Ως βασικός εξοπλισμός για τη μετατροπή τάσης, τη μετάδοση ισχύος και τη διανομή στο σύστημα ισχύος, η ακρίβεια της διαδικασίας κατασκευής των μετασχηματιστών καθορίζει άμεσα την τεχνική απόδοση, τη λειτουργική αξιοπιστία και το κόστος πλήρους κύκλου ζωής του προϊόντος. Ένας πιστοποιημένος μετασχηματιστής πρέπει να περάσει από πολλά βασικά βήματα της διαδικασίας, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής πυρήνα σιδήρου, της περιέλιξης του πηνίου, της συναρμολόγησης του αμαξώματος, της επεξεργασίας στεγνώματος της μόνωσης και της τελικής δοκιμής συναρμολόγησης. Κάθε βήμα περιλαμβάνει αυστηρό έλεγχο ποιότητας και εξαιρετικές επιχειρησιακές δεξιότητες.
Η πρώτη διαδικασία πυρήνα στην κατασκευή μετασχηματιστών είναι η παραγωγή πυρήνων σιδήρου. Ο σιδερένιος πυρήνας είναι το κανάλι μαγνητικού κυκλώματος ενός μετασχηματιστή, που συνήθως αποτελείται από φύλλα πυριτίου υψηλής μαγνητικής αγωγιμότητας στοιβαγμένα μεταξύ τους. Η ποιότητα κατασκευής του επηρεάζει άμεσα βασικούς τεχνικούς δείκτες όπως η μη-απώλεια φορτίου και το ρεύμα διέγερσης. Η επεξεργασία των φύλλων πυρήνα σιδήρου απαιτεί πρώτα τη διαμήκη και εγκάρσια κοπή των ελασμένων φύλλων από χάλυβα πυριτίου, κόβοντάς τα στο σχεδιασμένο μέγεθος φύλλου. Κατά τη διαδικασία κοπής, το ύψος και η ακρίβεια των διαστάσεων των γρεζιών πρέπει να ελέγχονται αυστηρά για να αποφευχθεί η ζημιά στο μονωτικό στρώμα στην επιφάνεια των φύλλων από χάλυβα πυριτίου. Για τον σιδερένιο πυρήνα μεγάλων μετασχηματιστών, η διαδικασία στοίβαξης είναι ιδιαίτερα κρίσιμη. Οι χειριστές πρέπει να στοιβάζουν τα φύλλα πυριτίου με κλιμακωτό τρόπο σύμφωνα με το διάγραμμα στοίβαξης, να μειώνουν τη μαγνητική αντίσταση στις αρθρώσεις χρησιμοποιώντας-βήμα-επικάλυψη και άλλες μορφές και να διασφαλίζουν την κατακόρυφη θέση της στήλης του πυρήνα του σιδήρου και την επιπεδότητα του ζυγού μέσω ειδικών εξαρτημάτων. Ταυτόχρονα, η δύναμη σύσφιξης ελέγχεται τακτικά για τον έλεγχο των επιπέδων κραδασμών και θορύβου κατά τη λειτουργία του πυρήνα σιδήρου. Τα τελευταία χρόνια, η εφαρμογή νέων μαγνητικών υλικών όπως τα άμορφα κράματα και η εισαγωγή γραμμών παραγωγής αυτόματης στοίβαξης έχουν οδηγήσει στην ανάπτυξη της κατασκευής πυρήνων σιδήρου προς χαμηλότερες απώλειες και υψηλότερα επίπεδα αυτοματισμού.
Η περιέλιξη του πηνίου είναι ένας άλλος βασικός παράγοντας που καθορίζει την ηλεκτρική απόδοση και τη διάρκεια ζωής του μετασχηματιστή. Ένα πηνίο κατασκευάζεται με περιέλιξη ηλεκτρομαγνητικών καλωδίων σε συγκεκριμένη δομική μορφή για να επιτευχθεί μετατροπή επιπέδου τάσης και αγωγιμότητα ρεύματος. Οι κοινές δομές πηνίου περιλαμβάνουν κυλινδρικούς, συνεχείς, σπειροειδείς και μπερδεμένους τύπους. Διαφορετικοί τύποι μετασχηματιστών επιλέγουν τα αντίστοιχα σχήματα περιέλιξης με βάση τη χωρητικότητά τους και το επίπεδο τάσης. Κατά τη διαδικασία περιέλιξης, ο χειριστής πρέπει να χρησιμοποιήσει μια μηχανή οριζόντιας ή κάθετης περιέλιξης για να τυλίξει σφιχτά το ηλεκτρομαγνητικό σύρμα γύρω από τη μήτρα περιέλιξης σύμφωνα με τον σχεδιασμένο αριθμό στροφών και διάταξης. Ταυτόχρονα, χρησιμοποιείται μια συσκευή τάνυσης για τη διασφάλιση της στεγανότητας στην κατεύθυνση του πλάτους και τα μονωτικά επιθέματα ενσωματώνονται μεταξύ κάθε στρώματος για να σχηματίσουν μια δίοδο λαδιού απαγωγής θερμότητας. Για μεγάλους μετασχηματιστές ισχύος, λόγω των διαφορετικών τύπων, δομών και μεγάλων μεγεθών τους, η περιέλιξη του πηνίου εξακολουθεί να χρειάζεται χειροκίνητη λειτουργία. Η μεταφορά σύρματος, η επεξεργασία του σημείου συγκόλλησης και ο έλεγχος μεγέθους κατά τη διαδικασία περιέλιξης πρέπει να πληρούν εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις ακρίβειας. Η ποιότητα της συγκόλλησης σχετίζεται άμεσα με τη συνολική ηλεκτρική απόδοση της περιέλιξης. Για λεπτότερα επίπεδα χάλκινα σύρματα, συνήθως χρησιμοποιούνται συγκόλληση με πέδιλο και ράβδοι συγκόλλησης χαλκού αργύρου, ενώ τα παχύτερα σύρματα συγκολλούνται με συγκόλληση άκρου. Όλα τα σημεία συγκόλλησης πρέπει να πληρούν τα πρότυπα χαμηλής αντίστασης και υψηλής μηχανικής αντοχής και οι θέσεις συγκόλλησης πρέπει να κλιμακώνονται για να αποφευχθεί η τοπική υπερθέρμανση. Αφού τυλιχτεί και σχηματιστεί το πηνίο, πρέπει επίσης να περάσει από τη διαδικασία διαμόρφωσης συμπίεσης και ξήρανσης και να διασφαλίσει ότι οι γεωμετρικές διαστάσεις του πηνίου πληρούν τις απαιτήσεις σχεδιασμού μέσω στεγνώματος σταθερής πίεσης και αξονικής ρύθμισης ύψους.
Η συναρμολόγηση αμαξώματος είναι η διαδικασία συνδυασμού πυρήνων σιδήρου, πηνίων και άλλων δομικών στοιχείων σε ένα σύνολο. Οι σύγχρονες διαδικασίες παραγωγής συχνά υιοθετούν τη μέθοδο ενσωματωμένης συναρμολόγησης, που σημαίνει ότι το πηνίο συναρμολογείται στη στήλη του πυρήνα του σιδήρου χωρίς να στοιβάζεται ο σιδερένιος ζυγός πάνω από τον πυρήνα του σιδήρου. Αφού τοποθετηθεί το πηνίο, ολοκληρώνεται η στοίβαξη του σιδερένιου ζυγού. Αυτή η μέθοδος βοηθά να διασφαλιστεί ότι το ύψος κάθε πηνίου και το αξονικό ύψος της κύριας μόνωσης πληρούν τις απαιτήσεις σχεδιασμού, βελτιώνοντας έτσι την αντίσταση βραχυκυκλώματος του μετασχηματιστή. Κατά τη διαδικασία συναρμολόγησης, η σύνδεση και η συγκόλληση των καλωδίων είναι εξίσου κρίσιμες. Η συγκόλληση μολύβδου μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους όπως η συγκόλληση με χαλκό φωσφόρου και η συγκόλληση με ψυχρή πίεση. Μεταξύ αυτών, η συγκόλληση ψυχρής πίεσης μπορεί να εξασφαλίσει αποτελεσματικά την καθαριότητα του σώματος της συσκευής και να καταστείλει την εμφάνιση μερικής εκφόρτισης επειδή δεν απαιτεί θέρμανση σε υψηλή θερμοκρασία και δεν παράγει μεταλλική σκόνη μετά τη συγκόλληση. Μετά την ολοκλήρωση της συγκόλλησης, όλα τα μπουλόνια ηλεκτρικής σύνδεσης πρέπει να σφίγγονται χρησιμοποιώντας τη λειτουργία διαχείρισης ροπής για να ελέγχεται αυστηρά η δύναμη και η ροπή σύσφιξης, διασφαλίζοντας μακροπρόθεσμη- αξιοπιστία.
Το στέγνωμα της μόνωσης και η επεξεργασία υπό κενό είναι βασικές διαδικασίες που καθορίζουν τη διάρκεια ζωής των συστημάτων μόνωσης μετασχηματιστών. Το μονωτικό υλικό στο σώμα του μετασχηματιστή απορροφά αναπόφευκτα μια ορισμένη ποσότητα υγρασίας και αερίου κατά τη διαδικασία κατασκευής. Εάν δεν αφαιρεθεί πλήρως, το νερό θα προκαλέσει εκκένωση κάτω από υψηλά ηλεκτρικά πεδία, καταστρέφοντας σταδιακά την απόδοση της μόνωσης και επιταχύνοντας τη γήρανση του υλικού. Ως απάντηση σε αυτό το ζήτημα, η σύγχρονη κατασκευή μετασχηματιστών υιοθετεί γενικά τη μέθοδο ξήρανσης υπό κενό, η οποία μειώνει την περιβαλλοντική πίεση με την ηλεκτρική σκούπα, προωθεί τη μετατροπή της υγρασίας στους λεπτούς πόρους των μονωτικών υλικών σε υδρατμούς και την εκκενώνει. Γιαμεγάλοι μετασχηματιστές 110kV και άνω, η διαδικασία ξήρανσης με αέριο κηροζίνης-χρησιμοποιείται ευρέως λόγω των χαρακτηριστικών της ομοιόμορφης θέρμανσης, επιμελούς ξήρανσης και ελάχιστης ζημιάς στα μονωτικά υλικά. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί ατμό κηροζίνης ως φορέα θερμότητας και όταν ο ατμός συμπυκνώνεται στην επιφάνεια του σώματος, απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα θερμικής ενέργειας, καθιστώντας το σώμα ομοιόμορφα θερμαινόμενο και φθάνοντας σε θερμοκρασία περίπου 130 βαθμούς, η οποία είναι πολύ υψηλότερη από την επίδραση της παραδοσιακής ξήρανσης με ζεστό αέρα. Μετά την ξήρανση, ο μετασχηματιστής πρέπει να εγχυθεί με αυστηρά καθαρισμένο μονωτικό λάδι υπό συνθήκες κενού. Η έγχυση λαδιού υπό κενό μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά την είσοδο αέρα και υγρασίας στη δεξαμενή λαδιού, να αποτρέψει την υποβάθμιση του λαδιού και τη μερική εκφόρτιση. Για μετασχηματιστές υψηλής τάσης, παράμετροι όπως η θερμοκρασία λαδιού, η ταχύτητα έγχυσης λαδιού και ο χρόνος διατήρησης στο κενό πρέπει να ελέγχονται κατά τη διαδικασία έγχυσης λαδιού και θα πρέπει να δίνεται επαρκής χρόνος στατικής εκφόρτισης μετά την έγχυση λαδιού για να διευκολυνθεί η διαφυγή των υπολειμματικών αερίων.
Η κατασκευή δεξαμενών λαδιού και άλλων μεταλλικών δομικών στοιχείων αποτελεί επίσης σημαντικό μέρος της διαδικασίας κατασκευής μετασχηματιστών. Η δεξαμενή καυσίμου όχι μόνο παρέχει μηχανική προστασία για τον πυρήνα και το πηνίο σιδήρου, αλλά μοιράζεται επίσης τη λειτουργία απαγωγής θερμότητας με το μονωτικό λάδι. Η κατασκευή δεξαμενών καυσίμου περιλαμβάνει πολλαπλές διεργασίες όπως κοπή χαλύβδινων πλακών, διαμόρφωση συγκόλλησης, δοκιμή διαρροών και επεξεργασία επιφανειών. Στη διαδικασία συγκόλλησης, η αυτόματη συγκόλληση με βυθισμένο τόξο χρησιμοποιείται συχνά για συγκολλήσεις άκρων από χάλυβα και διαφορετικοί τύποι αυλακώσεων επιλέγονται ανάλογα με το πάχος της πλάκας για να διασφαλιστεί η ποιότητα της συγκόλλησης. Μετά την ολοκλήρωση της συγκόλλησης, η δεξαμενή καυσίμου πρέπει να υποβληθεί σε δοκιμή διαρροής πίεσης ή πίεσης λαδιού για να διασφαλιστεί ότι δεν υπάρχει διαρροή. Η επιφάνεια της δεξαμενής καυσίμου συνήθως απαιτεί αμμοβολή και βαφή για τη βελτίωση της αντοχής στη διάβρωση και της ποιότητας εμφάνισης. Τα τελευταία χρόνια, η διαδικασία κατασκευής δεξαμενών καυσίμων εξελίσσεται προς ενιαία επεξεργασία μετά τη συνολική συγκόλληση, προκειμένου να συντομευτεί ο κύκλος παραγωγής και να μειωθούν οι περιβαλλοντικοί κίνδυνοι.
