KR20140054361A

KR20140054361A - Method of assembling electric transformer

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Publication number: KR20140054361A
Application number: KR1020147007904A
Authority: KR
Inventors: ?꾸왕 쳔; 클레멘스 요하임 루돌프; 크리스티앙 슈미트
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2014-05-08
Also published as: WO2013044510A1; CN103843085B; CN103843085A; EP2745299A4; BR112014007475A2; BR112014007475B8; EP2745299B1; BR112014007475B1; EP2745299A1

Abstract

본 발명은 변압기(100)의 조립방법에 관한 것으로, 이는 전자기 구성요소(50)를 형성하기 위해 전기 코일(20)과 변압기 코어(10)를 결합하는 단계; 코일(20)에 프레스(60)를 제공하는 단계; 프레스(60)가 코일(20)에 기계적 압력을 동시에 가하는 동안 건조 오븐(70) 내에서 전자기 구성요소(50)를 건조하는 단계; 건조 단계 중에 또는 후에, 코일(20)에 코일(20)의 크기가 증가하는 것을 방지하도록 구성된 적어도 하나의 기계 요소(80)를 제공하는 단계; 및 적어도 하나의 기계 요소(80)가 프레스(60)에 의해 미리 제공되는 기계적 압력이 안정적으로 유지되는 것을 보장한 후에, 코일(20)로부터 프레스(60)를 제거하는 단계를 포함한다. The present invention relates to a method of assembling a transformer (100), comprising the steps of: coupling an electric coil (20) and a transformer core (10) to form an electromagnetic component (50); Providing a press (60) to the coil (20); Drying the electromagnetic component (50) in the drying oven (70) while the press (60) simultaneously applies mechanical pressure to the coil (20); Providing at least one mechanical element (80) configured to prevent the coil (20) from increasing in size during or after the drying step; And removing the press (60) from the coil (20) after at least one mechanical element (80) ensures that the mechanical pressure previously provided by the press (60) remains stable.

Description

[0001] METHOD OF ASSEMBLING ELECTRIC TRANSFORMER [0002]

본 발명은 변압기의 조립 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 조립되는 동안 변압기의 코일이 압축되는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of assembling a transformer. More specifically, the present invention relates to a method in which coils of a transformer are compressed during assembly.

변압기는 보통 적어도 두 개의 코일, 즉 전기 에너지를 입력하기 위한 적어도 하나의 제1 코일 및 전기 에너지를 출력하기 위한 적어도 하나의 제2 코일을 포함한다. 제1 코일의 와인딩 개수와 제2 코일의 와인딩 개수의 관계가 변압기의 전기적 특성을 규정한다.The transformer usually comprises at least two coils, i. E. At least one first coil for inputting electrical energy and at least one second coil for outputting electrical energy. The relationship between the number of turns of the first coil and the number of turns of the second coil defines the electrical characteristics of the transformer.

고전압 응용에서, 코일의 와인딩을 냉각시키고 절연시키는 변압기 오일에 변압기가 침지될 수 있다. 부하 하에서의 절연 파괴(electrical breakdown)를 방지하기 위해, 이러한 유입형 변압기(oil-filled transformer)는 냉각 오일이 도입되기 전에 변압기에 수증기가 완전히 제거되는 것을 확실히 하기 위해 연장된 건조 공정을 거친다. In high voltage applications, the transformer may be immersed in transformer oil that cools and isolates the windings of the coils. To prevent electrical breakdown under load, this oil-filled transformer undergoes an extended drying process to ensure that steam is completely removed from the transformer before cooling oil is introduced.

변압기의 능동부(active part)를 건조하는 방법이 독일 특허 출원 DE 195 01 323 A1에서 설명되었다. 변압기는 진공 펌프에 결합되고, 와인딩에는 변압기 내 고체 절연체에 포함된 가스 또는 수분을 제거하는 저 주파수 가열 전류가 공급된다. A method of drying an active part of a transformer is described in German patent application DE 195 01 323 A1. The transformer is coupled to a vacuum pump, and the winding is supplied with a low frequency heating current which removes gas or moisture contained in the solid insulator in the transformer.

