Transformer vafningar eru nánast eingöngu gerðar úr kopar, sérstaklega kopar með mikilli leiðni. Kopar hefur marga notkun í rafiðnaði. Til viðbótar við framúrskarandi vélrænni eiginleika þess, hefur kopar hæstu rafleiðni meðal iðnaðar málmefna. Kopar hefur mikilvægt gildi í spennum vegna þess að góð frammistaða hans getur dregið úr vafningsrúmmáli og lágmarkað álagstap.
1. Álagstap
Transformer hleðslutap er hluti af tapinu af völdum hleðslustraums, sem er breytilegt með veldi hleðslustraumsins. Hleðslustraumnum má skipta í þrjá hluta:
1) Viðnámstap í vinda vírum og leiðum;
2) Hvirfilstraumstap á vindavírum;
3) Hvirfilstraumstap eldsneytistanka og burðarhluta úr stáli.
Með því að fækka snúningssnúningum, auka-þversniðsflatarmál vírsins eða sambland af hvoru tveggja getur dregið úr viðnámstapi. Til að fækka snúningum þarf að auka-þversniðsflatarmál járnkjarna, en afleiðingin af því er aukning á þyngd og tap á járnkjarna. Þess vegna er hægt að skipta um minnkun álagstaps með aukningu á-álagstapi og öfugt. Til að auka stærð járnkjarnagrindarinnar þarf að draga úr vindhæðinni til að vega upp á móti viðnám, þannig að viðnámið haldist stöðugt. Þó að viðnám að hluta til bæti upp muni draga úr fjölda snúninga (upphaflegur tilgangur). Að draga úr axial hæð vinda þýðir að minnka hæð járnkjarnasúlunnar, sem getur einnig að einhverju leyti vegið upp á móti aukningu á járnkjarnaþyngd sem stafar af aukinni rammastærð. Þess vegna er tapsbreytingin sem samsvarar einni eða tveimur rammastærðum ekki marktæk, þannig að ákjósanlegur járnkjarnagrind er hægt að velja til að uppfylla aðrar kröfur, svo sem fast hlutfall álagstaps eða flutningshæðarkröfur.
Hringstraumsleið vinda víra er mjög flókin. Lekaflæði spennivinda getur valdið breytingum á geisla- og ásflæði vindanna í hvaða rými sem er og hvenær sem er. Segulflæðisbreytingar valda spennu sem veldur því að straumur flæðir í átt sem er hornrétt á segulflæðisbreytingarnar. Aukið viðnám straumslóðarinnar getur dregið úr amplitude straumsins, eða það er hægt að ná með því að minnka heildar þversniðsflatarmál vindavíranna eða skipta vindavírunum í marga einangraða vírabúnta (svipað og staflað járnkjarna getur dregið úr hringstraumstapi í járnkjarna). Hið fyrra eykur heildarviðnám vindunnar, sem aftur eykur viðnámstapið. Þvert á móti, ef heildar-þversniðsflatarmál vírsins er aukið til að draga úr viðnámstapi, verður afleiðingin óhjákvæmilega aukning á hringstraumstapi. Þess vegna er aðeins hægt að leysa þessa mótsögn með því að minnka-þversniðsflatarmál vírþræðanna og auka heildarfjölda þráðanna. Kostnaður við samhliða vinda víra er hár, þannig að framleiðendur vonast til að takmarka heildarfjölda samhliða þráða og fjölgun þráða mun auka einangrunarlagið, sem leiðir til lélegrar vafningarferils.
Minnkun á stærð skiptir sköpum fyrir hvaða hluti rafbúnaðar sem er. Þetta á sérstaklega við um spenni vafningar. Stærð spennivindunnar ákvarðar stærð spennisins. Eins og getið er hér að ofan verður vindan að hafa stórt þversniðsflatarmál til að ná ásættanlegu álagstapi, ekki aðeins vegna þess að tapið er sóun fyrir notendur, heldur einnig vegna þess að hitanum sem myndast við tapið verður að dreifa í gegnum kæliolíurásir. Ef tapið eykst þarf að útvega meira pláss fyrir olíuganginn sem mun einnig auka stærð vindunnar og stærð járnkjarna. Með því að stækka stærð járnkjarna mun það auka-álagstap á járnkjarnanum. Þar að auki, eftir því sem vafningsstærðin stækkar, verður einnig að auka olíutankinn að sama skapi, sem leiðir til aukinnar olíunotkunar og hefur smám saman áhrif á allt framleiðsluferlið. Þvert á móti leiðir það oft til minnkunar á heildarstærð spennunnar að draga úr stærð vinda, sem aftur sparar aðra þætti. Sem efni sem getur hagkvæmast uppfyllt ofangreinda almenna staðla og hægt er að kaupa á viðskiptamarkaði, verður kopar með mikilli leiðni náttúrulega ákjósanlegur kostur fyrir spennivindaefni.
