Přesnost výrobního procesu transformátorů jakožto základního zařízení pro přeměnu napětí, přenos energie a distribuci v energetickém systému přímo určuje technický výkon, provozní spolehlivost a náklady celého životního cyklu produktu. Kvalifikovaný transformátor musí projít několika klíčovými procesními kroky, včetně výroby železného jádra, navíjení cívky, montáže tělesa, ošetření sušením izolace a testování konečné montáže. Každý krok zahrnuje přísnou kontrolu kvality a vynikající provozní dovednosti.
Prvním procesem jádra při výrobě transformátorů je výroba železných jader. Železné jádro je kanál magnetického obvodu transformátoru, obvykle složený z plechů z křemíkové oceli s vysokou magnetickou vodivostí naskládaných dohromady. Jeho kvalita výroby přímo ovlivňuje klíčové technické ukazatele, jako je bez-ztráta zátěže a budící proud. Zpracování plechů s železným jádrem vyžaduje nejprve podélné a příčné řezání válcovaných plechů z křemíkové oceli a jejich řezání na navrženou velikost plechu. Během procesu řezání musí být přesně kontrolována výška a rozměrová přesnost otřepů, aby nedošlo k poškození izolační vrstvy na povrchu plechů z křemíkové oceli. U železného jádra velkých transformátorů je proces stohování obzvláště kritický. Operátoři musí naskládat plechy z křemíkové oceli střídavě podle schématu stohování, snížit magnetický odpor ve spojích pomocí postupného-postupu{8}}překrývání a jiných forem a zajistit svislost sloupu železného jádra a rovinnost třmenu pomocí speciálních přípravků. Současně je pravidelně kontrolována upínací síla pro kontrolu úrovně vibrací a hluku během provozu železného jádra. V posledních letech vedlo použití nových magnetických materiálů, jako jsou amorfní slitiny, a zavedení automatických stohovacích výrobních linek k rozvoji výroby železných jader směrem k nižším ztrátám a vyšším úrovním automatizace.
Vinutí cívky je dalším klíčovým faktorem, který určuje elektrický výkon a životnost transformátoru. Cívka je vyrobena navíjením elektromagnetických drátů ve specifické konstrukční formě, aby se dosáhlo konverze úrovně napětí a vedení proudu. Mezi běžné cívkové struktury patří válcové, spojité, spirálové a spletité typy. Různé typy transformátorů volí odpovídající schémata vinutí na základě jejich kapacity a úrovně napětí. Během procesu navíjení musí obsluha pomocí horizontálního nebo vertikálního navíjecího stroje těsně omotat elektromagnetický drát kolem navíjecí matrice podle navrženého počtu závitů a uspořádání. Současně je použito napínací zařízení pro zajištění těsnosti ve směru amplitudy a mezi každou vrstvou jsou zapuštěny izolační podložky pro vytvoření průchodu oleje pro odvod tepla. U velkých výkonových transformátorů je kvůli jejich různým typům, strukturám a velkým velikostem stále potřeba vinutí cívky ovládat ručně. Přemístění drátu, úprava bodu svařování a kontrola velikosti během procesu navíjení musí splňovat extrémně vysoké požadavky na přesnost. Kvalita svařování přímo souvisí s celkovým elektrickým výkonem vinutí. Pro tenčí ploché měděné dráty se obvykle používá přeplátované svařování a stříbrné měděné svařovací dráty, zatímco silnější dráty se svařují svařováním natupo. Všechny svařovací body musí splňovat standardy nízké odolnosti a vysoké mechanické pevnosti a polohy svařování musí být odstupňované, aby se zabránilo místnímu přehřátí. Poté, co je cívka navinuta a tvarována, musí také projít procesem lisování a sušení a zajistit, aby geometrické rozměry cívky vyhovovaly konstrukčním požadavkům prostřednictvím sušení konstantním tlakem a nastavením axiální výšky.
Montáž karoserie je proces spojování železných jader, cívek a dalších konstrukčních součástí do celku. Moderní výrobní procesy často využívají metodu integrální montáže, což znamená, že cívka je namontována na sloupek železného jádra bez naskládání železného třmenu na železné jádro. Poté, co je cívka na svém místě, je stohování železného třmenu dokončeno. Tato metoda pomáhá zajistit, aby výška každé cívky a axiální výška hlavní izolace odpovídaly konstrukčním požadavkům, čímž se zlepšuje zkratová-odolnost transformátoru. Během procesu montáže je stejně důležité připojení a svařování vodičů. Svařování olovem lze provádět různými metodami, jako je svařování fosforovou mědí a svařování tlakem za studena. Mezi nimi může svařování tlakem za studena účinně zajistit čistotu těla zařízení a potlačit výskyt částečného výboje, protože nevyžaduje vysokoteplotní ohřev a po svařování nevytváří kovový prášek. Po dokončení svařování je nutné všechny elektrické spojovací šrouby utáhnout pomocí režimu řízení utahovacího momentu, aby se přísně kontrolovala utahovací síla a utahovací moment a zajistila se dlouhodobá- spolehlivost.
