.
- Более низкая механическая прочность: алюминий мягче меди, и его способность выдерживать электродинамическую силу, возникающую при коротком замыкании, ниже, что требует усиленной конструкции.
- Более высокий коэффициент теплового расширения: алюминий сильнее расширяется и сжимается при изменении температуры, что может повлиять на долговременную стабильность эксплуатации.
Сравнение трансформаторов с алюминиевой лентой и трансформаторов с медной обмоткой
Хотя медь является лучшим проводником, алюминий обладает значительными преимуществами в логистике и экономике.
- Стоимость: Алюминий примерно на 30–50% дешевле меди, и его цена, как правило, более стабильна на мировом рынке.
- Вес: Плотность алюминия (2, 7 г/см³) составляет примерно одну треть от плотности меди (8, 96 г/см³). Хотя алюминиевые обмотки требуют большей площади поперечного сечения для пропускания того же тока, конечный трансформатор все равно значительно легче.
- Тепловые характеристики: Алюминиевая полоса рассеивает тепло более равномерно, чем круглая медная проволока, уменьшая количество «горячих точек», вызывающих старение изоляции.
- Пространство: Главный недостаток заключается в том, что при одинаковом токе алюминию требуется примерно на 66% больше площади поперечного сечения, чем меди, что приводит к увеличению габаритов трансформатора.
| Особенность | Трансформатор с алюминиевой лентой | Трансформатор из медной ленты/проволоки |
| Расходы | Низкая цена (значительное преимущество в стоимости материалов) | Высокий |
| Масса | Светлый (примерно на 30–40% легче) | Тяжелый |
| Размер | Больший размер (при той же вместимости) | Компактный |
| Проводимость | Меньший размер (требует большей площади поперечного сечения) | Отличный |
| Надежность соединения | Высокие требования, сложный процесс | Простой, отработанный процесс |
| Способность выдерживать короткое замыкание | Требуется усиленная конструкция. | Внутреннее преимущество |
| Долгосрочное повышение температуры | Соответствует стандартам при правильном проектировании. | Обычно ниже |
| Главный рынок | Экономичные распределительные трансформаторы, сухие трансформаторы | Трансформаторы средней и большой мощности, высоконадежные приложения |
Почему вместо традиционной медной проволоки/медной ленты используется алюминиевая полоса?
Основными движущими силами являются стоимость и вес:
- Значительное ценовое преимущество: цена алюминия намного ниже цены меди (примерно в три раза ниже, чем у меди), что позволяет значительно снизить стоимость сырья при массовом производстве трансформаторов.
- Легкий вес: Плотность алюминия составляет примерно одну треть от плотности меди, что делает трансформатор намного легче и удобнее для транспортировки и установки.
- Ресурсные и стратегические соображения: Алюминиевые ресурсы относительно обильны, и использование алюминия помогает снизить зависимость от медных ресурсов.
Принцип работы алюминиевой полосы трансформатора
В трансформаторах алюминиевая лента в основном использует электропроводность алюминия для создания токового пути. Когда переменный ток проходит через алюминиевую ленту, он генерирует переменное магнитное поле, обеспечивая преобразование и передачу энергии посредством электромагнитной индукции. По сравнению с традиционной медной лентой, алюминиевая лента имеет более низкую стоимость и меньший вес, сохраняя при этом хорошую электропроводность. Принцип работы трансформаторной алюминиевой ленты основан на использовании проводимости алюминия для создания токового пути. Когда переменный ток протекает через алюминиевую ленту, он создает переменное магнитное поле, которое обеспечивает преобразование и передачу энергии посредством электромагнитной индукции. По сравнению с медной лентой, алюминиевая лента имеет меньшую стоимость и вес при хорошей проводимости.
Руководство по выбору алюминиевых полос для трансформаторов
Основные моменты выбора и использования алюминиевой ленты для трансформаторов
- Выбор материала: Выберите соответствующий класс в зависимости от мощности трансформатора и класса напряжения (1060 для среднего и высокого напряжения, 1050 для низкого напряжения).
- Подтверждение закалки: Должна быть закалка O; избегайте закалки H (полузакалка/закалка), так как это повлияет на качество намотки.
- Качество поверхности: Убедитесь, что поверхность не имеет царапин и заусенцев, а края скошены равномерно.
- Точность размеров: Строго контролируйте допуск по толщине, поскольку он напрямую влияет на сопротивление и потери катушки.
- Процесс подключения: Для предотвращения чрезмерного контактного сопротивления используйте ультразвуковую сварку или специальные алюминиево-медные переходные соединители.
Благодаря выдающемуся соотношению цены и качества, а также малому весу, алюминиевая лента для трансформаторов стала основным выбором в современном производстве трансформаторов, особенно для сухих трансформаторов. Благодаря правильному проектированию (увеличение площади поперечного сечения для компенсации более низкой проводимости) и оптимизации процесса, трансформаторы из алюминиевой ленты могут полностью соответствовать требованиям к производительности энергосистем и являются идеальным решением для экономии энергии и снижения затрат.
Выберите марку алюминиевого сплава в зависимости от типа трансформатора.
Правильный выбор сплава обеспечивает стабильную проводимость и механические характеристики при намотке.
Наиболее распространенные сплавы для алюминиевой ленты трансформаторов:
Алюминий 1060 / 1070
Широко используется в распределительных трансформаторах благодаря высокой электропроводности и отличной формуемости.
Алюминий электротехнического класса 1350
Специально разработан для электрических проводников. Обеспечивает стабильную проводимость и низкое сопротивление, идеально подходит для обмоток с большим током.
Для разных типов трансформаторов предъявляются различные требования к характеристикам алюминиевых лент. Соответствующий сорт сплава следует выбирать в зависимости от конкретного сценария применения:
Сухие трансформаторы
Как правило, для этих целей выбирают алюминиевые полосы марок 1060 или 1070. Эти материалы обладают высокой чистотой и хорошей электропроводностью, что соответствует требованиям к характеристикам сухих трансформаторов.
Трансформаторы с масляным охлаждением
Для этих целей можно использовать алюминиевые полосы марок 1050 или 1060. Эти материалы обладают хорошей коррозионной стойкостью и обрабатываемостью, что делает их пригодными для использования в условиях погружения в масло.
Специальные трансформаторы
Например, для высокочастотных и импульсных трансформаторов могут потребоваться специальные алюминиевые полосы, такие как 1350, которые обладают более высокой проводимостью и более стабильными электрическими характеристиками.
Совет по выбору:
При изготовлении обмоток трансформаторов электропроводность всегда должна быть важнее прочности. Сплавы более высокой чистоты обеспечивают меньшие потери и лучшую энергоэффективность.
Выбор технических характеристик на основе технических параметров.
При выборе алюминиевых лент для трансформаторов технические характеристики следует определять исходя из конкретных требований к параметрам:
- Выбор толщины: Толщина алюминиевой полосы должна определяться исходя из номинальной мощности трансформатора, рабочего напряжения и структуры обмоток. Как правило, чем больше мощность и выше напряжение, тем толще должна быть алюминиевая полоса.
- Выбор ширины: Ширина алюминиевой полосы должна определяться исходя из требований к конструкции намотки и процессам намотки, а также с учетом возможностей намоточного оборудования.
- Требования к проводимости: Выбирайте алюминиевые полосы с соответствующей проводимостью, исходя из требований к КПД трансформатора и ограничений по потерям. Как правило, чем выше проводимость, тем ниже потери в обмотках, но тем выше стоимость.
- Требования к механическим характеристикам: Выбирайте алюминиевые полосы с соответствующей прочностью на растяжение и удлинением в зависимости от процесса намотки и конструкции, чтобы исключить разрывы или чрезмерную деформацию во время намотки.
Анализ соотношения затрат и эффективности и учет долгосрочных затрат
При выборе алюминиевых лент для трансформаторов следует учитывать не только первоначальную стоимость покупки, но и проводить комплексный анализ соотношения затрат и эффективности, а также оценку долгосрочных затрат:
Анализ факторов затрат
- Первоначальная стоимость: сравните предложения разных поставщиков, включая стоимость материалов, стоимость обработки и стоимость транспортировки.
- Эксплуатационные расходы: Учитывайте влияние проводимости алюминиевой полосы на потери в трансформаторе и рассчитайте стоимость энергопотребления в течение длительного периода эксплуатации.
- Затраты на техническое обслуживание: Рассмотрите, как качество алюминиевых полос влияет на частоту и стоимость технического обслуживания трансформатора.
- Срок службы: Оцените, как качество и характеристики алюминиевых полос влияют на срок службы трансформатора, и рассчитайте общую стоимость жизненного цикла.
- Надежность: Рассмотрите потенциальную выгоду, которую обеспечивает повышение надежности и безопасности трансформатора благодаря использованию высококачественных алюминиевых полос.
Тщательно учитывая эти факторы, можно выбрать наиболее экономически выгодный продукт из алюминиевой ленты для трансформаторов, что позволит добиться долгосрочных экономических и технических преимуществ.