Με τη συνεχή βελτίωση των βιομηχανικών προτύπων και την αυξανόμενη ζήτηση για ποιότητα προϊόντων από τους χρήστες, ο ποιοτικός έλεγχος στη διαδικασία κατασκευής των μετασχηματιστών έχει μετατοπιστεί από την παραδοσιακή εξάρτηση από την επιθεώρηση backend στον πλήρη προέλεγχο της διαδικασίας. Από την είσοδο των πρώτων υλών έως την παράδοση των τελικών προϊόντων, βασικές διεργασίες όπως η παραγωγή πυρήνων σιδήρου, η περιέλιξη του πηνίου, η συναρμολόγηση μόνωσης, η συναρμολόγηση αμαξώματος και η συνολική συναρμολόγηση περιλαμβάνονται όλα σε αυστηρά σημεία ποιοτικού ελέγχου για να διασφαλιστεί ότι κάθε σύνδεσμος είναι υπό έλεγχο. Κατά τη διαδικασία περιέλιξης του πηνίου, η ποιότητα συγκόλλησης του ηλεκτρομαγνητικού σύρματος, η ακρίβεια επεξεργασίας των εξαρτημάτων μόνωσης και οι βασικές διαστάσεις του πηνίου παρακολουθούνται συνεχώς για να διασφαλιστεί η συνέπεια και η αξιοπιστία της απόδοσης του προϊόντος. Ταυτόχρονα, οι ψηφιακές και ευφυείς τεχνολογίες ενσωματώνονται σταδιακά στο σύστημα κατασκευής μετασχηματιστών και η εφαρμογή νέων τεχνολογιών όπως το σύστημα κατασκευής έξυπνου ελέγχου πλήρους διεργασίας πλήρους διεργασίας πυρήνα σιδήρου περιέλιξης και το σύστημα ηλεκτρονικής παρακολούθησης προωθούν την ανάπτυξη της κατασκευής μετασχηματιστών προς υψηλότερη απόδοση και καλύτερη ποιότητα.
Συνοπτικά, η διαδικασία κατασκευής των μετασχηματιστών είναι μια συστηματική μηχανική που περιλαμβάνει διεπιστημονικές γνώσεις όπως η επιστήμη των υλικών, η μηχανική επεξεργασία, η ηλεκτρική μηχανική και η διαχείριση ποιότητας. Από κοπή ακριβείας και στοίβαξη φύλλων πυριτίου χάλυβα, χειροκίνητη περιέλιξη και συγκόλληση πηνίων, από τη συνολική συναρμολόγηση και σύνδεση μολύβδου του σώματος του μετασχηματιστή, μέχρι το στέγνωμα υπό κενό και την έγχυση λαδιού του συστήματος μόνωσης, το επίπεδο κάθε διαδικασίας επηρεάζει άμεσα την απόδοση και τη διάρκεια ζωής του τελικού μετασχηματιστή. Η βαθιά κατανόηση των σημασιών και των βασικών σημείων αυτών των διαδικασιών παραγωγής όχι μόνο συμβάλλει στη βελτίωση του σχεδιασμού του προϊόντος και των επιπέδων διαχείρισης παραγωγής, αλλά επίσης θέτει μια γερή βάση για την ασφαλή, αποτελεσματική και μακροπρόθεσμη-λειτουργία των μετασχηματιστών στο σύστημα ισχύος.