고전압 변압기의 조립 동안, 고 전류에 노출되어 코일의 크기와 위치가 변경되는 것을 회피하기 위해 코일은 보통 압축된다. During assembly of the high voltage transformer, the coils are usually compressed to avoid changing the size and position of the coils by exposure to high currents.

본 발명의 목적은 종래의 방법보다 더 효과적인 변압기의 조립 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method of assembling a transformer more effective than the conventional method.

본 발명은 변압기를 조립하는 방법에 관한 것으로, 이하의 단계를 포함하다. The present invention relates to a method for assembling a transformer, and includes the following steps.

전자기 구성요소를 형성하기 위해 전기 코일과 변압기 코어를 결합하는 단계;Coupling an electrical coil and a transformer core to form an electromagnetic component;

코일에 프레스를 제공하는 단계;Providing a press on the coil;

프레스가 코일에 기계적 압력을 동시에 가하는 동안, 건조 오븐 내에서 전자기 구성요소를 건조하는 단계;Drying the electromagnetic component in a drying oven while the press simultaneously applies mechanical pressure to the coil;

건조 단계 동안 또는 건조 단계 완료 후에, 코일에 코일의 크기가 증가되는 것을 방지하도록 구성되는 적어도 하나의 기계 요소를 제공하는 단계,Providing at least one mechanical element configured to prevent the coil from increasing in size during or after the drying step,

적어도 하나의 기계 요소가 프레스에 의해 미리 제공되는 기계적 압력이 안정적으로 유지되는 것을 보장한 후에, 코일로부터 프레스를 제거하는 단계. Removing the press from the coil after ensuring that at least one mechanical element is stably maintained at a mechanical pressure pre-provided by the press.

본 실시예의 이점은 건조 및 압축 단계가 동시에 수행될 수 있다는 것이다. 따라서 조립이 매우 시간 효율적이고 저렴하게 수행될 수 있다. An advantage of this embodiment is that the drying and compression steps can be performed simultaneously. Thus, assembly can be performed very time-efficiently and inexpensively.

게다가, 건조되고 압축된 코일의 대기에의 노출이 종래 기술의 조립체에 비해 실질적으로 단축될 수 있다. 건조 오븐으로부터 전자기 구성요소를 제거한 후에, 변압기 용기 내부로 전자기 구성요소가 즉시 삽입될 수 있고, 전자기 구성요소의 삽입 후에 변압기를 오일로 채우거나 또는 비울 수 있다. 코일이 건조 동안 이미 압축되고 변압기 용기에서 최종 조립될 준비가 되어 있기 때문에, 오븐 외부의 대기 중에서 코일을 압축할 필요가 없다. In addition, exposure of the dried, compressed coil to the atmosphere can be substantially reduced compared to prior art assemblies. After removing the electromagnetic component from the drying oven, the electromagnetic component can be immediately inserted into the transformer container and the transformer can be filled with oil or emptied after insertion of the electromagnetic component. Since the coil is already compressed during drying and is ready for final assembly in the transformer vessel, there is no need to compress the coil in the atmosphere outside the oven.

전자기 구성요소를 형성하기 위해 전자기 코일과 변압기 코어를 결합하는 단계는 변압기 코어 상에 코일을 장착하는 단계 또는 코일 상에 변압기 코어를 장착하는 단계를 포함할 수 있다. The step of combining the electromagnetic coil and the transformer core to form the electromagnetic component may include mounting the coil on the transformer core or mounting the transformer core on the coil.

적어도 하나의 기계 요소가 바람직하게 건조 오븐 내에 설치된다. At least one mechanical element is preferably installed in the drying oven.

건조 단계 동안 코일은 그 크기가 경미하게 변할 수 있다. 이 영향은 조정 가능한 프레스를 이용하여 해결될 수 있다. 조정 가능한(tunable) 프레스는 건조 공정 동안 시간이 흐르면서 코일의 크기가 변할지라도, 시간이 흐르면서 정해진 기계적 압력을 발생하는 것을 허용한다. During the drying step, the coil may vary slightly in size. This effect can be solved using an adjustable press. A tunable press allows to generate a predetermined mechanical pressure over time, even though the size of the coil changes over time during the drying process.

