L’aluminium offre des avantages dans les enroulements de transformateurs électriques

Alors que le cuivre a été supposé être le matériau de choix pour les enroulements de transformateurs, le spécialiste mondial WEG Transformers a fabriqué avec succès des milliers de transformateurs avec des enroulements en aluminium.

Une considération importante derrière cette option est l’augmentation future probable du prix du cuivre, alors que les réserves mondiales de ce métal diminuent progressivement. Alors que les réserves de cuivre sont actuellement estimées à 5 600 Mt; les réserves de bauxite sont estimées à plus de 13 fois – 75 000 Mt.

Le prix du cuivre a beaucoup fluctué dans le passé et a récemment augmenté beaucoup plus rapidement que le prix de l’aluminium, ce qui rend le bobinage de conducteurs en aluminium de plus en plus attractif.

Après des années de tests, il a été établi qu’il n’y a pas de différences significatives entre l’utilisation des enroulements en aluminium et des enroulements en cuivre dans la conception et la fabrication des transformateurs de distribution, ainsi que des transformateurs de petite et moyenne puissance. Les deux métaux confèrent au transformateur la même qualité de fonctionnement et les mêmes performances.

L’utilisation de l’aluminium dans les transformateurs a commencé dès la Seconde Guerre mondiale, lorsque l’industrie a connu une pénurie de cuivre, qui était très demandée par l’industrie de l’armement. Dans les années 1960, lorsque les prix du cuivre ont explosé en raison de la forte demande, l’aluminium est redevenu populaire dans les enroulements; les problèmes technologiques antérieurs ont été surmontés et ces transformateurs sont devenus plus fiables.

Depuis 1970, l’aluminium a été utilisé de manière intensive aux États-Unis et la technologie des transformateurs à enroulement d’aluminium a été encore améliorée; il est désormais largement accepté dans les pays européens et dans d’autres parties du monde.

L’un des mythes qui a été réfuté est la croyance que les transformateurs à enroulement en aluminium ont des pertes d’électricité plus importantes. Bien que les conducteurs en aluminium soient plus gros que les conducteurs en cuivre, ils sont plus légers; le résultat est que la masse du noyau dans un transformateur en aluminium est de 5 à 20% de plus, mais la masse totale du transformateur est presque la même – pour le même niveau de perte électrique.

En ce qui concerne les propriétés thermiques respectives, l’aluminium a un point de fusion inférieur à celui du cuivre mais il est toujours bien au-dessus des températures réelles de fonctionnement des enroulements. Dans des circonstances normales, la température du «point chaud» dans les enroulements est comprise entre 105 ° C et 120 ° C, tandis que l’aluminium ne fond qu’à 665 ° C.

Plus important encore, la conductivité thermique inférieure de l’aluminium n’affecte pas les performances; les différences de température dans le conducteur sont négligeables par rapport à la différence de température entre l’air ambiant et les enroulements. En outre, en raison de la différence dans les propriétés des matériaux des deux métaux, la perte de tourbillon dans les enroulements en aluminium est de 38% inférieure à celle du cuivre avec le même volume de conducteur.

Bien que la jonction et la terminaison de l’aluminium – sur lui-même ou sur du cuivre – aient toujours suscité des inquiétudes lors de son utilisation à l’extérieur, ces joints et terminaisons sont aujourd’hui réalisés sans aucun problème. Des techniques telles que le boulonnage, le sertissage et le soudage à l’arc sous gaz inerte (avec ou sans électrodes réfractaires) ont fait l’objet de tests sévères pendant de nombreuses années et ont fait leurs preuves.