変圧器を扱ったことがある方は、巻線が動作が行われる場所であることをご存知でしょう - 巻線は実際にエネルギーをある回路から別の回路に移動させるものです。そして、これらの巻線に銅とアルミニウムのどちらを選択するかになると、価格だけではなく考慮すべき点がたくさんあります。
問題は、多くの人が銅とアルミニウムを比較し、それは単に導電性かコストの問題だと考えているということです。しかし、これら 2 つの材料の構造上の違いはさらに奥深いものです。これらは、変圧器の設計方法から製造方法、さらには数年後のメンテナンス方法に至るまで、あらゆることに影響します。これら 2 つのオプションを比較するときに実際に何が重要なのかを見ていきましょう。
1. 素材そのものから始まる
銅巻線とアルミニウム巻線の基本的な違いは、材料特性 - に帰着し、これらの特性がその後のすべてを決定します。
銅巻線には高純度銅（純度 99.9% 以上）が使用されています。{0}結晶構造は緻密で均一であるため、本物の筋肉が得られます - 引張強度は約 200-250 MPa です。この強度は、必要に応じて銅を 0.01 mm までの非常に細いワイヤーに引き抜くことができ、巻いている間も変形することなくその形状を保持できることを意味します。変圧器用途の場合、銅導体は通常、単線またはより線の束として提供されます。より線バージョンは、「表皮効果」と呼ばれるもの (AC 電流が表面近くを流れる傾向がある) を軽減するのに役立ちます。これは、より優れた通電容量を意味します。
アルミニウム巻線では別の話が語られます。純度約99.5%のアルミニウムまたはアルミニウム合金が使用されていますが、結晶構造はより緩やかです。引張強度は 70-110 MPa - で、銅の約 3 分の 1 です。それは実際には何を意味するのでしょうか？同じ電流負荷の場合、アルミニウム導体は銅よりも物理的に厚い必要があります。また、アルミニウムはより脆いため、巻線時の破損を避けるために、より線の数を減らし、間隔を広くする必要があります。酸化の問題もあります。アルミニウムは、表面に丈夫で絶縁性のある酸化アルミニウム層をほぼ瞬時に形成します。接続前に適切に処理しないと、酸化膜が電気的性能を損なう可能性があります。
2. 実際の巻き方
これらの材料の違いは、製造プロセスにそのまま反映されます。銅とアルミニウムを同じ方法で巻くことはできません。
銅を使用すると柔軟性が得られます。その延性と引張強度により、複雑な巻きパターン - 層巻き、同心巻き、ウェーブ巻き - などを扱うことができます。ワイヤがコアにしっかりと巻き付くため、巻線密度が高く、トランス全体がよりコンパクトになります。のために小型および中型乾式変圧器-または配電変圧器製造が簡単で、何十年もの使用期間にわたって十分に耐えられるため、固体銅巻線がよく選ばれます。{0}
アルミニウムはより注意が必要です。強度が低いということは、通常、より単純な巻線形式が使用されていることを意味し、大型ユニットでは同心円状巻線が最も一般的です。巻き取り中の張力制御は非常に重要になります - 多すぎるとワイヤーが破損し、少なすぎると巻きが緩んで熱を適切に放散できなくなります。そして、ここで人々を驚かせることがあります。それは、アルミニウムは温度とともにさらに膨張するということです。銅の熱膨張係数は 16.5×10-6/度であるのに対し、その熱膨張係数は約 23×10-6/度です。つまり、アルミニウム巻線には、設計に組み込まれた - 拡張スペースを呼吸するためのスペースが必要です。いくつかの大きな油入変圧器-効率を高めるためにアルミ箔巻線を使用しますが、そのアプローチにはより優れた絶縁とより強力な機械的サポートが必要です。
3. 断熱性 - 単一のサイズではありません--すべてに適合します-
トランスの絶縁は妥協できるものではなく、銅かアルミニウムかでアプローチ方法が変わります。
ここでの銅の利点は、熱伝導率 - 約 401 W/(m・K) という優れた値です。その熱は巻線から効率的に移動するため、ホットスポットを心配することなく、ポリイミドフィルムやエポキシ樹脂などのより薄い絶縁材料を使用できます。表面は自然に滑らかなので、部分放電の問題につながる可能性のある空隙が少なくなります。高電圧電源変圧器の場合、銅巻線の多層絶縁により、信頼性と製造の管理が容易になります。{6}
