Tira de aluminio para bobinado de transformador

En el corazón de un transformador, el devanado es la principal responsabilidad de la conversión de energía. Las láminas y tiras de aluminio, como componentes clave de estos devanados, determinan directamente la eficiencia, la vida útil y la seguridad del equipo. En comparación con el cobre tradicional, el aluminio, con sus ventajas únicas, se está convirtiendo gradualmente en la opción preferida en el sector de los transformadores de media y baja tensión.

Desde la perspectiva de las propiedades del material, la principal ventaja competitiva de las láminas y tiras de aluminio reside en las ventajas inherentes del aluminio y el control preciso de la tecnología de procesamiento. El aluminio puro tiene una conductividad superior al 60% de la del cobre, mientras que su densidad es de tan solo el 35%. Esto significa que, con la misma conductividad, el devanado de aluminio puede reducirse en más del 50%, lo que reduce significativamente el tamaño total y el coste de instalación del transformador.

Los materiales de aluminio de grado industrial para devanados son principalmente de grados como el 1060 y el 3003. Entre ellos, la 1060 tira de aluminio para bobinado de transformador ofrece la mejor conductividad y es adecuada para transformadores de distribución con estrictos requisitos de pérdidas.

La lámina de aleación de aluminio 3003, gracias a la adición de manganeso, presenta un aumento del 20 % en su resistencia mecánica, lo que la hace más adecuada para las condiciones de funcionamiento dinámico de los transformadores de alta frecuencia. Cabe destacar que la rugosidad superficial de la lámina de aluminio recocida se controla por debajo de Ra0,2 μm, lo que reduce eficazmente el riesgo de desgaste del aislamiento durante el bobinado.

En diversos escenarios de aplicación, las ventajas de la lámina de aluminio y la lámina de aluminio se amplifican al máximo. En transformadores de distribución de 10 kV, se bobina continuamente una lámina de aluminio ancha (normalmente de 200 a 400 mm) para formar un bobinado de baja tensión.

Su estructura de contacto superficial permite una distribución de corriente más uniforme, reduciendo las pérdidas en el hierro en aproximadamente un 8 % en comparación con el bobinado de cobre. En transformadores de alta frecuencia para inversores fotovoltaicos, las láminas de aluminio ultrafinas con un espesor de 0,05 a 0,1 mm son la opción preferida, ya que su pérdida por efecto pelicular de alta frecuencia es un 12 % menor que la de las láminas de cobre. Combinada con la tecnología de impregnación al vacío, la elevación de temperatura del equipo puede controlarse por debajo de 65 K. Datos de una empresa de equipos eléctricos muestran que los transformadores de distribución que utilizan bobinado de lámina de aluminio reducen el coste de fabricación unitario entre un 15 % y un 20 % y los costes de transporte un 30 %, lo que se traduce en una importante ventaja global en relación coste-rendimiento.

El proceso de selección debe ajustarse estrictamente a los parámetros técnicos y a las necesidades reales. La inductancia por pulgada (IACS%) es un indicador fundamental. Para transformadores de distribución, se recomienda aluminio con una IACS ≥ 60 %, mientras que para equipos de alta frecuencia, esta puede reducirse a una IACS ≥ 55 %.

En cuanto al espesor, se prefiere una tira de aluminio de 2-5 mm para bobinados de baja tensión, mientras que una lámina de aluminio de 0,1-0,5 mm para bobinados de alta tensión. La resistencia a la temperatura debe ser compatible con el sistema de aislamiento; el aislamiento de clase A (105 °C) puede utilizar una tira de aluminio convencional, mientras que el aislamiento de clase H (180 °C) requiere una aleación de aluminio 6061 con magnesio.

Además, la resistencia a la tracción de la tira de aluminio (≥ 75 MPa) y la elongación de la lámina de aluminio (≥ 15 %) deben cumplir con los requisitos mecánicos durante el bobinado para evitar grietas o deformaciones.

En cuanto a las tendencias de la industria, las tiras y láminas de aluminio están evolucionando hacia una alta eficiencia y refinamiento. Las nuevas tiras de aluminio compuesto (recubrimiento de aluminio-níquel) triplican la resistencia a la corrosión, lo que las hace adecuadas para entornos costeros húmedos. La papel de aluminio para transformador ultrafina para transformadores se está produciendo en masa mediante tecnología de laminado de precisión, lo que impulsa el desarrollo de microtransformadores ligeros.

Mientras tanto, los avances en la tecnología del aluminio reciclado han permitido que la tasa de reciclaje de los materiales de aluminio utilizados en el bobinado supere el 95 %, satisfaciendo así las necesidades de fabricación ecológica en el contexto de la "doble carbono".