Negli avvolgimenti dei trasformatori elettrici, non sempre un singolo conduttore rappresenta la soluzione più efficiente per gestire correnti elevate o geometrie complesse. I conduttori binati e trinati, ottenuti accoppiando due o tre fili isolati tra loro, offrono un’alternativa progettuale che consente di distribuire meglio la corrente e ottimizzare l’ingombro dell’avvolgimento. In questo articolo vediamo che cosa sono, quando conviene utilizzarli e quali materiali isolanti vengono impiegati nella loro realizzazione.
Che cosa sono i conduttori binati e trinati
Differenza tra conduttore singolo, binato e trinato
Un conduttore singolo è costituito da un unico filo o da un’unica piattina isolata, utilizzato per realizzare l’avvolgimento di un trasformatore o di un’altra macchina elettrica. Un conduttore binato, invece, è ottenuto accoppiando due conduttori isolati singolarmente, che vengono poi ricoperti insieme da un ulteriore strato isolante comune, in modo da formare un unico elemento da avvolgere. Il conduttore trinato segue la stessa logica costruttiva, ma prevede l’accoppiamento di tre conduttori isolati anziché due.
Questa configurazione non va confusa con il semplice avvolgimento parallelo di più fili separati: nei conduttori binati e trinati, l’accoppiamento avviene a monte del processo di ricopertura, in modo che i singoli conduttori mantengano una posizione relativa costante e stabile lungo tutto lo sviluppo dell’avvolgimento, garantendo una distribuzione più uniforme della corrente tra i fili accoppiati.
Perché usare conduttori accoppiati negli avvolgimenti
Distribuzione della corrente, ingombro e geometria dell’avvolgimento
L’impiego di conduttori binati e trinati risponde a esigenze progettuali precise. Quando la corrente da gestire in un avvolgimento è elevata, l’alternativa a un singolo conduttore di grande sezione è spesso l’utilizzo di più conduttori di sezione minore posti in parallelo. Accoppiare questi conduttori fin dalla fase di ricopertura, anziché avvolgerli separatamente, permette di mantenere costante la loro posizione relativa, riducendo il rischio di squilibri nella distribuzione della corrente tra i fili paralleli, un fenomeno che in caso contrario potrebbe generare un riscaldamento non uniforme dell’avvolgimento.
Dal punto di vista dell’ingombro, i conduttori binati e trinati consentono inoltre di ottimizzare il fattore di riempimento della cava o della bobina, poiché la geometria dei fili accoppiati può essere studiata per adattarsi meglio allo spazio disponibile rispetto a più conduttori singoli avvolti in modo indipendente, semplificando al contempo le operazioni di posa in fase di produzione.
Applicazioni nei trasformatori elettrici
Trasformatori a secco, in olio e applicazioni industriali
I conduttori binati e trinati trovano il loro impiego principale negli avvolgimenti dei trasformatori elettrici, sia di tipo a secco sia a bagno d’olio, dove le correnti in gioco e le geometrie degli avvolgimenti spesso richiedono soluzioni più articolate rispetto al singolo conduttore. Nei trasformatori a secco, l’uso di conduttori accoppiati contribuisce a una migliore gestione termica dell’avvolgimento, mentre nei trasformatori a bagno d’olio la configurazione binata o trinata si adatta bene alle geometrie compatte richieste da alcune tipologie costruttive.
Oltre ai trasformatori, questi conduttori sono impiegati anche in bobine per reattanze ed elettromagneti e, più in generale, in tutte le applicazioni industriali dove è necessario gestire correnti elevate mantenendo un ingombro dell’avvolgimento contenuto e una distribuzione di corrente uniforme tra i conduttori accoppiati.
Materiali isolanti utilizzabili
Carta Kraft, carta aramidica, poliestere e sistemi combinati
La ricopertura isolante dei conduttori binati e trinati può essere realizzata con diversi materiali, scelti in funzione della classe termica richiesta dall’applicazione. La carta Kraft è una delle soluzioni più diffuse per i trasformatori a bagno d’olio, grazie alla sua compatibilità con l’olio isolante e a un costo contenuto, con classi termiche generalmente comprese tra 105 °C e 120 °C.