アルミニウムは異なるルールに従ってプレーします。その熱伝導率は約 237 W/(m・K) - で、銅の約 60% です。熱の移動が少ないということは、温度を制御するためにより厚い断熱材が必要であることを意味します。次に、先ほど述べた酸化層があります。電気接続に影響を与えるだけではありません。また、導体表面への絶縁体の付着力も低下します。通常、アルミニウムは巻く前に、適切な絶縁接着力を確保するために表面処理 - サンドブラストまたは化学洗浄 - が必要です。また、アルミニウムは温度変化に応じてより動くため、断熱材には、亀裂を生じさせることなく膨張に対処できる十分な柔軟性と耐熱性が必要です。{11}}
4. 接続を行う
ここで多くの現場の問題が発生します。巻線 - 変圧器内の巻線と外部端子の両方 - をどのように接続するかは、銅とアルミニウムのどちらを扱うかによって大きく異なります。
銅線接続は簡単です。ターン接続を簡単にはんだ付けすることができ、手間をかけずに低い接触抵抗を得ることができます。外部接続の場合、銅端子は銅巻線と直接嵌合します - 接触抵抗は通常 0.01Ω 未満です。大電流を扱う場合、銅バスバーは必要な容量と機械的強度の両方を提供します。
アルミニウム接続については、さらに検討する必要があります。アルミニウムのはんだ付けは難しいことで知られているため、ターン接続は通常 - の圧着に依存しており、これには特殊な工具と正確な技術が必要です。アルミニウムの巻線を銅の端子に直接接続している場合は、将来的に電気腐食の問題が発生することになります。解決策は銅-アルミニウムの遷移端子ですが、それでも圧着圧力と温度が適切である必要があります。接続が緩んでいると、最終的には変圧器の故障につながります。
5. 全てを一つにまとめて
最後に、機械的サポート構造 - は、輸送、設置、操作中に巻線を所定の位置に保つための部品です。
銅の巻線は十分な強度があるため、通常は単純なサポート配置で十分です。- 絶縁バッフルと基本的なクランプでしっかりと固定できます。振動に強く、時間が経っても緩みにくいため、銅の特徴であるトランスの長寿命化に貢献しています。
アルミニウムにはさらなる支援が必要です。これらの低い強度数値は、強力なサポートが必要であることを意味します-大型アルミニウム巻線変圧器の場合はサポート バー、緩衝パッド、場合によってはエポキシ鋳造を考えてください-。エポキシは機械的強度と絶縁性を提供するという二重の役割を果たしますが、コストがかかります。また、アルミニウムは振動に敏感であるため、より優れた衝撃吸収性が必須です。
これはあなたにとって何を意味しますか?
銅製トランス巻線とアルミニウム製トランス巻線のどちらが一般的で「より良い」選択肢はありません。銅を使用すると、精度、効率、簡単な製造が可能になります。-性能が優先され予算が許す場合、乾式変圧器や配電変圧器に最適です。-アルミニウムは、特に大型の電源変圧器や発電機昇圧ユニットの場合、コスト面での利点がありますが、信頼性を確保するには適切な設計と加工を行う必要があります。{4}}
重要なのは、特定の用途向けに変圧器を選択する場合でも、現場で既存のユニットを保守する場合でも、情報に基づいた決定を下せるように、これらの構造の違いを理解することです。-ここで、真の専門知識が、機能する変圧器と頭痛の種を引き起こす変圧器との違いを生みます。
トランスフォーマーに関する当社の経験について
Jiangsu Yawei Complete Electric Co., Ltd. では、長年にわたって数え切れないほどの用途で銅巻線とアルミニウム巻線の両方を扱ってきました。私たちは、何が機能し、何が機能しないのか、そして各マテリアルがどこに意味があるのかを見てきました。当社のアプローチは単純です。当社は、高品質の原材料と実証済みの加工技術を使用して、お客様の特定のニーズに巻線材料を適合させ、当社が提供するすべての変圧器の構造的完全性を確保します。
銅巻線の精度と信頼性が必要な場合でも、アルミニウムの-費用対効果と電流容量-が必要な場合でも、当社のチームはお客様の状況に適したものを見つけるお手伝いをいたします。当社は、設計、製造、設置、メンテナンスを通じてお客様をサポートします。- 近道はなく、堅実なエンジニアリングのみです。
変圧器のニーズについて話し合ってみませんか?
ご連絡ください:
メールアドレス: luna@yawei-electric.com
WhatsApp: +86 15206275931