바람직하게, 기계적 압력을 가하기 위해 유압 프레스가 이용된다. 유압 프레스는 압력 실린더와 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은 코일을 건조하는 동안 코일에 가해지는 압력을 제어한다. Preferably, a hydraulic press is used to apply mechanical pressure. The hydraulic press includes a pressure cylinder and a control unit, and the control unit controls the pressure applied to the coil while drying the coil.

바람직한 실시예에 따라, 코일을 건조하는 단계 동안 시간이 흐르면서 일정한 기계적 압력을 가하기 위해 프레스가 제어된다. According to a preferred embodiment, the press is controlled to apply a constant mechanical pressure over time during the step of drying the coil.

또 다른 바람직한 실시예에 따라, 코일을 건조하는 단계 동안 시간이 흐르면서 기계적 압력을 변경하기 위해, 프레스가 제어된다. 예를 들어, 건조 단계 동안 미리 정해진 압력 프로파일이 가해질 수 있다. 미리 정해진 압력 프로파일은 건조 단계 동안 예측되는 코일의 크기 변화를 해결할 수 있다. According to another preferred embodiment, the press is controlled to change the mechanical pressure over time during the step of drying the coil. For example, a predetermined pressure profile may be applied during the drying step. The predetermined pressure profile can solve the size variation of the coil that is predicted during the drying step.

압력을 미리 정해진 레벨로 유지하기 위해, 프레스에 의해 가해지는 압력이 바람직하게 모니터된다. 이는 시간이 흐르면서 압력을 미리 정해진 레벨로 유지하기 위해 또는 소정의 압력 프로파일을 제공하기 위해 프레스를 제어하는 것을 허용한다. To maintain the pressure at a predetermined level, the pressure exerted by the press is preferably monitored. This allows the pressure to be controlled over time to maintain the pressure at a predetermined level or to provide a predetermined pressure profile.

게다가, 기계적 압력이 프레스에 의해 가해지고 코일을 건조하는 동안, 코일의 크기가 측정된다. 이는 건조 단계 완료 후에 미리 정해진 코일 크기를 달성하기 위해 코일 상에 압력을 조정하는 것을 허용한다. In addition, while the mechanical pressure is applied by the press and the coil is dried, the size of the coil is measured. This allows to adjust the pressure on the coil to achieve a predetermined coil size after the completion of the drying step.

전자기 구성요소의 건조 단계는 적어도 일시적으로 가스를 내장하는 등유(kerosene)에서 실행된다. 이 경우에, 적어도 코일과 접촉하는 프레스의 부분들은 바람직하게 등유 저항성 그리고/또는 진공 저항성이다. The drying step of the electromagnetic component is carried out at least temporarily in a kerosene containing gas. In this case, at least the parts of the press which are in contact with the coil are preferably kerosene resistant and / or vacuum resistant.

프레스에 의해 미리 제공되는 기계적 압력이 안정적으로 유지되는 것을 보장하기 위한 기계 요소는 풀 로드(pull rod) 그리고/또는 웨지(wedge)를 포함할 수 있다. The mechanical element for ensuring that the mechanical pressure previously provided by the press is stably maintained may include a pull rod and / or a wedge.

전자기 구성요소를 형성하는 단계는 바람직하게 건조 오븐 내에서 건조가 시작되기 전에, 전자기 구성요소 내에 폐쇄 자기 회로를 제공하는 단계를 포함한다. The step of forming the electromagnetic component preferably includes providing a closed magnetic circuit in the electromagnetic component before drying in the drying oven begins.