Sušení izolace a vakuové ošetření jsou klíčové procesy, které určují životnost izolačních systémů transformátorů. Izolační materiál v těle transformátoru nevyhnutelně adsorbuje určité množství vlhkosti a plynu během výrobního procesu. Pokud není zcela odstraněna, voda spustí výboj pod vysokým elektrickým polem, postupně poškodí izolační výkon a urychlí stárnutí materiálu. V reakci na tento problém moderní výroba transformátorů obecně přijímá metodu vakuového sušení, která snižuje tlak prostředí vysáváním, podporuje přeměnu vlhkosti v jemných pórech izolačních materiálů na vodní páru a vypouští ji. Provelké transformátory 110kV a víceje proces sušení v plynné-fázi petrolejem široce používán kvůli jeho vlastnostem rovnoměrného ohřevu, důkladnému sušení a minimálnímu poškození izolačních materiálů. Tento proces využívá jako nosič tepla petrolej, a když pára kondenzuje na povrchu těla, uvolňuje velké množství tepelné energie, díky čemuž se tělo rovnoměrně zahřeje a dosáhne teploty asi 130 stupňů, což je mnohem vyšší účinek než tradiční sušení horkým vzduchem. Po vysušení musí být transformátor injektován přísně vyčištěným izolačním olejem ve vakuu. Vakuové vstřikování oleje může účinně zabránit vstupu vzduchu a vlhkosti do olejové nádrže, zabránit degradaci oleje a částečnému vybití. U vysokonapěťových transformátorů je třeba během procesu vstřikování oleje řídit parametry, jako je teplota oleje, rychlost vstřikování oleje a doba zdržení ve vakuu, a po vstřikování oleje by měla být poskytnuta dostatečná doba statického výboje, aby se usnadnil únik zbytkových plynů.
Důležitou součástí výrobního procesu transformátoru je také výroba olejových nádrží a dalších kovových konstrukčních součástí. Palivová nádrž zajišťuje nejen mechanickou ochranu železného jádra a cívky, ale sdílí také funkci odvodu tepla s izolačním olejem. Výroba palivových nádrží zahrnuje několik procesů, jako je řezání ocelového plechu, svařování, testování těsnosti a povrchová úprava. V procesu svařování se často používá automatické svařování pod tavidlem pro tupé svary ocelových plechů a různé typy drážek se vybírají podle tloušťky plechu, aby byla zajištěna kvalita svařování. Po dokončení svařování musí palivová nádrž projít tlakovou nebo tlakovou zkouškou těsnosti oleje, aby se zajistilo, že nedochází k úniku. Povrch palivové nádrže obvykle vyžaduje otryskání a nátěr, aby se zlepšila odolnost proti korozi a kvalita vzhledu. Výrobní proces palivových nádrží se v posledních letech vyvíjí směrem k jednotné úpravě po celkovém svařování s cílem zkrátit výrobní cyklus a snížit environmentální rizika.
S neustálým zlepšováním průmyslových standardů a zvyšující se poptávkou po kvalitě produktů ze strany uživatelů se kontrola kvality ve výrobním procesu transformátorů posunula od tradičního spoléhání se na backendovou kontrolu k úplné předběžné kontrole procesu. Od vstupu surovin až po dodávku hotových výrobků jsou klíčové procesy, jako je výroba železného jádra, navíjení cívek, montáž izolace, montáž karoserie a celková montáž, zahrnuty do bodů přísné kontroly kvality, aby bylo zajištěno, že každý článek je pod kontrolou. Během procesu navíjení cívky je neustále sledována kvalita svařování elektromagnetického drátu, přesnost zpracování izolačních částí a klíčové rozměry cívky, aby byla zajištěna konzistentnost a spolehlivost výkonu produktu. Současně se do systému výroby transformátorů postupně začleňují digitální a inteligentní technologie a aplikace nových technologií, jako je trojrozměrný inteligentní systém řízení výroby s jádrem vinutí železného jádra a online monitorovací systém, podporuje vývoj výroby transformátorů směrem k vyšší účinnosti a lepší kvalitě.
Stručně řečeno, výrobní proces transformátorů je systematické inženýrství zahrnující mezioborové znalosti, jako je věda o materiálech, mechanické zpracování, elektrotechnika a řízení kvality. Od přesného řezání a stohování plechů z křemíkové oceli, přes ruční navíjení a svařování svitků, od celkové montáže a připojení olova těla transformátoru až po vakuové sušení a ošetření izolačního systému vstřikováním oleje, úroveň každého procesu přímo ovlivňuje výkon a životnost hotového transformátoru. Hluboké porozumění konotacím a klíčovým bodům těchto výrobních procesů pomáhá nejen zlepšit úroveň návrhu produktů a řízení výroby, ale také pokládá pevný základ pro bezpečný, efektivní a-dlouhodobý provoz transformátorů v energetickém systému.