Hringstraumatap eldsneytisgeyma og innri byggingarhluta úr stáli, svo sem járnkjarnaklemmum, stafar af segulflæði leka, og stjórn á hringstraumstapi felur aðallega í sér að stjórna segulflæði leka.
Á sjöunda áratugnum var tímabil ör hækkunar á koparverði og menn reyndu að skipta kopar út fyrir ál, sem var mun ódýrara en kopar, í ýmsum raftækjum. Reyndar, á þessu tímabili var notkun áls til að búa til kapla mjög algeng og áform voru uppi um að nota það áfram upp frá því. Hins vegar, þó að sumar extra stórar spennivafningar séu gerðar úr álvírum, aðallega hvattir af álframleiðendum, hefur æfingin sannað að notkun álefna í stórum aflspennum hefur marga galla.
Ál er aðeins hentugur fyrir ákveðna þætti spennubreyta, þar sem þynnuvindar eru mest áberandi, sem krefjast plastefnishlífunar. Í þessu tilviki er varmaþenslustuðull áls nær því sem er plastefni en kopar. Þess vegna sprungur plastefni sjaldan við hleðslu.
Koparnámuauðlindir eru miklar um allan heim. Framúrskarandi kostur kopars er að það er auðvelt að endurvinna það. Það er auðvelt að vinna og betrumbæta úr úrgangi, sem kemur í veg fyrir óþarfa þróun steinefnaauðlinda. Kopar með mikilli leiðni hefur mikið úrval af forritum í rafiðnaði. Hægt er að skrá fjölda mismunandi kopartegunda, en flestir rafiðnaðargreinar velja sterkan kopar með rafgreiningu (Cu-ETP-2) eða CH-ETP1 kopar af hærri einkunn. Hið fyrra er kopar með mikilli leiðni (sem inniheldur súrefni) sem hefur gengist undir rafgreiningarhreinsun til að draga úr óhreinindum, með heildaróhreinindi undir 0,03%. Í Bretlandi er Cu-ETP-2 steyptur kopar og C101 er svikinn kopar. Auðvelt er að vinna þessa tegund af kopar í ýmis form og hægt er að undirganga heita eða kalda vinnslu. Það er ekki auðvelt að sprunga í heitu vinnsluferlinu vegna þess að blý- og bismútþættirnir sem valda sprungum hafa verið takmarkaðir innan ákveðins sviðs; Seinni Cu-ETP-1 er steyptur kopar og C100 er svikinn kopar. Þessi tvö efni eru notuð af framleiðslustöðvum vegna kosta þeirra við að vera unnt að vinna á nútíma háhraða rúllu- og vírteiknivélum og hægt er að glæða þau á netinu. Þessi kopar er frábært hráefni til að búa til ýmsa emaljeða víra. Í því ferli að framleiða þessa glerungu víra þarf stöðuga lághitaglæðingu til að tryggja að vírarnir hafi góða endurvinnslueiginleika.
2. Framleiðsluferli kopar með mikilli leiðni
Eins og fyrr segir er kopar unninn og hreinsaður í mörgum löndum um allan heim. Steyptar koparvörur álvera eru af ýmsum gerðum, allt eftir því hvers konar- hálfunnið efni á að vinna frekar. Kaþódisk rafgreiningar kopar er rafgreiningarhreinsað vara úr kopar. Fyrir notkun þarf að bræða það upp á nýtt og síðan steypa það í mismunandi „bræðsluvöruform“. Stöngin eru notuð til heitpressunar, koparhleifar eru notaðar til að rúlla koparplötum, stangir er hægt að nota til að rúlla koparstangir og koparstangir eru notaðar til að draga koparvíra. Stærðarbreytileiki rafgreiningarkopars ræðst af álverinu. Almennt séð er hann plötu-laga, með mál 1200mm * 900mm og þyngd 100-300kg.
Þvermál koparhleifa er venjulega 200 mm og lengdin er ekki meiri en 750 mm, svo hægt sé að setja þau í heitpressubox. Eftir almenna heitpressun þarf að draga koparhleifar (eða koparblokkir) í nauðsynlega stærð með því að nota fjölrása vírteiknivél, sem hægt er að pressa í koparplötur, koparplötur, koparræmur og koparþynnur. Eins og er eru næstum allir koparhleifar steyptir í samfellu. Almennt er heitvalsing framkvæmd frá 150 mm til 9 mm, fylgt eftir með kaldvalsingu.
