Millora del procés per a la fabricació consistent de transformadors: control de l'inductància i optimització del rendiment
D'una banda, la falta de fabricants d'aquests transformadors al mercat ens obliga a dissenyar-los internament. Proporcionem especificacions tècniques als nostres col·laboradors, detallant materials com fils esmaltats de alta temperatura.
Els senyals elèctrics dels aparells de registre soterranis, transmesos a través d'aquests transformadors, afecten la fiabilitat del senyal des de la formació fins a la superfície. Així, millorar la consistència dels transformadors augmenta l'uniformitat del senyal, millorant la precisió dels aparells de registre i la nostra competitivitat al mercat.
Els nostres transformadors de senyal habituals són del tipus EI, amb nuclis de permal·le de 40–80 μΩ·cm d'alta permeabilitat, metàl·licament encapsulats i impregnats amb silicó. La consistència dels transformadors depèn tant del disseny com de la fabricació. En el cas dels transformadors T1, la baixa demanda implica una producció manual, provocant problemes de qualitat. Lots passats han mostrat una pobra consistència en inductància (±30% del valor central, variat entre lots), dificultant la depuració del circuit i la precisió del producte final.
1 Anàlisi dels Factors de Processos que Afecten la Consistència
Per abordar les inconsistències en el rendiment dels transformadors causades per operacions manuals i producció en lots petits, cal centrar-se en millores del procés. La fabricació de transformadors abasta diverses disciplines, amb materials conductors, magnètics i aïllants que tenen propietats altament variables, fent que el control sigui complicat. A través de la recerca de mercat i l'anàlisi de dades de materials, es desenvolupa un diagrama de causa-efecte per als valors centrals i la consistència dels transformadors com segueix:
1.1 Anàlisi del Procés de Fabricació dels Transformadors del Tipus EI
Més enllà de les similituds generals en el procés de transformadors, les característiques úniques dels transformadors del tipus EI requereixen una anàlisi exhaustiva de 14 factors terminal en la Figura 1. Els factors clau que impacten el rendiment són:
Tractament Tèrmic dels Materials de Permal·le: Amb la falta de processos estrictes de tractament tèrmic, la producció en lots petits porta a operacions basades en l'experiència per al control de la temperatura, l'alineació de les lletres del nucli i el buit del forn. Aquests factors afecten críticament l'eliminació de impuretes de les superfícies del nucli d'aleació i l'augment de les propietats magnètiques (per exemple, pèrdua de ferro, permeabilitat).
Variabilitat de Rendiment Magnètic del Material: Els materials d'aleació nacionals tenen propietats instables. Els lots de permal·le mostren diferències en el rendiment magnètic, reduint la consistència.
Estressament de les Lletres del Nucli durant l'Ensamblatge: L'estressament extern desigual durant l'ensamblatge deteriora el rendiment magnètic (típicament >10% d'impacte). La selecció de lletres de nucli planes i un ensamblatge precís millora la consistència.
1.2 Mesures de Millora del Procés
Basant-nos en aquestes causes principals de la inconsistència de la inductància dels transformadors T1, es implementen millores específiques del procés.
2 Mesures de Millora del Procés i Implementació
2.1 Operaris Controlen Estrictament el Procés de Tractament Tèrmic
Abans del tractament tèrmic, disposeu les lletres de nucli de permal·le de manera ordenada i tan plana com sigui possible per evitar que es corbin després del tractament, reduint l'estressament durant l'ensamblatge. Alhora, reviseu si hi ha barbes en les lletres del nucli després de la premsa abans del tractament tèrmic. Si les barbes són greus, proposeu una reparació abans del tractament tèrmic.
Seguiu estrictament la corba de la Figura 2 per al tractament tèrmic. Augmenteu la temperatura de manera uniforme durant 3 hores fins a arribar a 1150°C, manteniu la temperatura durant 4 hores, llavors refreda-la a 400°C en 5 hores abans de treure les lletres del forn.
Adhereixi's estrictament als requisits originals del procés per a la pressió de buit. Utilitzeu un manòmetre de buit compost SG-3 per evacuar, assolint un grau de buit de 10-20 Pa.
2.2 Seleccioneu 3–5 Lots de Materials de Lletres de Nucli, Proceseu-los Separadament i Compareu el Rendiment
Conclusió: Comparant les dades anteriors, les lletres de nucli de permal·le processades en 3 execucions mostren un rendiment bàsicament consistent, complint el requisit d'estar dins ±10% del valor central de 4H.
Dades de prova dels transformadors acabats abans de l'ensamblatge de la caixa: Frequència = 1 kHz (tester HP4225LCR). Mesureu la bobina L1–2 (H) a 20°C (temperatura ambient). Les dades específiques són les següents:
Després de la prova, les dades del transformador romanen essencialment invariables després de la impregnació.
2.3 Ajust de la Consistència de la Inductància
S'adopta un mètode d'intercalació de fulls individuals. Un sol full EI té una curvatura. Durant la inserció, mantingueu la direcció de la curvatura consistent. Comparant múltiples insercions en la mateixa bobina, es troba que quan la direcció de la curvatura és consistent, la inductància és relativament més gran, aproximadament 18mH. En canvi, si la direcció de la curvatura no és consistent durant la inserció, la inductància és d'uns 15mH. Per tant, utilitzant el mètode de mantenir la direcció de la curvatura consistent durant la inserció, es pot ajustar finament la inductància regulant les petites diferències en l'espai d'aire entre les lletres E i I, proporcionant un marge o espai d'ajust, i així assolint una millor consistència de la inductància.
Prenent com a exemple el transformador T1, el valor central de T1 es redetermina a 4,00H, controlant la consistència de la inductància del transformador dins ±10% del valor central. A més, es garanteix bàsicament que la inductància de cada lot de transformadors que surten de la fàbrica és essencialment consistent amb el nou valor central determinat.
