Muuntajan rakenteessa käämi muodostaa laitteiston piiriytimen ja vastaa suoraan sähköenergian syöttämiseen ja ulostuloon. Käämitys on yleensä valmistettu eristetyistä johtimista. Virtalähteeseen kytkettyä käämiä kutsutaan ensiökäämiksi ja kuormaan yhdistettyä käämiä toisiokäämiksi. Nämä kaksi käämiä toteuttavat sähkömagneettisen energian muuntamisen ja siirron rautasydämen tarjoaman suljetun magneettipiirin kautta. Käämityksen suunnittelu ja valmistuslaatu määräävät suoraan muuntajan kuormituskyvyn, oikosulkukestävyyden, lämpötilan nousutason ja eristyksen luotettavuuden. Siksi muuntajaa valmistavien yritysten teknisen parantamisen ja ulkomaankaupan liiketoiminnan laajentamisen kannalta on tärkeää ymmärtää syvällisesti asiaankuuluva tietämys käämityksestä.
Käämissä käytetty johdinmateriaali on avaintekijä sen johtavuuden ja häviötason määrittämisessä. Suurin osa muuntajan käämeistä käyttää hapettomia-kuparijohtimia tai kuparikalvoja, jotka alhaisen ominaisvastuksensa, suuren mekaanisen lujuutensa ja hyvän käsittelysuorituksensa ansiosta voivat kuljettaa suuria käyttövirtoja pienillä poikkileikkauspinta-aloilla. Kustannusten alentamiseksi jotkin pienet ja keskikokoiset muuntajat kääritään myös alumiinijohtimilla, mutta alumiinin ominaisvastus on noin 1,6 kertaa kuparin resistiivisyys, mikä lisää käämin tilavuutta ja häviötä samalla kapasiteetilla, ja alumiinijohtimien ja kupariliittimien liittämiseen tulee ryhtyä erityisiä siirtymätoimenpiteitä sähkökemiallisen korroosion estämiseksi. Johtimen poikkileikkauksen muodosta pyöreä johdin soveltuu pienen kapasiteetin muuntajan pyöreään käämiin, kun taas suorakaiteen muotoista tai litteää johdinta käytetään laajalti suurten ja keskikokoisten muuntajien kerroksellisissa käämeissä-. Jälkimmäinen voi tehokkaasti parantaa raon täyttä nopeutta ja pienentää käämien välistä rakoa, mikä parantaa tilankäyttöä ja lämmönkulutusta. Johtimen pinta tulee peittää eristekerroksella, joka on yleensä maalipinnoitteen, lasikuitupinnoitteen ja paperipakkauksen muodossa. Eristyskerroksen paksuuden ja lämmönkestoluokan tulee vastata muuntajan jänniteluokkaa ja käyttölämpötilaa.
Rakennetyypistä muuntajan käämitys jaetaan pääasiassa kerroskäämiin ja piirakkakäämiin. Laminaarikäämityksen tarkoituksena on järjestää johdin kerros kerrokselta aksiaalisuunnassa, erottaa jokainen kerros eristemateriaalilla käämityksen jälkeen ja kestää kerrosten välinen jännite-ero eristekerroksen läpi. Tämä rakenne on yksinkertainen valmistaa ja sillä on korkea aksiaalinen mekaaninen lujuus, mikä sopii jakelumuuntajiin, joilla on suhteellisen pieni jännite ja keskikapasiteetti. Laminoitu käämitys voidaan myös jakaa sylinterikäämiin ja spiraalikäämiin, joista ensimmäinen on kääritty pyöreälle eristyssylinterille ja jälkimmäistä käytetään suurvirran käämitykseen. Vastaava kerroskäämitys on piirakkakäämitys, joka muuttaa johtimen useiksi itsenäisiksi piirakkayksiköiksi aksiaalisuunnassa, ja öljykanava tai ilmakanava asetetaan piirakan väliin jäähdytystä varten. Cake-käämillä on hyvä lämmönpoistokyky, ja kunkin Cake-yksikön tasaisen kapasitanssijakauman ansiosta impulssijännitteen alainen jännitteen jakautuminen on suhteellisen tasapainoinen, joten sitä käytetään laajalti korkea--jännitteisissä ja suurikapasiteettisissa{6}}tehomuuntajissa. Erityisessä rakenteessa piirakkakäämitys voidaan jakaa jatkuvaan käämitykseen, kierrettyyn käämiin ja sisäiseen suojakäämitykseen. Kierretty käämi tuo sarjakondensaattorin piirin väliin erityisen transponointitilan avulla, mikä voi tehokkaasti parantaa alkujännitteen jakautumista salamaimpulssijännitteellä ja on yleinen valinta ultra-korkeajännitemuuntajalle.
