Comment fabriquer des transformateurs immergés dans l'huile

La fabrication de transformateurs immergés dans l’huile est un processus industriel complexe qui nécessite des matériaux spéciaux, équipement, et un haut niveau d'expertise technique. En raison de l'implication de la haute tension, matériaux lourds, et les risques de sécurité tels que l'incendie, choc électrique, et les risques environnementaux, c'est définitivement pas un projet que des amateurs passionnés ou des ateliers familiaux je peux essayer.

Cependant, comprendre son processus de fabrication est très intéressant et précieux pour les ingénieurs, étudiants, et passionnés de technologie. Ce qui suit est un guide de fabrication détaillé étape par étape dans un environnement professionnel.

transformateurs immergés dans l'huile

Avertissement de sécurité critique principal

Haute tension mortelle: Les transformateurs fonctionnent à des tensions mortelles.

1.Phase 1: Assemblage du noyau de fer et de la bobine (“partie active”)

C'est le cœur du transformateur.

1.1Fabrication de noyaux de fer:

Matériel: Le noyau de fer est constitué de mince, tôles d'acier au silicium de haute qualité laminées ensemble (généralement avec une épaisseur de 0.23 mm à 0.35 mm). L'augmentation de la teneur en silicium augmente la résistance et réduit les pertes par courants de Foucault.

Coupe: Utilisez un laser CNC ou une machine d'estampage de moules pour couper avec précision des tôles d'acier au silicium dans la forme souhaitée (E, je, L, etc.).

Empilage et assemblage: Empilez et entrelacez soigneusement les tôles d'acier au silicium pour former les colonnes de noyau et les culasses magnétiques du noyau de fer.. La méthode d'épissage échelonnée est cruciale pour réduire la résistance magnétique au niveau du joint. Les plaques d'acier sont isolées avec une fine couche de revêtement pour bloquer davantage le chemin des courants de Foucault..

Serrage: Utilisez des pinces en acier robustes et des boulons isolés pour serrer fermement le noyau de fer assemblé, formant une structure mécanique rigide.

1.2Enroulement de bobine:

• Matériel: Le bobinage est en cuivre électrolytique résistant (ETP) ou aluminium, qui est sélectionné pour son excellente conductivité. Selon le niveau actuel, les conducteurs peuvent être des fils solides, fils torsadés, ou des bandes d'aluminium.
• Isolation: Les conducteurs sont isolés avec plusieurs couches de papier isolant, Papier Nomex, ou film de peinture synthétique. Placer des barrières isolantes cylindriques (en carton ou en matériaux synthétiques) entre basse tension (BT) et haute tension (HT) enroulements, ainsi qu'entre les enroulements et les noyaux de fer.
• Processus de bobinage: Utilisez une bobineuse contrôlée par ordinateur pour enrouler le bobinage sur un cylindre isolant. (squelette). Généralement, l'enroulement basse tension est enroulé en premier pour le rapprocher du noyau de fer. L'enroulement haute tension est enroulé à l'extérieur de l'enroulement basse tension, laissant un espace d'isolation suffisant (radial et axial) entre les deux. Tension précise, nombre de couches, et la position sont cruciaux pour les performances électriques et la résistance aux courts-circuits des transformateurs.

1.3Assemblage du noyau de fer et de la bobine:

Insérez soigneusement la bobine terminée dans le pilier central du noyau de fer.

Assemblez ensuite la culasse magnétique supérieure du noyau de fer pour compléter le circuit magnétique.

Menez toutes les pistes (changeur de prise, fils de douille) et connectez-les de manière fiable.

1.4Séchage et imprégnation:

L'ensemble de la bobine à noyau de fer (maintenant appelé le “partie active”) est placé dans une grande étuve à vide.

Chauffez-le à haute température (par exemple. 110-115 °C) sous vide profond. Ce processus peut éliminer toute l'humidité des matériaux isolants solides (papier, carton).

Dans certains processus, l'ensemble est ensuite immergé dans de l'eau chaude, huile dégazée sous vide pour garantir que tous les espaces d'air sont remplis d'huile avant qu'elle ne pénètre dans le réservoir d'huile principal.

2.Phase 2: Fabrication de réservoirs de carburant

2.1Le réservoir d'huile est le corps et la coque de protection du transformateur.

