Подобряне на процеса за последователно производство на трансформатори: контрола на индуктивността и оптимизация на производителността
Учитывая отсутствие производителей таких трансформаторов на рынке, мы проектируем их самостоятельно. Мы предоставляем технические спецификации партнерам, указывая материалы, такие как провода с высокотемпературной эмалью.
Электрические сигналы от инструментов для скважинного каротажа, передаваемые через эти трансформаторы, влияют на надежность сигнала от пласта до поверхности. Таким образом, улучшение согласованности трансформаторов повышает однородность сигнала, что улучшает точность инструментов для каротажа и нашу конкурентоспособность на рынке.
Наши общие сигнальные трансформаторы типа EI имеют сердечники из пермаллоя с высокой проницаемостью (40–80 мкОм·см), металлический корпус и заливаются силиконом. Согласованность трансформаторов зависит как от дизайна, так и от производства. Для трансформаторов T1 низкий спрос означает ручное производство, что вызывает проблемы с качеством. Прошлые партии показали плохую согласованность индуктивности (±30% от центрального значения, варьируясь между партиями), что затрудняет отладку цепей и точность конечного продукта.
1 Анализ факторов процесса, влияющих на согласованность
Для решения проблем с несоответствием характеристик трансформаторов, вызванных ручными операциями и малыми партиями производства, необходимо сосредоточиться на улучшении процессов. Производство трансформаторов охватывает несколько дисциплин, при этом свойства проводящих, магнитных и изоляционных материалов сильно варьируются, что делает контроль сложным. Через рыночные исследования и анализ данных о материалах разрабатывается диаграмма причин и следствий для центральных значений и согласованности трансформаторов, как указано ниже:
1.1 Анализ процесса производства трансформаторов типа EI
Помимо общих особенностей процесса производства трансформаторов, уникальные характеристики трансформаторов типа EI требуют всестороннего анализа 14 терминальных факторов, представленных на рисунке 1. Ключевые факторы, влияющие на производительность, включают:
Термическая обработка пермаллоевых материалов: Отсутствие строгих процессов термической обработки приводит к тому, что при малых партиях производства используются опытные методы управления температурой, выравнивания листов сердечника и вакуума в печи. Эти факторы критически влияют на удаление примесей с поверхности сплавного сердечника и улучшение магнитных свойств (например, потери железа, проницаемость).
Вариабельность магнитных свойств материалов: Домашние сплавы имеют нестабильные свойства. Партии пермаллоя показывают различия в магнитных свойствах, что снижает согласованность.
Сборочный стресс на листах сердечника: Неравномерный внешний стресс во время сборки ухудшает магнитные свойства (обычно >10% влияния). Выбор плоских листов сердечника и точная сборка улучшают согласованность.
1.2 Меры по улучшению процесса
На основе этих основных причин несоответствия индуктивности трансформаторов T1 реализуются целенаправленные меры по улучшению процесса.
2 Меры по улучшению процесса и их реализация
2.1 Операторы строго контролируют процесс термической обработки
Перед термической обработкой уложите листы пермаллоевого сердечника аккуратно и как можно более плоско, чтобы они не деформировались после обработки, что снижает стресс во время сборки. В то же время проверьте наличие заусенцев на листах сердечника после штамповки перед термической обработкой. Если заусенцы серьезные, предложите ремонт перед термической обработкой.
Строго следуйте кривой на рисунке 2 для термической обработки. Равномерно повышайте температуру в течение 3 часов до достижения температуры печи 1150°C, поддерживайте температуру в течение 4 часов, затем охлаждайте до 400°C в течение 5 часов перед извлечением листов из печи.
Строго придерживайтесь первоначальных требований к вакуумному давлению. Используйте вакуумметр SG-3 для создания вакуума, достигая степени вакуума 10-20 Па.
2.2 Выберите 3–5 партий материалов для листов сердечника, обработайте их отдельно и сравните производительность
Заключение: Сравнивая приведенные выше данные, листы пермаллоевого сердечника, обработанные в 3 пробегах, показывают в основном согласованную производительность, соответствующую требованию быть в пределах ±10% от центрального значения 4H.
Тестовые данные готовых трансформаторов до сборки корпуса: Частота = 1 кГц (тестер HP4225LCR). Измерьте обмотку L1-2 (H) при 20°C (комнатная температура). Конкретные данные следующие:
После тестирования данные трансформатора остаются практически неизменными после пропитки.
2.3 Корректировка согласованности индуктивности
Применяется метод чередования одиночных листов. Одиночный лист EI имеет кривизну. При вставке сохраняйте направление кривизны. Сравнивая несколько вставок в одну и ту же катушку, было обнаружено, что когда направление кривизны согласовано, индуктивность относительно больше, около 18 мГн. В противном случае, если направление кривизны не согласовано при вставке, индуктивность составляет около 15 мГн. Поэтому, используя метод сохранения согласованного направления кривизны при вставке, можно точно настроить индуктивность, вручную регулируя небольшие различия в воздушном зазоре между листами E и I, предоставляя пространство для корректировки, и, таким образом, достигая лучшей согласованности индуктивности.
На примере трансформатора T1 центральное значение T1 пересматривается как 4.00H, контролируя согласованность индуктивности трансформатора в пределах ±10% от центрального значения. Кроме того, практически обеспечивается, что индуктивность каждой партии трансформаторов, покидающих завод, в основном согласуется с новым центральным значением.