상기의 나열된 방식과 본 발명에 의해 달성되는 다른 이점들을 쉽게 이해하기 위해, 본 발명의 더 자세한 설명이 첨부된 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참조하여 제시될 것이다. 이들 도면은 오직 본 발명의 전형적인 실시예만을 도시하고 범주를 한정하지 않는 것을 이해하면서, 본 발명은 이하의 첨부된 도면을 이용하여 더욱 구체적이고 세부적으로 설명될 것이다.
도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 제1 실시예를 도시한다.
도 8은 도 1 내지 도 7에 도시된 방법의 제1 변형예를 예시적으로 도시한다.
도 9는 도 1 내지 도 7에 도시된 방법의 제2 변형예를 예시적으로 도시한다.
도 10 내지 도 11은 도 1 내지 도 7에 도시된 방법의 제3 변형예를 예시적으로 도시한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a better understanding of the above listed schemes and other advantages attained by the invention, a more particular description of the invention will be rendered by reference to specific embodiments thereof which are illustrated in the appended drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be described in more detail and detail with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.
1 to 7 show a first embodiment according to the present invention.
Fig. 8 exemplarily illustrates a first variant of the method shown in Figs. 1-7.
Fig. 9 exemplarily shows a second variant of the method shown in Figs. 1 to 7. Fig.
10 to 11 illustrate a third modification of the method shown in Figs. 1 to 7 by way of example.

본 발명의 바람직한 실시예는 도면을 참조하여 잘 이해될 것이며, 도면에서 동일하거나 비슷한 부품들은 전체에서 동일한 도면부호로 지정된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Preferred embodiments of the present invention will be better understood with reference to the drawings, wherein like or similar parts in the drawings are designated by like reference numerals throughout.

본원의 도면에서 대체로 설명되고 도시된 본 발명은 다양하게 변할 수 있음이 쉽게 이해될 것이다. 따라서, 도 1 내지 도 11에서 도시된 이하의 본 발명의 예시적인 실시예의 더 상세한 설명은 청구범위처럼 본 발명의 범주를 한정하는 것을 의도하지 않고, 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 대표한다. It will be readily appreciated that the invention, as generally described and illustrated in the figures herein, may vary widely. Accordingly, the following detailed description of exemplary embodiments of the invention shown in FIGS. 1-11 does not intend to limit the scope of the invention as claimed, but merely represents a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 예시적으로 E-형상 변압기 코어(10)를 도시한다. 변압기 코어의 형상은 다양하게 변할 수 있다. 그러므로, 도 1에서 도시된 형상은 오직 설명의 목적으로만 선택되었고, 임의의 다른 코어 형상으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 다중 위상 변압기(multiple phase transformer)의 경우에, 코어 형상은 요구되는 코일의 개수를 수용하기 위해 다르게 선택될 수 있다. Figure 1 illustrates, by way of example, an E-shaped transformer core 10. The shape of the transformer core can vary widely. Therefore, the shape shown in FIG. 1 has been selected for illustration purposes only and can be replaced with any other core shape. For example, in the case of a multiple phase transformer, the core shape may be selected differently to accommodate the number of coils required.

이하에서, 변압기의 조립은 각각의 변압기의 모든 코일을 대표하여 단일 코일을 참조하여 설명되고 도시될 것이다. In the following, the assembly of the transformer will be described and illustrated with reference to a single coil, representing all the coils of each transformer.

변압기 코어(10)의 중간 섹션(11) 상에, 변압기 코어의 중간 섹션(11)이 코일(20)을 관통하도록 코일(20)이 장착된다(도 2 참조). 코일(20)은 제1 와인딩 및 제2 와인딩을 포함할 수 있고, 이들은 더 상세하게 설명되지 않는다.On the middle section 11 of the transformer core 10, the coil 20 is mounted so that the middle section 11 of the transformer core passes through the coil 20 (see FIG. 2). The coil 20 may comprise a first winding and a second winding, and these are not described in further detail.

폐쇄 자기 회로를 제공하기 위해, E-형상 변압기 코어(10)에는 E-형상 변압기 코어(10)의 상부에 위치하는 I-형상 코어 요소(30)가 제공된다(도 3 참조). 전류가 코일(20)의 와인딩을 통해 흐르면, 도면부호 40으로 개략적으로 나타낸 것처럼 자기 플럭스가 발생될 것이다. To provide a closed magnetic circuit, the E-shaped transformer core 10 is provided with an I-shaped core element 30 located on top of the E-shaped transformer core 10 (see FIG. 3). If a current flows through the winding of the coil 20, a magnetic flux will be generated as schematically indicated at 40.

압축 되기 전 코일(20)의 원래 크기가 도면부호 H로 표시된다. The original size of the coil 20 before being compressed is indicated by the reference numeral H.

