Transformatorenwerk Nürnberg: Ein Fahrzeugtransformator entsteht

Die Fertigung eines Fahrzeugtransformators verlangt nach Know-how, Präzision und einem reibungslosen Prozess. Schließlich ist eine Vielzahl von Fertigungsschritten notwendig, um aus den Rohmaterialien einen leistungsfähigen Fahrzeugtransformator entstehen zu lassen. Unsere „Traction Transformer Teams“ aus den Bereichen Verarbeitung, Fertigung, Wicklung, Montage und Prüfung sorgen dafür, dass bei jedem Schritt maximale Qualität erreicht wird.

Engineering

Für die Berechnung der Transformatoren steht eine eigens dafür entwickelte Software zur Verfügung. Diese Software unterliegt einem kontinuierlichen Abgleich zwischen den im Prüffeld gemessenen und den vorher errechneten Werten. Die Konstruktion bzw. Modellerstellung erfolgt vollständig mit einem 3D-CAD System. Die Konstruktionsdaten stehen anschließend auch für die Einbindung in das Gesamtsystem sowie zur Prüfung der mechanischen Schnittstellen zur Verfügung. Bei Bedarf werden spezielle Kunden- und Systemanforderungen auch gemeinsam mit Siemens-internen und externen Fachleuten von Universitäten und Hochschulen gelöst.

Fertigung

In der Fertigung in Nürnberg ist der komplette Materialfluss, vom Wareneingang bis zum Versand, durchlaufoptimiert organisiert. So schließen alle Prozesse nahtlos aneinander an. Kernprozesse wie die Kern- und Wicklungsherstellung, die Vor- und Endmontage sowie die Prüfung und das Versandfertigmachen werden auf dafür eingerichteten Fertigungslinien von eigenen Mitarbeitern ausgeführt. Alle Mitarbeiter sind sehr gut ausgebildet, erfahren und hochmotiviert. Der Facharbeiteranteil beträgt über 90 %. Alle Prozesse unterliegen einer ständigen Qualitätsprüfung. Dies stellt sicher, dass jeder Transformator gemäß den Vorgaben gefertigt und nach dem Prüfablaufplan getestet wird.

Trafoblechverarbeitung

Einer der ersten Fertigungsschritte ist die Trafoblechverarbeitung. Im Bereich Groß- und Bahntransformatoren verarbeiten wir jährlich ca. 7.000 t Kernblech. Das Rohmaterial für den Kern der Transformatoren wird in Rollen und in der Breite bereits geschnitten angeliefert. Anschließend stanzt eine Stanzmaschine das Blech entsprechend des zweischenkligen Kerndesigns auf Maß. Im nächsten Schritt werden Schenkel und Joche automatisch zu einem kompletten Kernpaket zusammengelegt.

Kernfertigung

Nach der Schichtung der Kernbleche wird das Blechpaket vor dem Aufbringen der Wicklung bandagiert.

Wickeln

Das Transformatorenwerk fertigt nur noch Röhrenwicklungen: je nach Projektanforderungen als Lagen-Lagenwicklung bzw. als Lagen-Spulenwicklung. Im Bereich Groß- und Bahntransformatoren verarbeiten wir jährlich ca. 3.500 t Kupfer. Wir setzen hierbei verschiedene Leiterformen wie z. B. Rund -, Flach- und Drillleiter ein. Als Isoliermaterialien kommen Nomex-, Insuldur- und Isolierpapier zum Einsatz.

Pressen und Trocknen der Wicklung

Da die Wicklung nach der Fertigung anstrebt durch ihre eigene Elastizität zurück in natürliche Form zu kommen, muss sie je nach Ausführung nicht bzw. kalt oder warm gepresst werden. Dies ist notwendig, um die Wicklungshöhe bei der Montage einzuhalten. Falls eine Warmpressung erforderlich ist, werden die Wicklungen zusätzlich in einem Umluftofen getrocknet.

Aktivteil

Nach dem Einsetzen des Jochs montiert unser Fachteam die oberen Pressträger sowie die Zugstangen für die Wicklungspressung. Damit ist der Aktivteil komplettiert. Der Anschluss der Wicklungsausleitungen mit den Durchführungen erfolgt im liegenden Zustand. Normalerweise geschieht dies durch Anwendung der Quetschtechnik. Nur in Ausnahmefällen werden Verbindungen hart gelötet.

Einbau Aktivteil

Nach der Trocknung des Aktivteils und der Vorbereitung des Kessels (z. B. Anbau der Pumpen, Durchführungen und Überwachungsgeräte) „verheiraten" wir beide Komponenten miteinander. Das bedeutet: Das Team setzt den Aktivteil in den Kessel ein und schließt ihn sowohl mechanisch als auch elektrisch an. Zusätzliche Komponenten wie z. B. Saugkreisdrosseln werden in den Transformatorkessel montiert. Das Verschließen des Kessels mit einem geschraubten Deckel schließt diesen Prozessschritt ab.

Evakuierung und Befüllung

Das Befüllen der Transformatoren mit der spezifizierten Isolierflüssigkeit erfolgt unter Vakuum. Dies stellt die Qualität des Befüllprozesses sicher. Hierfür setzen wir je nach Anforderung die folgenden Medien ein: Inhibiertes Mineralöl, Silikonflüssigkeit und Ester, eingestuft in die Wassergefährdungsklasse 0 – biologisch abbaubar. Nach der Einhaltung von sogenannten Beruhigungszeiten stehen die Transformatoren für die Stück- und Typprüfungen nach IEC 60310 bereit.

Prüfung

Die Prüfung erfolgt in einem speziellen Prüffeld. Es besteht aus einem Sonderprüfplatz und zwei Stückprüfplätzen. Hier können wir alle Stückprüfungen durchführen. Auch Sonderprüfungen wie die Geräusch- bzw. EMV-Messung sind dank vorhandener Messausrüstung realisierbar. Die Erwärmungsmessung als Teil der Typprüfung wickeln wir im Prüffeld für Großtransformatoren ab. Nach erfolgreicher Prüfung stehen die Transformatoren zum Versand in alle Welt bereit – und reihen sich ein in die ca. 3.500 Fahrzeugtransformatoren, die wir vom Transformatorenwerk Nürnberg in ca. 40 verschiedenen Designs erfolgreich bis zum heutigen Tage gefertigt haben.