Eftir heitvalsingu verða koparplötur að koparvírstöngum, sem þarf að steypa lárétt til að hafa oxíðlag á yfirborðinu. Nú er hægt að stöðugt steypa lóðrétt með upphengdri sög á búnaðinn til að skera þá í ákveðna lengd, en sú framkvæmd er sjaldan notuð eins og er.
Koparvírblank vísar til koparefnis sem er spólað í þvermál 6-35 mm (venjulega 9 mm), sem hægt er að draga til að búa til koparvír. Í nokkurn tíma var þyngd valsaðra koparvírþilja takmörkuð við 100 kg, sem er lotuþyngd koparplötu sem rúllað er í koparvírþil. Þannig að áður en koparvírinn er sendur í samfellda vírteiknivélina, ætti að nota bogsuðu til að sjóða diskana saman.
Núverandi framkvæmd er að bræða stöðugt rafgreiningarkopar í lóðréttum ofni og síðan, undir ströngu eftirliti með súrefnisstyrk, senda bráðna koparinn í stöðugt mótanlegt mót. Hráefnin sem myndast af moldinni eru síðan beint inn í heitvalsunarmylla með mörgum höfnum. Koparvíraeyðin sem fást á þennan hátt geta vegið nokkur tonn á plötu. Til þess að auðvelda síðari vírteikningu þarf að senda þessar koparvírstöflur í háhraða valsverksmiðju, sem framkvæmir þrepaglæðingu á valsuðu fínu koparvírstöngunum á hraða framleiðslulínunnar í gegnum mótstöðuhitun. Þessi aðferð kemur í stað fyrri lotuglæðingaraðferðar og hefur sýnt verulegan efnahagslegan ávinning, en hún krefst stöðugt hágæða-kopars.
3. Rafmagns- og varmaeiginleikar kopars
Kopar er ekki aðeins góður rafleiðari heldur einnig góður hitaleiðari. Staðallinn til að meta aðra leiðara er "International Standard for Annealed Copper" sem gefinn var út árið 1913 og segir að kopar hafi 100% leiðni.
4. Koparblendi með mikilli leiðni
Það eru mörg koparblendi og koparblendi með mikla leiðni, sem öll hafa sérstaka notkun í ýmsum gerðum afltækja. Flest frumefni hafa ákveðna leysni í kopar. Og þessi óleysanlegu efni hafa nánast engin áhrif á leiðni, og þeim er oft bætt við til að bæta vélrænni vinnslu og aðra eiginleika kopar með mikilli leiðni.
Hingað til er gagnlegasta álfelgur fyrir spennihönnuði silfurkopar. Að bæta silfri við hreinan kopar mun auka mýkingarhitastig þess verulega og hafa nánast engin áhrif á leiðni. Lágmarksmagn silfurs sem bætt er við almenna silfurkoparblendi er 0,01%, sem getur veitt nauðsynlegan vélrænan styrk fyrir koparvinda spenni, þolað skammhlaupskrafta sem myndast af ytri bilunum og skammhlaupum meðan á notkun stendur og bætt aðra vélræna eiginleika kopar, sérstaklega skriðþol. Ókosturinn við þetta efni er að eftir að silfur er bætt við eykst hörku þess, sem gerir það erfitt að vinda, þannig að notkun þess er takmörkuð við extra stóra spennubreyta sem krefjast afar mikils vélræns styrks.
Frekari upplýsingar um rafkopar, þar á meðal koparútdrátt og rafmagns- og vélræna eiginleika hans, er að finna í bæklingnum "High Conductivity Copper" sem gefinn er út af breska koparþróunarfélaginu. Fyrri lýsingar á kopar voru byggðar á þessum bæklingi.
5. Koparvindavír
Koparvírinn sem notaður er í spennivinda er næstum algjörlega rétthyrndur koparvír eða koparræmur með þversniði, í samræmi við Evrópustaðalinn EN13601:2002 „Copper and Copper Dielectric Gold, Copper Rod, and Copper Wire for General Electrical Use“. Auk þess að tilgreina kröfur um hreinleika, námundun, viðnám og stærðarmörk fyrir koparleiðara, listar viðauki einnig ráðlagðar stærðir. Vafningin úr kringlótt koparvír hefur lægri vinnulotu og lakari vélrænan stöðugleika samanborið við flata koparvírvinda. Kringlótt koparvír er almennt aðeins notaður í litlum dreifispennum með miðlungs spennu og hringvírinn er í formi enameled vír. Vafningar af sérstökum gerðum verða að vinda með hringlaga koparvír