E-형상 변압기 코어(10), I-형상 변압기 요소(30), 및 코일(20)을 포함하는 이렇게 만들어진 생성된 전자기 구성요소(50)는 그 후에 건조 단계를 거친다. 건조 단계는 바람직하게 코일(20)을 압축하는 단계와 결합되어 양 단계가 동시에 수행된다. The resulting electromagnetic component 50, which comprises the E-shaped transformer core 10, the I-shaped transformer component 30, and the coil 20, is then subjected to a drying step. The drying step is preferably combined with the step of compressing the coil 20 so that both steps are performed simultaneously.

이를 위해, 조정 가능한 프레스(60)가 코일(20)에 부착된다. 프레스(60)는 바람직하게 압력 실린더(61)와 제어 유닛(62)을 포함하는 유압 프레스이다. 제어 유닛(62)은 압력 실린더(61)에 의해 가해지는 압력을 제어하여 코일(20)이 압축되는 범위를 조절한다. 압축된 코일(20)의 크기는 도 4에서 도면부호 h로 지정된다(h<H). To this end, an adjustable press (60) is attached to the coil (20). The press 60 is preferably a hydraulic press including a pressure cylinder 61 and a control unit 62. The control unit 62 controls the pressure applied by the pressure cylinder 61 to regulate the extent to which the coil 20 is compressed. The size of the compressed coil 20 is designated by h in FIG. 4 (h < H).

그 후에, 전자기 구성요소(50)는 도 5에서 도시된 것처럼 건조 오븐(70) 내부로 이동된다. 유압식 프레스(60)가 코일(20)을 압축하는 것을 허용하기 위해, 전체 프레스(60)가 도 5에서 도시된 것처럼 건조 오븐(70) 내부로 이동될 수 있다. Thereafter, the electromagnetic component 50 is moved into the drying oven 70 as shown in FIG. The entire press 60 can be moved into the drying oven 70 as shown in Figure 5 to allow the hydraulic press 60 to compress the coil 20. [

대안적으로, 코일(20)과 직접 물리적인 접촉을 갖는 프레스(60)의 일부 부품만이 건조 오븐(70) 내부로 이동될 수 있다. 도 8과 도 9는 대안적인 실시예를 도시한다. Alternatively, only some of the parts of the press 60 having direct physical contact with the coil 20 can be moved into the drying oven 70. Figures 8 and 9 illustrate alternative embodiments.

도 8에서, 압력 실린더(61)와 압력 로드(63)는 건조 오븐(70) 내부에 위치할 수 있는 반면, 제어 유닛(62)은 외부에 위치한다. 8, the pressure cylinder 61 and the pressure rod 63 can be located inside the drying oven 70, while the control unit 62 is located externally.

도 9에서, 압력 로드(63)는 오직 건조 오븐 내부에 위치하는 반면, 압력 실린더(61)와 제어 유닛(62)은 외부에 위치한다. 9, the pressure rod 63 is only located inside the drying oven, while the pressure cylinder 61 and the control unit 62 are located externally.

유압식 프레스(60)를 부착하고 건조 오븐(70) 내부로 전자기 구성요소(50)를 이동시키는 상술된 단계의 순서는 반대일 수 있음이 명백하다. 예를 들어, 전자기 구성요소(50)는 유압식 프레스(60) 전체 또는 그 부품들[예를 들어 압력 로드(63) 및/또는 압력 실린더(61)]이 코일(20) 상에 장착되기 전에 건조 오븐(70) 내부도 이동될 수 있다. It is clear that the sequence of the above-described steps of attaching the hydraulic press 60 and moving the electromagnetic component 50 into the drying oven 70 can be reversed. For example, the electromagnetic component 50 may be dried before the entire hydraulic press 60 or parts thereof (e.g., the pressure rod 63 and / or the pressure cylinder 61) are mounted on the coil 20 The inside of the oven 70 can also be moved.

