Tesar SrL'nin izni ile yeniden yayım  
Hazırlayan: Dr Egizia Maffucci  

I. GİRİŞ

Avrupa'da alüminyum, kuru tip dökme reçineli transformatörler için sargı malzemesi olarak ağırlıklı tercihtir (% 95'den fazla). Dünyanın diğer bölgelerinde bakır daha ağırlıklı olarak kullanılan sargı malzemesidir. Alüminyum sargı seçmenin başlıca nedeni daha düşük maliyetidir. Bakır bazlı metalin maliyeti, tarihsel olarak alüminyumun maliyetinden daha yüksek olduğu bilinir. Bu nedenle bakır iletkeninin satın alma fiyatı genellikle en pahalı seçimdir. Ayrıca, alüminyumun daha yumuşak oluşu ve kaynak yapılması daha kolay olduğu için üretim maliyeti daha düşüktür.

Alüminyum ile bakırı sargının artı ve eksileri hakkındaki teknik tartışmalar uzun yıllardır elektrik sektöründe devam etmektedir. Bu tartışmaların çoğu ilgisiz ve bazıları ise basitçe yanlış bilgi olarak sınıflandırılabilir.

Kuru Tip Dökme Reçine Transformatörlerde Aluminyum Bakır Karşılaştırması

Şekil 1. Periyodik Tablo

II. KARŞILAŞTIRMA


A. Elektriksel İletkenlik

Elektriksel iletkenlikle ilgili tartışmalar genellikle alüminyum iletkenliğinin düşüklüğüne işaret etmektedir. Alüminyumun bakır iletkenliğinin sadece % 61'ine ulaşabildiği gerçeğinden hareketle, alüminyum kullanılan transformatörler, alüminyum iletkenlerin düşük sıcaklık yalıtım sınıflarında daha fazla enerji kaybına neden olduğu gerekçesiyle bakır kullanılan transformatörlere göre daha büyük kesitler alanına sahip sargılarla tasarlanmaktadır. Bu sayede aynı sıcaklık sınıfındaki benzer tasarımdaki transformatörler, iletken materyali alüminyum veya bakır olsun kabaca eşdeğer kayıplara sahiptir. Uluslararası standartlar, bakır ve alüminyum transformatörlerin kayıpları arasında herhangi bir fark gözetmez.

Trafo üreticilerinin kullandığı iletken ebatlarının çeşitliliğini sınırlıdır. Bundan dolayı, alüminyum ile yapılan bazı tasarımlar, bakırdan daha az kayba sahip olabilir. Bunun nedeni tel boyutunun seçiminin sınırlı olmasıdır.

Kuru Tip Dökme Reçine Transformatörlerde Aluminyum Bakır Karşılaştırması

Şekil 2. İletkenlik Formülü

B. Bağlanılabilirlik

Bağlanabilirlik, alüminyum sargılı transformatörler için en yaygın ön yargıdır. Bakır ve alüminyum, atmosfere maruz bırakıldığında oksidasyona veya diğer kimyasal değişikliklere yatkındır. Sorun, alüminyum oksitin çok iyi bir yalıtkan olması, buna karşın iyi iletken olarak düşünülmese de bakır oksitin cıvata bağlantılarında neredeyse problemsiz olmasıdır. Alüminyum transformatörlerin terminalleri ile bakır kablolar arasındaki bağlantı kalay kaplı kablo pabuçları vasıtasıyla yapılır.

Kalay kaplı bu pabuçlar bakır telin herhangi bir metale bağlanması için özel olarak derecelendirilmiştir (Al/Cu). Bu uygulama evrensel olarak kabul edilmiş ve 30 yılı aşkın süredir alüminyum sargılı transformatörlerin kullanımının güvenilirliği kanıtlamıştır.

C. İç Bağlantı ve Kaynak

Bir başka tartışma, bakır ve alüminyum bağlantıları yapmak için kullanılan farklı teknikler üzerine odaklanmaktadır. Bakır ile yapılan dâhili transformatör bağlantıları genellikle lehimlenirken, aynı bağlantılar alüminyum ile yapılırken asal gazla kaynak yapılmaktadır. Teknik olarak lehimleme yöntemi, bağlantı noktasının bakır metalinden daha düşük iletkenliğe sahip olmasına neden olur. Alüminyumun asal gaz kaynak yöntemi ise iletkenliğinde bozulma olmaksızın sürekli bir alüminyum iletkenliği üretir.

Buna ek olarak, zamanla bakır oksidin oluşmaya devam ettiği ve açıkta kalan bakırın dökülüp sonuçta tüm iletkene zarar verdiği görülmüştür. Öte yandan, alüminyum oksit, maruz kalınan metal üzerinde, sadece birkaç mikrondan sonra oksidasyonu durduran, katı koruyucu bir kaplama oluşturur. Bununla birlikte, ortalama bir kullanıcı bu teorik hususlardan çok fazla endişe duymamalıdır. Çünkü hem bakır hem alüminyum transformatörler uzun yıllar pratik kullanımda mükemmel bir sicile sahiptir.

Alüminyum ve bakır seçimi için geçerli olan tek geçerli mühendislik nedeni kapladıkları alan gibi görünüyor. Kabul edilebilir bir gerçek, bakır sargılı transformatörün alüminyum transformatörlerden daha küçük olabileceği, ancak buradaki fark yalnızca birkaç santimetredir. Bununla birlikte bakır sargılı transformatör alüminyum sargılı transformatörlere kıyasla yaklaşık % 20-25 daha ağırdır ve bu durum inşaat işlerinin maliyetleri üzerinde büyük ekonomik etkiye sahip olabilir.

TABLO I.

Doğru Yanlış
Alüminyum sargılı trafo bağlantı uçları bakır hat ve yük kablolarıyla uyumsuzdur. Y
Bakır sargılı transformatöre olan hat ve yük bağlantıları, alüminyum sargılı transformatörlere göre daha emniyetlidir. Y
Alüminyum sargılı transformatörler bakır sargılı eşdeğerlerinden daha hafiftir.. D
Bakır sargılı transformatörler, "yüksek darbeli" yükler için daha dayanıklıdır. Çünkü bakır alüminyumdan daha yüksek mukavemete sahiptir. Y
Alüminyum sargılı transformatörler daha yüksek kayıp seviyesine sahiptir, çünkü bakır daha iyi bir iletkendir. Y
Alüminyum sargılı transformatörler yüksek sıcaklık limitlerine sahiptir, çünkü bakır alüminyumdan daha iyi bir termal iletkendir. Y

a. Tablo 1. Karşılaştırmayla ilgili en yaygın sorulardan bazıları

III. SONUÇ

Alüminyum ve bakır transformatör sargıları arasında seçim yapmak kişisel tercihlere bağlıdır. Bakır satın alımı için özel fiyat gerekliliği doğar. Aslında endüstriyel kullanıma göre yukarıdaki nedenler alüminyum yerine bakır kullanımının gerekli olmadığını kanıtlamaktadır. Alüminyum sargılı transformatörler aynı teknik özelliklere, aynı verimliliğe ve hiç şüphesiz aynı veya daha yüksek güvenilirliğe sahip ürünlerdir. Bakır sargılı ürünlere göre önemli ölçüde maliyet avantajı sağladığı için sektörde kullanımı artarak devam edecektir.

KAYNAKLAR

[1] Dr. Egizia Maffucci, “Aluminum vs. Copper Conductors in Cast Resin Transformers”

Paylaş: