Mejora de Procesos para una Fabricación Consistente de Transformadores: Control de Inductancia y Optimización del Rendimiento
Dado la falta de fabricantes de estos transformadores en el mercado, los diseñamos internamente. Proporcionamos especificaciones técnicas a nuestros socios, especificando materiales como cables esmaltados de alta temperatura.
Las señales eléctricas de las herramientas de registro de pozos, transmitidas a través de estos transformadores, afectan la confiabilidad de la señal desde la formación hasta la superficie. Por lo tanto, mejorar la consistencia de los transformadores aumenta la uniformidad de la señal, mejorando la precisión de las herramientas de registro y nuestra competitividad en el mercado.
Nuestros transformadores de señal comunes son del tipo EI, con núcleos de permaloya de alta permeabilidad (40-80 μΩ·cm), recubiertos de metal y encapsulados con silicona. La consistencia del transformador depende tanto del diseño como de la fabricación. Para los transformadores T1, la baja demanda significa producción manual, lo que causa problemas de calidad. Los lotes anteriores mostraron poca consistencia inductiva (±30% del valor central, variando entre lotes), dificultando la depuración del circuito y la precisión del producto final.
1 Análisis de los Factores de Proceso que Afectan la Consistencia
Para abordar las inconsistencias en el rendimiento de los transformadores causadas por operaciones manuales y producción en pequeños lotes, es necesario centrarse en mejoras de proceso. La fabricación de transformadores abarca múltiples disciplinas, con materiales conductivos, magnéticos e aislantes que tienen propiedades altamente variables, lo que hace que el control sea desafiante. A través de la investigación de mercado y el análisis de datos de materiales, se desarrolla un diagrama de causa-efecto para los valores centrales y la consistencia de los transformadores, como sigue:
1.1 Análisis del Proceso de Fabricación de Transformadores del Tipo EI
Más allá de las similitudes generales en el proceso de los transformadores, las características únicas del transformador del tipo EI requieren un análisis exhaustivo de 14 factores terminales en la Figura 1. Los factores clave que afectan el rendimiento son:
Tratamiento Térmico de Materiales Permaloya: Sin procesos estrictos de tratamiento térmico, la producción en pequeños lotes lleva a operaciones basadas en la experiencia para el control de la temperatura, alineación de las láminas del núcleo y vacío del horno. Estos factores afectan críticamente la eliminación de impurezas de las superficies del núcleo de aleación y el mejoramiento de las propiedades magnéticas (por ejemplo, pérdida de hierro, permeabilidad).
Variabilidad del Rendimiento Magnético del Material: Los materiales de aleación nacionales tienen propiedades inestables. Los lotes de permaloya muestran diferencias en el rendimiento magnético, reduciendo la consistencia.
Esfuerzo de Montaje en las Láminas del Núcleo: El estrés externo desigual durante el montaje degrada el rendimiento magnético (típicamente >10% de impacto). Seleccionar láminas de núcleo planas y un montaje preciso mejora la consistencia.
1.2 Medidas de Mejora del Proceso
Basándonos en estas causas principales de la inconsistencia inductiva de los transformadores T1, se implementan mejoras de proceso dirigidas.
2 Medidas de Mejora del Proceso y su Implementación
2.1 Los Operadores Controlan Estrictamente el Proceso de Tratamiento Térmico
Antes del tratamiento térmico, coloque las láminas de núcleo de permaloya de manera ordenada y lo más planas posible para que no se doblen después del tratamiento, reduciendo el estrés durante el montaje. Al mismo tiempo, verifique si hay rebabas en las láminas de núcleo después del estampado antes del tratamiento térmico. Si las rebabas son severas, proponga una reparación primero antes del tratamiento térmico.
Siga estrictamente la curva de la Figura 2 para el tratamiento térmico. Aumente la temperatura de manera uniforme durante 3 horas hasta que la temperatura del horno alcance 1150°C, mantenga la temperatura durante 4 horas, luego enfríe a 400°C en 5 horas antes de sacar las láminas del horno.
Adhiera estrictamente a los requisitos originales de presión de vacío. Use un medidor de vacío compuesto SG-3 para evacuar, logrando un grado de vacío de 10-20 Pa.
2.2 Seleccione 3-5 Lotes de Materiales de Láminas de Núcleo, Procese Cada Uno Separadamente y Compare el Rendimiento
Conclusión: Comparando los datos anteriores, las láminas de núcleo de permaloya procesadas en 3 corridas muestran un rendimiento básicamente consistente, cumpliendo con el requisito de estar dentro de ±10% del valor central de 4H.
Datos de prueba de los transformadores terminados antes del ensamblaje del alojamiento: Frecuencia = 1 kHz (tester HP4225LCR). Mida la bobina L1-2 (H) a 20°C (temperatura ambiente). Los datos específicos son los siguientes:
Después de la prueba, los datos del transformador permanecen esencialmente sin cambios después del impregnado.
2.3 Ajuste de la Consistencia Inductiva
Se adopta un método de intercalado de hojas individuales. Una hoja EI individual tiene una curvatura. Durante la inserción, mantenga la dirección de la curvatura consistente. Al comparar múltiples inserciones en la misma bobina, se encuentra que cuando la dirección de la curvatura es consistente, la inductancia es relativamente mayor, aproximadamente 18 mH. En contraste, si la dirección de la curvatura no es consistente durante la inserción, la inductancia es de alrededor de 15 mH. Por lo tanto, utilizando el método de mantener la dirección de la curvatura consistente durante la inserción, se puede ajustar finamente la inductancia mediante el ajuste manual de las pequeñas diferencias en el espacio de aire entre las hojas E e I, proporcionando un margen o espacio de ajuste, y así lograr una mejor consistencia inductiva.
Tomando como ejemplo el transformador T1, se redetermina el valor central de T1 como 4.00H, controlando la consistencia inductiva del transformador dentro de ±10% del valor central. Además, se asegura esencialmente que la inductancia de cada lote de transformadores que sale de fábrica es esencialmente consistente con el nuevo valor central determinado.
