Transformator de putere la retea, bobinat cu sirma de aluminiu.

[gsabac]

In aparatele electronice gasesc tot mai frecvent transformatoare bobinate cu sirma de aluminiu si am citit ca se construiesc difuzoare gen twiter cu bobina

 mobila bobinata cu sirma de aluminiu. Un exemplu real este transformatorul din poza, putere 600W, dimensiunile sunt pe rigla.

 

Am descoperit ca este sirma de aluminiu cind am demontat invelisurile superioare ca sa reconfigurez secundarul, conexiunile trafului erau

 lipite perfect cu cositor de sirme de cupru litate. La dezlipire s-a cojit tot cositorul si au ramas capete negricioase pe care nu am mai reusit sa le lipesc cu cositor,

 deci cum se face?

Si primarul este bobinat tot cu sirma de aluminiu si ca o observatie, emailul adera sub forma unei coji mai putin aderenta decit la sirma de cupru.

Am citit ca si transformatoarele din unele cuptoare cu microunde sunt bobinate cu sirma de aluminiu si au ceva putere spre 1KW.

Sirma de aluminiu emailata are un pret de vinzare pe piata la jumatete fata de sirma de cupru si se pare ca la unele trafuri este mai eficient asemenea bobinaj.

Acum este interesant de studiat ce densitate de curent este admisa, la ce temperatura rezista bobinajul si cum se calculeaza un astfel de transformator

 tinind cont de rezistivitatea mai mare pentru aluminiu.

@gsabac

Editat Martie 3, 2019 de gsabac

[hixpp02]

Exact acest fenomen a fost observat si de mine, in special la trafurile din UPS-uri mai ieftine. 

Parerea mea este ca mai bine refolositi tolele si carcasa, si folositi sarma de Cu emailat pentru bobine - eu cel putin asa am fost sfatutit de un meserias mai varstnic, si tin sa-i dau dreptate. 

[ola_nicolas]

Cu cativa ani in urma, mi s-a ars motorul asincron monofazat de la strungul de banc, fabricat in china. Am constatat cu aceasta ocazie ca bobinajul acestui motor (360 VA / 1400 rpm) era din aluminiu. Atunci am realizat pentru prima data ca era bobinajelor din cupru este pe duca. In ceea ce priveste cositorirea aluminiului, ea se poate face numai daca zona de cositorit este complet imersata intr-o pasta protectoare, care poate fi chiar pasta decapanta uzuala. Zona de cositorit (mentinuta in stare de imersie) se freaca bine de jur imprejur cu ansa pistolului de lipit deoarece aluminiul in contact cu aerul formeaza un  strat superficial foarte subtire de oxizi, care protejeaza metalul in profunzime si care ii da luciul specific. Dupa ce s-a rotit de 2... 3 ori capatul conductorului de cositorit, frecandu-l intens cu ansa letconului, fludorul va reusi sa ude suprafata de cositorit. Abia dupa cositorirea acestui conductor, se va putea face conexiunea propriu-zisa cu celalalt terminal, cositorit si el in prealabil. Lipirea se va face tot sub fluxul de protectie. De asemenea, am un aparat de sudura pe baza de transformator, fabricat probabil in china, dar care poarta o marca italiana. Transformatorul este bobinat de asemenea cu conductor de aluminiu. Acum 2... 3 ani, eu am rebobinat o parte din primarul acestui transformator, pentru a inlocui releul termic de contact, aflat sub bobinaj. Deoarece nu detineam suficient conductor din cupru, am fost nevoit sa realizez eu insumi conexiunea prin lipire cu fludor, intre capatul conductorului de cupru adaugat si cel al conductorului de aluminiu. Zona de conexiune am izolat-o cu varnis termo-contractabil.

Editat Martie 4, 2019 de ola_nicolas

[Ovidiu]

Exista fludor pentru conexiunile cu materiale din aluminiu. 

[gsabac]

Am incercat si eu metoda lui @ola_nicolas si merge cositorirea dupa un frecus cu virful letconului. Am constatat ca aceasta cositorire

 se face mai usor la temperatura mai mare a virfului unui letcon, 400-450 grade si este destul de rezistenta la fortare.

