Le bobine del trasformatore sono avvolte da conduttori in rame, principalmente sotto forma di filo tondo e striscia rettangolare. L'efficienza di un trasformatore dipende in modo cruciale dalla purezza del rame e dal modo in cui le bobine sono assemblate e imballate al suo interno. Le bobine dovrebbero essere disposte in modo da ridurre al minimo le correnti indotte dispendiose. Anche lo spazio vuoto intorno e tra i conduttori deve essere ridotto al minimo.
Sebbene il rame ad elevata purezza sia disponibile da molti anni, una serie di recenti innovazioni nel modo in cui viene fabbricato il rame hanno notevolmente migliorato la progettazione e la produzione dei trasformatoriprocessi e prestazioni.
I fili e i nastri di rame per la produzione di trasformatori sono prodotti dalla vergella, una semilavorazione di base ora ottenuta mediante la colata continua ad alta velocità e la laminazione del rame fuso. La lavorazione continua, combinata con nuove tecniche di movimentazione, ha consentito ai fornitori di offrire fili e nastri in lunghezze molto più lunghe di quanto fosse possibile in precedenza. Ciò ha consentito l’introduzione dell’automazione nella produzione dei trasformatori e l’eliminazione dei giunti saldati che in passato occasionalmente contribuivano ad accorciare la durata dei trasformatori.
Un modo ingegnoso per ridurre al minimo le perdite dovute alle correnti indotte è ruotare i conduttori all'interno della bobina,in modo tale da evitare uno stretto contatto continuo tra strisce adiacenti. Per un produttore di trasformatori questo è difficile e costoso da realizzare su piccola scala costruendo singoli trasformatori, ma i semiproduttori di rame hanno sviluppato un prodotto, il conduttore trasposto in continuo (CTC), che può essere fornito direttamente alla fabbrica.
CTC fornisce una serie di conduttori già isolati e compatti per la costruzione di bobine di trasformatori.L'imballaggio e la trasposizione dei singoli conduttori viene effettuata su macchinari in linea appositamente progettati. I nastri di rame vengono prelevati da un grande tamburo torcitore, in grado di gestire 20 o più bobine separate di nastro. La testa della macchina impila le strisce in pile, due profonde e alte fino a 42, e traspone continuamente le strisce superiore e inferiore per ridurre al minimo il contatto con i conduttori.
I fili e le piattine di rame utilizzati per la fabbricazione dei trasformatori sono isolati con un rivestimento di smalto termoindurente, carta o materiali sintetici.È importante che il materiale isolante sia il più sottile ed efficiente possibile per evitare inutili sprechi di spazio. Sebbene le tensioni gestite da un trasformatore di potenza siano elevate, le differenze di tensione tra gli strati vicini della bobina possono essere piuttosto basse.
Un'altra innovazione nella fabbricazione di bobine compatte a bassa tensione in trasformatori di distribuzione più piccoli è l'uso di un'ampia lamiera di rame, anziché del filo, come materia prima. La produzione di lastre è un processo impegnativo, che richiede macchine grandi e molto precise per arrotolare fogli fino a 800 mm di larghezza, tra 0,05 e 3 mm di spessore e con una superficie e una finitura dei bordi di alta qualità.
A causa della necessità di calcolare il numero di spire in una bobina del trasformatore e di abbinarlo alle dimensioni del trasformatore e alla corrente che la bobina deve trasportare, i produttori di trasformatori hanno sempre richiesto un'ampia gamma di dimensioni di fili e strisce di rame. Fino a poco tempo fa questo costituiva un problema impegnativo per i semilavoratori del rame. Doveva portare con sé una vasta gamma di matrici per disegnare la striscia nella dimensione richiesta. Il produttore di trasformatori richiede consegne rapide, spesso di tonnellaggi piuttosto ridotti, ma non esistono due ordini uguali ed è antieconomico tenere in magazzino il materiale finito.
La nuova tecnologia viene ora utilizzata per produrre nastri per trasformatori mediante laminazione a freddo della vergella di rame alla dimensione richiesta, anziché trafilarla attraverso le matrici.La vergella di dimensioni fino a 25 mm viene laminata in linea fino a dimensioni comprese tra 2x1 mm e 25x3 mm. Un'ampia varietà di profili dei bordi, per migliorare le prestazioni tecniche e prevenire danni ai materiali isolanti, è fornita da rulli formatori controllati da computer. Ai produttori di trasformatori può essere offerto un servizio di consegna rapida, senza più la necessità di trasportare grandi scorte di matrici o di sostituire matrici usurate.
Il monitoraggio e il controllo della qualità vengono effettuati in linea, utilizzando la tecnologia originariamente sviluppata per la laminazione di metalli in grandi volumi. I produttori e i semifabbricatori di rame continuano a sviluppare nuovi prodotti e servizi per migliorare l’efficienza e l’affidabilità dei trasformatori. Questi includono lo stato d'animo, la consistenza della resistenza alla trazione, la qualità della superficie e l'aspetto. Stanno lavorando anche in settori quali la purezza del rame e i sistemi isolanti con smalto. A volte le innovazioni sviluppate per altri mercati finali, come i leadframe per l'elettronica o il settore aerospaziale, vengono adattate alla produzione di trasformatori.
Orario di pubblicazione: 27 agosto 2024