Transformatorspoelen worden gewikkeld uit koperen geleiders, voornamelijk in de vorm van ronde draad en rechthoekige strip. De efficiëntie van een transformator is in grote mate afhankelijk van de zuiverheid van koper en de manier waarop de spoelen worden geassembleerd en erin verpakt. Spoelen moeten zo worden geplaatst dat verspillende geïnduceerde stromen worden geminimaliseerd. Ook de lege ruimte rondom en tussen de geleiders moet zo klein mogelijk worden gemaakt.
Hoewel koper met een hoge zuiverheid al vele jaren verkrijgbaar is, een reeks recente innovaties in de manier waarop koper wordt vervaardigd, hebben het ontwerp van de transformator, de productieprofessioneel, aanzienlijk verbeterdces en prestaties.
De koperdraden en -strips voor de vervaardiging van transformatoren worden vervaardigd uit walsdraad, een fundamentele semi-fabricage die nu wordt verkregen door het continu gieten en walsen van gesmolten koper met hoge snelheid. Continue verwerking, gecombineerd met nieuwe verwerkingstechnieken, heeft leveranciers in staat gesteld draad en strip in veel langere lengtes aan te bieden dan voorheen mogelijk was. Hierdoor kon automatisering worden geïntroduceerd bij de productie van transformatoren en werden de lasverbindingen geëlimineerd die in het verleden af en toe bijdroegen aan een kortere levensduur van transformatoren.
Een ingenieuze manier om verliezen door geïnduceerde stromen te minimaliseren is door de geleiders in de spoel te roteren,zodanig dat voortdurend nauw contact tussen aangrenzende stroken wordt vermeden. Dit is voor de transformatorfabrikant moeilijk en duur om op kleine schaal te realiseren bij het bouwen van individuele transformatoren, maar koperen halffabrikanten hebben een product ontwikkeld, de continu getransponeerde geleider (CTC), dat rechtstreeks aan de fabriek kan worden geleverd.
CTC levert een kant-en-klaar geïsoleerde en dicht op elkaar gepakte reeks geleiders voor het bouwen van transformatorspoelen.Het verpakken en omzetten van individuele geleiders wordt uitgevoerd op speciaal ontworpen inline-machines. Koperstrips worden uit een grote trommeltwister gehaald, die twintig of meer afzonderlijke rollen strip kan verwerken. De kop van de machine stapelt de strips in stapels, twee diep en maximaal 42 hoog, en verplaatst de bovenste en onderste strips continu om contact met de geleider te minimaliseren.
De koperdraden en strips die worden gebruikt voor de vervaardiging van transformatoren zijn geïsoleerd met een coating van thermohardend email, papier of synthetische materialen.Het is belangrijk dat het isolatiemateriaal zo dun en efficiënt mogelijk is om onnodig ruimteverlies te voorkomen. Hoewel de spanningen die door een vermogenstransformator worden verwerkt hoog zijn, kunnen de spanningsverschillen tussen aangrenzende lagen in de spoel vrij laag zijn.
Een andere innovatie bij de fabricage van compacte laagspanningsspoelen in kleinere distributietransformatoren is het gebruik van brede koperplaten in plaats van draad als grondstof. De productie van platen is een veeleisend proces, waarbij grote, zeer nauwkeurige machines nodig zijn om platen tot 800 mm breed en tussen 0,05-3 mm dik te walsen, met een hoogwaardige oppervlakte- en randafwerking.
Vanwege de noodzaak om het aantal windingen in een transformatorspoel te berekenen en dit af te stemmen op de afmetingen van de transformator en de stroom die de spoel moet voeren, hebben transformatorfabrikanten altijd een breed scala aan formaten koperdraad en strip geëist. Tot voor kort was dit een uitdagend probleem voor de kopersemiproducent. Hij moest een groot aantal matrijzen meenemen om strippen op de gewenste maat te trekken. De transformatorfabrikant eist snelle leveringen, vaak van vrij kleine tonnages, maar geen twee bestellingen zijn hetzelfde, en het is niet economisch om afgewerkt materiaal op voorraad te houden.
Er wordt nu nieuwe technologie gebruikt om transformatorstrips te produceren door koperdraad tot de vereiste maat koud te walsen, in plaats van deze door matrijzen naar beneden te trekken.Walsdraad in maten tot 25 mm wordt in-line gerold tot afmetingen variërend tussen 2x1 mm en 25x3 mm. Computergestuurde vormrollen zorgen voor een grote verscheidenheid aan randprofielen om de technische prestaties te verbeteren en schade aan isolatiematerialen te voorkomen. Er kan een snelle leveringsservice worden aangeboden aan transformatorfabrikanten, en het is niet langer nodig om een grote voorraad matrijzen mee te nemen of versleten matrijzen te vervangen.
De monitoring en kwaliteitscontrole worden in-line uitgevoerd, waarbij gebruik wordt gemaakt van technologie die oorspronkelijk is ontwikkeld voor het walsen van metalen in grote volumes. Koperproducenten en halffabrikaten blijven nieuwe producten en diensten ontwikkelen om de efficiëntie en betrouwbaarheid van transformatoren te verbeteren. Deze omvatten tempering, consistentie van treksterkte, oppervlaktekwaliteit en uiterlijk. Ze zijn ook actief op het gebied van onder meer de zuiverheid van koper en isolatiesystemen voor email. Soms worden innovaties die voor andere eindmarkten zijn ontwikkeld, zoals leadframes voor elektronica of de ruimtevaart, aangepast voor de productie van transformatoren.
Posttijd: 27 augustus 2024