Технологический процесс производства алюминиевых полос для трансформаторов
Подготовка сырья
Отбор алюминиевых слитков соответствующей чистоты, точный расчет состава, удаление примесей и предварительный нагрев для обеспечения содержания примесей ≤0, 02%. Высококачественное сырье является основой для производства высококачественных трансформаторных алюминиевых лент.
Плавка и рафинирование
В плавильную печь поместите предварительно обработанные алюминиевые слитки и легирующие элементы и нагрейте до 700–800℃ для плавления. Равномерно перемешивайте в течение 30–45 минут. Используйте продувку газом и фильтрацию для удаления примесей и газов, а также точно контролируйте температуру расплавленного алюминия для подготовки к последующему литью.
Литье и обработка слитков
Расплавленный алюминий заливают в формы для получения слитков, контролируют скорость охлаждения, чтобы избежать внутренних напряжений и дефектов, и проводят гомогенизацию для улучшения внутренней структуры и обеспечения однородной зернистой структуры.
Прокатка и термообработка
Нагрейте слиток до 550–580℃ для горячей прокатки. Дополнительно уменьшите толщину путем холодной прокатки до целевой толщины. Проведите окончательный отжиг холоднокатаной алюминиевой полосы для получения желаемого состояния O (мягкое состояние), что улучшит плоскостность и качество поверхности.
Отделка и обработка поверхности
Разрежьте алюминиевую полосу на необходимую ширину, снимите фаску и зачистите кромки, очистите поверхность от масла и загрязнений, а также выполните обработку поверхности, такую как пассивация или нанесение покрытия, по мере необходимости для повышения коррозионной стойкости и изоляционных свойств.
Контроль качества и инспекция
Проводить комплексные проверки качества поступающего сырья, ключевых параметров производственного процесса и готовой продукции. Включаются анализ химического состава, измерение электропроводности, проверку механических свойств, измерение размеров и визуальный осмотр. Создать полную систему отслеживания качества.
Обработка и переработка алюминиевых полос трансформаторов.
Обработка алюминиевых полос трансформаторов
- Подготовка сырья и нагрев: Сначала алюминиевые слитки помещают в печь и нагревают. Температура в печи постепенно повышается до соответствующего диапазона для плавки алюминия. В процессе плавки добавляют легирующие элементы для удаления примесей и повышения чистоты и характеристик алюминия.
- Литье и резка заготовок: После удаления примесей из расплавленного алюминия его разливают в алюминиевые заготовки, которые затем разрезают на алюминиевые пластины заданной толщины для дальнейшей прокатки.
- Черновая прокатка: Нарезанные толстые листы подаются на стан холодной прокатки для черновой прокатки. В процессе холодной прокатки толщина алюминиевых листов постепенно уменьшается, а механические свойства материала предварительно корректируются в соответствии с требованиями последующей горячей прокатки.
- Горячая прокатка и чистовая обработка: Необработанные алюминиевые листы отправляются на прокатный стан для дальнейшей обработки. Горячая прокатка, проводимая при более высоких температурах, эффективно повышает пластичность и ударную вязкость алюминиевых полос, в результате чего получаются готовые полосы, соответствующие техническим требованиям.
- Отжиг: После прокатки алюминиевые полосы подвергаются процессу отжига. Отжиг включает в себя нагрев материала до определенной температуры и поддержание ее в течение определенного времени для снятия внутренних напряжений, улучшения пластичности, гибкости и коррозионной стойкости, обеспечивая стабильность характеристик алюминиевой полосы.
- Резка и формовка: Края отожженных алюминиевых полос обрезаются для обеспечения точных размеров и гладких кромок.
- Упаковка и отгрузка: Наконец, готовые алюминиевые полосы для трансформаторов проходят проверку качества, после чего их наматывают в бухты и упаковывают в соответствии с требованиями заказчика. После завершения упаковки алюминиевые полосы безопасно транспортируются в указанное место для использования.
Производственные аспекты
При выборе алюминиевых полос для обмоток трансформаторов необходимо учитывать такие факторы, как марка сплава, толщина, ширина и обработка кромок, чтобы соответствовать конкретным требованиям к конструкции трансформатора. Надлежащий отжиг и обработка поверхности могут дополнительно улучшить характеристики и продлить срок службы.
Алюминиевые полосы для трансформаторов сочетают в себе высокую электрическую эффективность, механическую прочность и экономическую целесообразность, что делает их предпочтительным материалом для производства трансформаторов.