Kupferfolie in Folie-Wickeltransformatoren
Transformatorkupferfolie ist ein breiter, dünner, präzise geschlitzter Kupferstreifen, der hochkant gewickelt wird, um Schicht für Schicht eine Wicklung aufzubauen. Jede Windung ist ein Leiter, so dass eine Hochstromwicklung mit großem Querschnitt ohne den Schichtstapelungs- und Vertauschungsaufwand hergestellt werden kann, der bei Runddrähten erforderlich ist. Die Folie besteht aus hochleitfähigem Kupfer, üblicherweise elektrolytischem Hartkupfer, und wird in Spulen mit langer, durchgehender Länge geliefert, sodass die Wicklung keine Zwischenverbindungen aufweist.
Folienwicklungen werden in Trocken- und Gießharztransformatoren, in Verteiltransformatoren, in Drosseln und Induktoren sowie in Schweiß- und Ofentransformatoren eingesetzt. Derselbe Streifen kommt auch in Kommunikations- und Stromkabeln vor, bei denen ein Flachleiter erforderlich ist.
Materialqualitäten und elektrische Eigenschaften
| Grad | Kupfergehalt | Leitfähigkeit | Kommentar |
|---|---|---|---|
| C11000 | 99,90 % min | 100 % IACS min. geglüht | Standard-Elektroqualität, am häufigsten für Folienwicklungen verwendet |
| C10200 | 99,95 % min | Ungefähr 101 % IACS | Sauerstofffrei-, wird dort eingesetzt, wo eine Verarbeitung in reduzierender Atmosphäre erforderlich ist |
Die elektrische Leitfähigkeit der Transformatorfolie wird je nach Qualität und Zustand normalerweise zwischen 97 % und 102 % IACS angegeben und wird an der Spule durch eine Widerstandsmessung überprüft. Bänder für elektrische Zwecke werden gemäß ASTM B152 für Kupferbleche, -bänder, -platten und -walzstangen, gemäß EN 13599 für Kupferbleche, -platten und -bänder für elektrische Zwecke oder gemäß der entsprechenden nationalen Bandnorm bestellt.
Dicke, Breite und Kantenzustand
Die Foliendicke für Transformatorwicklungen liegt im Allgemeinen im Bereich von etwa 0,1 mm bis 2,0 mm und wird aus der Stromstärke, der Windungszahl und dem zulässigen Wirbelstromverlust ausgewählt. Bei großen Verteil- und Leistungstransformatoren reichen die Breiten über 600 mm und die Spulenlängen erreichen etwa 2000 m, so dass aus einer Spule eine komplette Wicklung hergestellt werden kann.
Die Kanten werden besäumt, abgerundet oder gerollt geliefert. Abgerundete und gerollte Kanten werden bei dünnen Folien bevorzugt, da sie das Risiko verringern, dass die Zwischenisolierung beim Aufwickeln zerschnitten wird.
Die Grathöhe wird mit dem Kunden abgestimmt. Als Orientierungshilfe für die Arbeit gilt: Folie von 0,4 mm und mehr wird mit Graten unter 0,05 mm geliefert, Folie von weniger als 0,4 mm mit Graten unter 0,03 mm.
Die Dicke wird über die Breite gemessen und die Abweichung von der Kante zur Mitte muss innerhalb der in der Bestellung vereinbarten Toleranz bleiben.
Ebenheit, Wölbung und Oberflächenqualität
Die Folie muss flach sein, da Wölbung und Welligkeit dazu führen, dass die Kanten der Wicklung aus der Linie geraten. Eine Krümmungsgrenze von nicht mehr als 2 mm pro Meter ist eine übliche Anforderung, zusammen mit einer leichten gleichmäßigen Welligkeit, die das Aufwickeln nicht beeinträchtigt. Der Zustand der Oberfläche ist ebenso wichtig wie die Form: Die Folie muss frei von eingewalztem Oxid, Walzölrückständen, Flecken, Kratzern, Dellen und Einschlüssen sein, da diese den effektiven Leiterquerschnitt verringern oder die Isolierung beschädigen können. Härte und Härte sollten entlang der Spule gleichmäßig sein, damit die Wickelspannung von der ersten bis zur letzten Windung konstant bleibt.