Käämityksen valmistusprosessi liittyy suoraan tuotteen sähköiseen suorituskykyyn ja mekaaniseen lujuuteen. Koko käämin valmistusprosessi sisältää johtimen valmistelun, käämityksen, puristusasennuksen, kuivauksen, kyllästyksen tai kaatamisen. Oikaisu, purseenpoisto ja eristyskääre on suoritettava kupari- tai alumiinilangalle johtimen valmisteluvaiheessa. Transpositiojohtoa varten samanpituinen monisäikeinen johdin on transponoitava erityisellä transponointikoneella pyörrevirran ja kiertohäviön vähentämiseksi. Käämitys suoritetaan yleensä vakiojännityskäämikoneella, ja jännityksen hallinta on ydinkohta: liiallinen jännitys johtaa langan venymiseen ja eristysvaurioihin, ja liiallinen jännitys johtaa löysään käämitykseen ja -toleranssin ulkopuolisiin mittoihin. Kerroskäämitystä varten kerrosten välinen eristys on sijoitettava jokaisen kerroksen alkuun ja loppuun käämityksen aikana, ja kiertojärjestelyn tulee olla siisti ilman risteyksiä; Piirakkeen käämitystä varten jokaisen kakun korkeutta ja säteittäistä mittaa on valvottava tiukasti, ja eristystyyny on järjestettävä transponointikohtaan. Käämitys käämityksen ja muovauksen jälkeen on puristettava ja mitoitettu. Säteittäinen ja aksiaalinen paine on kohdistettava käämiin hydraulisilla laitteilla sisäisen välyksen poistamiseksi. Sitten käämi lähetetään kuivausuuniin korkean lämpötilan alipainekuivausta varten{11}}veden poistamiseksi kokonaan eristemateriaaleista. Kuiva{13}}tyyppisessä muuntajassa käämitykseen on tehtävä tyhjiövalu tai tyhjiökyllästysprosessi, jotta epoksihartsi voi tunkeutua kokonaan kelaan ja jähmettyä muodostaen tiheän ja kiinteän kiinteän eristekerroksen. Öljy{14}}upotetuissa muuntajissa käämit on upotettava tyhjiööljyyn{15}}ytimen kanssa, jotta eristävä öljy täyttää kaikki pienet aukot ja lisää dielektristä lujuutta.
Käämityksen tärkeimmistä suorituskykyparametreista vastushäviö (tunnetaan myös nimellä kuormitushäviö) ja impedanssijännite ovat eniten huolestuttavia indikaattoreita. Resistanssihäviö sisältää johtimen tasavirtaresistanssihäviön ja vuotovuon aiheuttaman lisähäviön, jälkimmäinen heijastaa pääasiassa pyörrevirtahäviötä käämityksessä ja kiertohäviötä rinnakkaisten johtimien välillä. Lisähäviön vähentämiseksi transponoitua johdinta tai itseliimautuvaa transponoitua johdinta käytetään usein suuren-kapasiteetin muuntajan käämitykseen. Kiertävän virran potentiaalia kompensoidaan järjestämällä useita pieniä -poikkipintajohtimia vuorotellen tietyn transponoidun nousun mukaan siten, että jokainen johtime on yhtäläinen vuotokentässä. Impedanssijännite on muuntajan oikosulkuimpedanssin yksikköarvo, joka määräytyy käämin geometrisen ulottuvuuden, kierrosten lukumäärän ja magneettisen vuotokanavan mukaan. Rinnakkain toimivissa muuntajissa impedanssijännitteen poikkeamaa on säädettävä sallitulla alueella, muuten se aiheuttaa epätasaisen kuormituksen jakautumisen. Lisäksi käämin salamaimpulssinkestojännitetaso on myös tärkeä suunnitteluparametri. Erityisesti korkeajännitemuuntajan alkujännitteen jakautumista ja käämin maksimipotentiaaligradienttia, kun se altistetaan salaman ylijännitteelle, on säädettävä kohtuullisilla toimenpiteillä, kuten käämimällä, asettamalla kondensaattori tai sähköstaattinen levy, jotta estetään kääntyminen käännökseksi tai eristeen rikkoutuminen.
Kansainvälisessä kaupassa muuntajan käämien laatu on usein tarkistettava useilla tyyppitesteillä ja rutiinitesteillä, mukaan lukien käämivastuksen mittaus, jännitesuhteen mittaus, oikosulkuimpedanssin ja kuormitushäviön mittaus, eristysvastuksen ja dielektrisen häviön mittaus, indusoitujen kestävyysjännitteen testi ja osittaisen purkausmittaus. Eri maissa tai alueilla on omat standardivaatimukset käämimateriaaleille, eristystasoille ja testausmenetelmille. Esimerkiksi IEC 60076 -sarjan standardi määrittelee erityiset testausmenettelyt käämien lämpötilan nousurajoja ja oikosulkukestävyyttä varten, kun taas ANSI/IEEE C57 -sarjan standardeissa on eroja salamaimpulssin aaltomuotoparametreissa ja kestävyysjännitearvoissa. Vientitoimintaa harjoittaville muuntajavalmistajille on tärkeä edellytys onnistuneelle-myynnin jälkeisten riskien hyväksymiselle ja riskien vähentämiselle, että he tuntevat kohdemarkkinoilla sovellettavat käämien suunnitteluvaatimukset ja varmistavat, että johtimen materiaali, eristeen paksuus, transponointitapa ja valmistustoleranssi täyttävät paikalliset standardivaatimukset. Verkkoälyn jatkuvan parantamisen ja korkeiden energiatehokkuusvaatimusten myötä myös käämitekniikka kehittyy jatkuvasti. Uusien eristysmateriaalien (kuten korkeita lämpötiloja kestävän aramidipaperin), itsekiinnittyvän transponointilangan, automaattisen käämityksen ja online-laaduntunnistusjärjestelmän käyttö edistää käämien valmistusta parempaan tarkkuuteen, pienempään häviöön ja vahvempaan oikosulkusestävuuteen. Näiden teknisten trendien ymmärtäminen ja niiden muuntaminen erilaisten tuotteiden eduiksi auttaa ulkomaankaupan henkilöstöä voittamaan asiakkaiden luottamuksen ja tunnustuksen kovassa kansainvälisessä kilpailussa.