건조 단계 동안 또는 완료 후에, 기계 요소(80)가 코일(20)에 부착된다. 이들 기계 요소(80)는 유압식 프레스(60)가 코일(20)로부터 분리될 때 또는 그럴 경우 코일(20)의 크기가 증가하는 것을 방지한다. 즉, 기계 요소(80)는 유압식 프레스(60)에 의해 미리 제공되는 기계적 압력이 차단되지 않고 유지되는 것을 보장한다.During or after the drying step, the machine element 80 is attached to the coil 20. These mechanical elements 80 prevent the size of the coil 20 from increasing when the hydraulic press 60 is separated from the coil 20 or the like. That is, the mechanical element 80 ensures that the mechanical pressure previously provided by the hydraulic press 60 is maintained uninterrupted.

프레스(60) 또는 그 부품들이 제거되는 위치에 따라 기계 요소(80)는 건조 오븐(70) 내에 또는 그 외부에 부착될 수 있다. 도 6 및 도 7은 건조 오븐(70) 외부에 위치하는 프레스(60) 또는 프레스 부품들의 제거를 도시한다. 조립된 변압기는 도면부호 100으로 지정된다. Depending on where the press 60 or parts thereof are removed, the machine element 80 can be attached to or outside the drying oven 70. [ Figs. 6 and 7 illustrate the removal of the press 60 or press components located outside the drying oven 70. Fig. The assembled transformer is designated by reference numeral 100.

도 10과 도 11은 건조 오븐(70) 내부에 위치하는 프레스(60) 또는 프레스 부품 부품들의 제거를 도시한다. 이 경우에 기계 요소(80)는 프레스가 분리되기 전에 전자기 구성요소(50)에 부착된다. Figures 10 and 11 illustrate the removal of the press 60 or press component parts located within the drying oven 70. In this case, the mechanical element 80 is attached to the electromagnetic component 50 before the press is released.

Claims

A method of assembling a transformer (100)
Coupling the electric coil 20 and the transformer core 10 to form the electromagnetic component 50,
Providing a press (60) to the coil (20)
Drying the electromagnetic component (50) in the drying oven (70) while the press (60) simultaneously applies mechanical pressure to the coil (20);
Providing at least one machine element (80) to the coil (20) configured to prevent the size of the coil (20) from increasing during or after the drying step,
Removing the press 60 from the coil 20 after at least one mechanical element 80 has ensured that the mechanical pressure previously provided by the press 60 remains stable.
Method of assembling a transformer.

The method according to claim 1,
The at least one mechanical element (80) is installed in a drying oven (70)
Method of assembling a transformer.

The method according to claim 1,
An adjustable press 60 is used,
The adjustable press 60 is adjusted to generate a predetermined mechanical pressure over time
Method of assembling a transformer.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A hydraulic press 60 is used to apply the mechanical pressure and the hydraulic press 60 includes a pressure cylinder 61 and a control unit 62,
The control unit 62 controls the pressure applied to the coil 20 during drying of the coil 20
Method of assembling a transformer.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,
During the drying step of the coil 20, the press 60 is controlled to apply a constant mechanical pressure over time
Method of assembling a transformer.

6. The method according to any one of claims 1 to 5,
During the drying step of the coil 20, the press 60 is controlled to change the mechanical pressure over time
Method of assembling a transformer.

10. The method according to any one of claims 1 to 9,
To maintain the pressure at a predetermined level, the pressure applied by the press 60 is monitored and the press 60 is controlled
Method of assembling a transformer.

8. The method according to any one of claims 1 to 7,
While the mechanical pressure is applied by the press 60 and the coil 20 is being dried, the size of the coil 20 is measured
Method of assembling a transformer.

9. The method according to any one of claims 1 to 8,
The drying of the electromagnetic component (50) is performed at least temporarily in a kerosene containing gas,
At least those portions of the press 60 that are in contact with the coil 20,
Method of assembling a transformer.

10. The method according to any one of claims 1 to 9,
In order to maintain the mechanical pressure previously provided by the press 60, at least one full rod 63 and / or at least one wedge is installed
Method of assembling a transformer.

11. The method according to any one of claims 1 to 10,
The step of forming the electromagnetic component 50 includes providing a closed magnetic circuit 40 in the electromagnetic component 50 before drying in the drying oven 70 begins
Method of assembling a transformer.