Wickelpraxis und Vorteile
Folie und dazwischenliegendes Isolierpapier oder -film werden mit kontrollierter Spannung zusammengewickelt, sodass die Kanten ausgerichtet bleiben und die Wicklung kompakt bleibt.
Der hohe Raumfaktor einer Folienwicklung lässt mehr Platz für Kupfer und weniger Hohlräume, was die Wicklungstemperatur senkt und die Größe des Transformators für eine bestimmte Nennleistung verringert.
Da es sich bei jeder Windung um einen Leiter über die gesamte Breite handelt, hält die Wicklung den durch Kurzschlussströme erzeugten mechanischen Kräften besser stand als eine Litzenwicklung.
Der Wirbelstromverlust wird durch die Schichtdicke gesteuert, daher wird die Foliendicke als Kompromiss zwischen Verlust und Wickelkosten gewählt.
Weniger Verbindungen und eine einfache Schichtisolierung reduzieren den Wickelaufwand und die Anzahl möglicher Fehlerstellen.
Qualitätskontrolle und Verpackung
Jede Spule wird vor dem Verpacken auf Dicke, Breite, Wölbung, Grathöhe, Oberflächenbeschaffenheit und Leitfähigkeit überprüft. Die Spule wird auf einen geeigneten Kern gewickelt, mit einer Feuchtigkeitssperre umhüllt und vor Kantenschäden während des Transports geschützt. Außerdem wird sie mit Sorte, Härte, Dicke, Breite, Spulennummer und Gewicht gekennzeichnet, damit das Material identifiziert werden kann, wenn es die Wickellinie erreicht. Lagern Sie die Folie trocken und drinnen und entfernen Sie die Verpackung erst, wenn die Spule auf der Wickelmaschine montiert ist, da Kantenbeschädigungen und Oberflächenflecken die beiden Fehler sind, die im Transformatorenwerk zu den meisten Ausschussprodukten führen.
FAQ
F: Welche Kupfersorte wird für Transformatorfolie verwendet?
Die Standardauswahl ist hochleitfähiges elektrolytisches Tough-Pitch-Kupfer, C11000. Sauerstoff-freies C10200 wird verwendet, wenn die Folie in einer reduzierenden Atmosphäre verarbeitet wird oder eine sehr hohe Leitfähigkeit erforderlich ist.
F: Welche Leitfähigkeit sollte die Folie erreichen?
Normalerweise liegt der IACS-Wert von Transformatorfolie zwischen 97 % und 102 %. Der genaue Wert hängt von der Qualität und dem Zustand ab und wird durch einen Widerstandstest an der Spule bestätigt.
F: Warum ist der Sturz begrenzt?
Durch die Wölbung läuft das Band beim Wickeln schief, sodass die Lagenkanten heraustreten und die Wicklung locker wird. Eine Grenze von etwa 2 mm pro Meter sorgt dafür, dass die Kanten ausgerichtet bleiben.
F: Warum werden gerollte oder abgerundete Kanten bevorzugt?
Eine gerollte Kante hat keine scharfen Ecken, so dass sie beim Wickeln nicht durch die verschachtelte Isolierung schneidet oder benachbarte Windungen markiert, was bei dünner Folie am wichtigsten ist.
F: Wie wird die Dicke der Folie ausgewählt?
Die Dicke steuert den Wirbelstromverlust und den Wicklungsraum. Dünne Folie reduziert den Verlust, dicke Folie reduziert die Anzahl der Windungen und die Wickelzeit, sodass der Wert aus dem Verlustbudget und dem Strom ausgewählt wird.
F: Wie sollte Transformatorfolie gelagert und gehandhabt werden?
Bewahren Sie es drinnen und trocken in der Originalverpackung mit Feuchtigkeitssperre auf, heben Sie es auf einen geeigneten Dorn und lassen Sie die Verpackung an Ort und Stelle, bis sich die Spule auf der Wickelmaschine befindet.
