Les bobines du transformateur sont enroulées à partir de conducteurs en cuivre, principalement sous forme de fil rond et de bande rectangulaire. L'efficacité d'un transformateur dépend essentiellement de la pureté du cuivre et de la manière dont les bobines y sont assemblées et emballées. Les bobines doivent être disposées de manière à minimiser le gaspillage des courants induits. L'espace vide autour et entre les conducteurs doit également être réduit au maximum.
Bien que le cuivre de haute pureté soit disponible depuis de nombreuses années, une série d'innovations récentes dans la manière dont le cuivre est fabriqué ont considérablement amélioré la conception des transformateurs, la fabrication proprocessus et performances.
Les fils et bandes de cuivre destinés à la fabrication des transformateurs sont produits à partir de fil machine, une semi-fabrication de base désormais obtenue par coulée continue à grande vitesse et laminage de cuivre en fusion. Un traitement continu, combiné à de nouvelles techniques de manutention, a permis aux fournisseurs de proposer des fils et des bandes dans des longueurs beaucoup plus longues qu'auparavant. Cela a permis d'introduire l'automatisation dans la fabrication des transformateurs et d'éliminer les joints soudés qui, dans le passé, contribuaient parfois à raccourcir la durée de vie des transformateurs.
Une manière ingénieuse de minimiser les pertes dues aux courants induits consiste à faire tourner les conducteurs à l'intérieur de la bobine,de telle manière qu'un contact étroit et continu entre des bandes adjacentes soit évité. Ceci est difficile et coûteux à réaliser à petite échelle pour le fabricant de transformateurs en construisant des transformateurs individuels, mais les semi-fabricants de cuivre ont développé un produit, le conducteur à transposition continue (CTC), qui peut être fourni directement à l'usine.
CTC fournit une gamme de conducteurs prêts à être isolés et étroitement emballés pour la construction de bobines de transformateur.Le conditionnement et la transposition des conducteurs individuels sont effectués sur des machines en ligne spécialement conçues. Les bandes de cuivre sont extraites d'un grand tambour-tordeur, capable de traiter 20 bobines de bande distinctes ou plus. La tête de la machine empile les bandes en tas, de deux en profondeur et jusqu'à 42 de hauteur, et transpose en continu les bandes supérieure et inférieure pour minimiser le contact des conducteurs.
Les fils et bandes de cuivre utilisés pour la fabrication des transformateurs sont isolés avec une couche d'émail thermodurcissable, de papier ou de matériaux synthétiques.Il est important que le matériau isolant soit aussi fin et efficace que possible pour éviter une perte d’espace inutile. Bien que les tensions gérées par un transformateur de puissance soient élevées, les différences de tension entre les couches voisines de la bobine peuvent être assez faibles.
Une autre innovation dans la fabrication de bobines basse tension compactes dans des transformateurs de distribution plus petits est l'utilisation d'une large feuille de cuivre, plutôt que d'un fil, comme matière première. La production de feuilles est un processus exigeant, nécessitant de grandes machines très précises pour rouler des feuilles jusqu'à 800 mm de large, entre 0,05 et 3 mm d'épaisseur, et avec une finition de surface et de bord de haute qualité.
En raison de la nécessité de calculer le nombre de tours dans une bobine de transformateur et de l'adapter aux dimensions du transformateur et au courant que la bobine doit transporter, les fabricants de transformateurs ont toujours exigé une large gamme de tailles de fils et de bandes de cuivre. Jusqu'à récemment, il s'agissait d'un problème difficile pour les semi-fabricants de cuivre. Il devait transporter une large gamme de matrices pour dessiner la bande à la taille requise. Le fabricant de transformateurs exige des livraisons rapides, souvent de très petits tonnages, mais il n'y a pas deux commandes identiques et il n'est pas rentable de conserver des matériaux finis en stock.
Une nouvelle technologie est désormais utilisée pour produire des bandes de transformateur en laminant à froid du fil machine en cuivre jusqu'à la taille requise, plutôt que de l'étirer à travers des matrices.Le fil machine d'une taille allant jusqu'à 25 mm est laminé en ligne dans des dimensions comprises entre 2 x 1 mm et 25 x 3 mm. Une grande variété de profils de bord, destinés à améliorer les performances techniques et à éviter d'endommager les matériaux isolants, est fournie par des rouleaux de formage contrôlés par ordinateur. Un service de livraison rapide peut être proposé aux fabricants de transformateurs, et il n'est plus nécessaire de transporter un stock important de filières, ni de remplacer les filières usées.
La surveillance et le contrôle qualité sont effectués en ligne, en utilisant une technologie initialement développée pour le laminage de métaux en grand volume. Les producteurs de cuivre et les semi-fabricants continuent de développer de nouveaux produits et services pour améliorer l'efficacité et la fiabilité des transformateurs. Ceux-ci incluent l’état, la constance de la résistance à la traction, la qualité de la surface et l’apparence. Ils travaillent également dans des domaines tels que la pureté du cuivre et les systèmes d'isolation en émail. Parfois, les innovations développées pour d'autres marchés finaux, tels que les grilles de connexion pour l'électronique ou l'aérospatiale, sont adaptées à la fabrication de transformateurs.
Heure de publication : 27 août 2024