• Matériaux et construction: Le réservoir de carburant principal est soudé à partir de plaques d'acier laminées. Il doit avoir une résistance mécanique suffisante pour supporter un poids énorme et résister à la pression de défaillance interne..
• Radiateurs/ailettes: Les radiateurs sont fixés au réservoir de carburant par soudage ou par boulonnage pour augmenter la surface de dissipation thermique.. Ces radiateurs sont généralement conçus pour être amovibles pour faciliter le transport et l'entretien..
• Accessoires et support de montage: Il y a des brides et des bases de soudage sur le réservoir de carburant pour installer les composants suivants:
• Manche: Isolant creux en céramique ou composite utilisé pour faire sortir les connexions électriques du réservoir d'huile.

2.2Réservoir de stockage d'huile (vase d'expansion): un petit réservoir d'huile indépendant installé au-dessus du réservoir d'huile principal pour s'adapter à l'expansion et à la contraction de l'huile dues aux changements de température.

• Relais de gaz: un dispositif de sécurité installé sur le pipeline entre le réservoir de pétrole principal et le réservoir de stockage de pétrole. Utilisé pour détecter les gaz générés par les arcs internes.
• Soupape de surpression: un diaphragme qui se rompt en cas de dysfonctionnement interne grave pour relâcher la pression et empêcher l'éclatement du réservoir de carburant.
• Autres composants: dispositif de décompression, thermomètre, vanne d'échantillonnage d'huile, etc..

3.Phase trois: Traitement de l'huile

L'huile de transformateur sert à la fois d'agent isolant et d'agent de refroidissement.

Type d'huile: L'huile minérale est la plus courante, mais pour des applications spéciales telles que des exigences élevées en matière de sécurité incendie, des esters synthétiques ou des huiles de silicone peuvent être utilisés.

Purification: Une nouvelle huile est envisagée “impur” selon les normes des transformateurs. Il doit être traité à travers des filtres à huile et des machines de dégazage sous vide pour éliminer les particules., gaz dissous, et surtout, toute trace d'humidité. L'huile doit atteindre un niveau très élevé “tension de claquage” (les nouveaux transformateurs nécessitent généralement>60 kV).

4.Scène 4: Assemblage final, graissage, et tests

4.1 Assemblage final:

Soulever la partie active séchée dans le réservoir de carburant principal préparé.

Serrez et scellez les boulons du couvercle de la boîte avec des joints d'étanchéité.

Installer tous les accessoires (enveloppe, réservoir de stockage d'huile, relais à gaz, etc.).

4.2 Injection d'huile sous vide:

Utilisez une pompe à vide haute puissance pour évacuer l'ensemble du transformateur assemblé pendant 24-48 heures pour éliminer tout l'air du réservoir d'huile et de l'isolation solide.

Injecter lentement traité, sec, et réchauffer l'huile dans le réservoir d'huile par le bas tout en maintenant un état de vide. Cela garantit qu'il n'y a pas d'air résiduel à l'intérieur.

5.Essai (selon les normes internationales telles que la CEI 60076):

• Test de rapport variable: Vérifier le rapport de spires entre les enroulements haute et basse tension.
• Test de résistance d'enroulement: mesurer la résistance CC de l'enroulement.
• Résistance d'isolation (ET) et indice de polarisation (PI) essai: Vérifier l'état de l'isolation.
• Aucune perte de charge (perte de fer) test: mesure la perte de puissance d'un transformateur lorsqu'il est sous tension mais pas sous charge.
• Perte de charge (impédance) test: mesure la perte de puissance de l'enroulement lorsqu'un courant le traverse, principalement une perte de résistance.
• Test de tension induite: Appliquer une surtension haute fréquence pour tester l'intégrité de l'isolation entre spires et de l'isolation principale.
• Test de tenue à la tension externe: Appliquez une tension alternative élevée entre chaque enroulement et la terre pour tester l'isolation principale..
• Tension de claquage de l'huile (BDV) test: retester l'échantillon d'huile pour s'assurer que sa rigidité diélectrique reste élevée après l'injection d'huile.
• Analyse des gaz dissous (DGA): Prélever un échantillon d'huile pour analyse afin d'établir une valeur de référence de référence pour un entretien futur..

Après avoir réussi tous les tests, le transformateur est prêt à être expédié et installé.

Résumé des documents clés

L'ensemble de ce processus garantit que le produit final est fiable, efficace, et un équipement électrique durable qui peut fonctionner pendant des décennies.

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