Per applicazioni che richiedono classi termiche superiori si ricorre invece a materiali come la carta aramidica, tipo Nomex, che consente di raggiungere una classe termica di 180 °C, oppure al poliestere, con classe termica intorno ai 155 °C, entrambi utilizzati prevalentemente nei trasformatori a secco. In alcuni casi è possibile impiegare anche sistemi isolanti combinati, che uniscono diversi materiali per bilanciare prestazioni termiche, elettriche e meccaniche in funzione delle specifiche esigenze del progetto.
Vantaggi tecnici dei conduttori binati e trinati
Regolarità dell’avvolgimento, compattezza e gestione delle sezioni
Uno dei principali vantaggi tecnici offerti dai conduttori binati e trinati è la regolarità dell’avvolgimento che consentono di ottenere. Poiché i conduttori accoppiati mantengono una geometria costante lungo tutto il loro sviluppo, la posa in macchina risulta più prevedibile e uniforme rispetto a quella di più fili singoli avvolti in parallelo, con un beneficio diretto sulla qualità costruttiva del componente finito.
La compattezza è un altro vantaggio rilevante: a parità di sezione complessiva, un conduttore binato o trinato può occupare uno spazio più ordinato rispetto a conduttori singoli distinti, facilitando il raggiungimento di un fattore di riempimento più elevato nella cava o nella bobina. Infine, la possibilità di gestire sezioni complessive elevate attraverso l’accoppiamento di conduttori di sezione minore offre maggiore flessibilità progettuale, consentendo di bilanciare le esigenze elettriche con i vincoli meccanici e dimensionali dell’avvolgimento.
Aspetti progettuali da valutare
Corrente, tensione, classe termica e compatibilità con il sistema isolante
La scelta di ricorrere a conduttori binati o trinati in un progetto di avvolgimento parte dalla valutazione della corrente nominale da gestire e dalla conseguente sezione complessiva necessaria, confrontando i benefici dell’accoppiamento rispetto all’utilizzo di un conduttore singolo di sezione equivalente. Anche il livello di tensione dell’applicazione incide sulla scelta, poiché condiziona lo spessore e il tipo di isolamento più adatto tra i materiali disponibili.
La classe termica richiesta dal progetto è un altro parametro determinante, così come la compatibilità del sistema isolante scelto con gli altri materiali dell’avvolgimento e con eventuali processi successivi, come l’impregnazione con resine o l’immersione in olio isolante nel caso dei trasformatori a bagno d’olio. Una valutazione attenta di questi aspetti consente di individuare la configurazione di conduttore più adatta a garantire affidabilità e durata dell’avvolgimento nel tempo.
Controlli dimensionali e produttivi
Allineamento, uniformità della ricopertura e tracciabilità del lotto
Dal punto di vista produttivo, la realizzazione di conduttori binati e trinati richiede un controllo accurato dell’allineamento tra i conduttori accoppiati, per garantire che la posizione relativa dei fili rimanga costante lungo tutto lo sviluppo del prodotto. L’uniformità della ricopertura isolante applicata sull’insieme dei conduttori accoppiati è altrettanto importante, poiché eventuali irregolarità potrebbero compromettere la tenuta dielettrica o la regolarità geometrica del conduttore finito.
Un ultimo aspetto riguarda la tracciabilità del lotto di produzione, un elemento che assume particolare rilevanza per i clienti industriali che devono garantire, a loro volta, la qualità e la conformità dei trasformatori e delle macchine elettriche in cui questi conduttori vengono impiegati, anche a distanza di tempo dalla fornitura.
Conduttori binati e trinati L.Pi.Emme
L.Pi.Emme realizza conduttori binati e trinati con ricopertura in carta Kraft, carta aramidica tipo Nomex o poliestere, per rispondere a esigenze di classe termica comprese tra 105 °C e 180 °C a seconda del materiale isolante scelto. La gamma comprende sia fili, con diametri a partire da 1 mm, sia piattine, con spessori da 1 a 6 mm e larghezze da 4 a 16 mm, per adattarsi alle diverse geometrie di avvolgimento richieste dai progetti di trasformatori a secco, trasformatori a bagno d’olio, reattanze ed elettromagneti. Questa gamma di soluzioni consente a L.Pi.Emme di supportare i produttori di trasformatori e macchine elettriche che necessitano di conduttori accoppiati affidabili, in grado di garantire regolarità dell’avvolgimento e distribuzione uniforme della corrente anche nelle applicazioni industriali più esigenti.
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