@Ovidiu m-a luminat, am cautat pe internet "Aluminium Solder Wire" si sunt nenumarati furnizor de fludor si flux, printre care si Farnell,

 la care pretul unui mosor este de circa 55$, cam scump pentru citeva lipituri, dar depinde....

Rezistenta conductorului de aluminiu este mai mare deci a celor de cupru si rezistivitatea:

 aluminiu - 2,650 * 10^-6 ohm/cm

 cupru   -  1,673 * 10^-6 ohm/cm

Rezulta ca rezistenta electrica a unui fir de aluminiu este de circa 1,6 ori mai mare decat a unei sirme de cupru. Ca exemplu am luat un transformator

 bobinat cu sirma de cupru care debiteaza 48V si 5A, la care rezistenta primarului prin calcul este 4,05 ohm si a secundarului de 0,27 ohm.

Curentul primar este de 1,19A iar cel secundar de 5A si rezulta puteri disipate de sirme de:

  Pp=Ip²*Rp=(1,19)²*4,05=5,73W si la secundar Ps=Is²*Rs=(5)²*0,27=6.75W

In cazul sirmei de aluminiu puterile pierdute prin incalzire sunt de 1,6 ori mai mari, adica Pp=9,2W si Ps=10,8W mult mai mari ceea ce inseamna

 un alt mod de calcul si probabil dimensiuni mai mari, totusi gabaritul depinde si de temperatura admisa la sirma de bobinaj din aluminiu si de densitatea de curent

 permisa. Este cert ca ar trebui o sirma mai groasa, cu volum rezultat pentru bobinaj mai mare, deci cu acelasi miez se poate obtine o putere mai mica.

@gsabac

[ola_nicolas]

Conform indrumarelor de predimensionare ale transformatoarelor, inductia in miez se ia in cazul conductoarelor din aluminiu cu 10... 15 % mai mica. Asta inseamna suprafete transversale ale miezurilor putin mai mari si deci si perderi in miez putin mai mari. La dimensionarea conductorilor de bobinaj din aluminiu se iau valori ale densitatii de curent cu aproximativ 25 % mai mici decat in cazul conductorilor de cupru. Asta inseamna diametre si sectiuni mai mari si ale conductoarelor si este posibil ca rezistenta totala de curent continuu a infasurarilor sa nu difere prea mult, fata de rezistenta bobinajului corespunzator realizat din cupru. Per total, datorita miezului de dimensiuni mai mari, randamentul tranformatorului cu bobinaj din aluminiu este usor mai mic decat al celui bobinat cu cupru. Datorita diametrelor marite ale conductorilor de aluminiu precum si al unui numar de spire per volt mai mari, adeseori trebuie ales un format al tolei EI sau UI mai mare decat in cazul bobinajului din cupru. Acest lucru duce la constructii cu dimensiuni de gabarit mai mari. Masa unui transformator bobinat cu aluminiu este de cele mai multe ori comparabila, sau mai mica decat masa aceluiasi transformator bobinat cu cupru, avand in vedere ca aluminiul este de aproximativ 3 ori mai usor decat cuprul. Aprecierile de mai sus sunt valabile pentru transformatoarele de putere mica - sub 1 kVA.

Editat Martie 6, 2019 de ola_nicolas

[gsabac]

Mi-am adus aminte ca pe vremuri romanii au inventat un motor asincron care functiona in apa si secretul constructiei consta

 in bobinarea cu sirma plina de aluminiu izolata cu plastic, nu cunosc mai multe amanunte, dar a afost o senzatie tehnica interesanta.

Am cotrobait pe forum si am gasit un transformator de sudura construit cu sirma de aluminiu si tabla de fier obisnuit pentru tole,

 postat chiar de @ola_nicolas.

 https://www.tehnium-azi.ro/forums/topic/3791-aparat-de-sudura/?page=2

 Modul de constructie este explicat in poza. Click pentru marire.

  

In link-ul urmator sunt prezentate comparatii intre trafo cu aluminiu si cupru, dar si unele calcule.

https://www.ee.co.za/article/aluminium-vs-copper-conductors-transformer-manufacture.html

In atasament este prospectul unui fludor pentru lipit aluminiu si considerente de solderabilitate pentru diverse varietati de aliaje de aluminiu.

@gsabac