Melhoramento do Proceso para a Fabricación Consistente de Transformadores: Control da Inductancia e Optimización do Rendemento
Dado o escaseamento de fabricantes de tales transformadores no mercado, nós os desenhamos internamente. Fornecemos especificações técnicas aos parceiros, especificando materiais como fios esmaltados de alta temperatura.
As señales eléctricas dos instrumentos de registro subterraneo, transmitidas mediante estes transformadores, afectan a fiabilidade da señal desde a formación ata a superficie. Así, mellorar a consistencia do transformador aumenta a uniformidade da señal, melhorando a precisión dos instrumentos de registro e a nosa competitividade no mercado.
Os nosos transformadores de sinal comúns son do tipo EI, con núcleos de 40-80 μΩ·cm de permalloy de alta permeabilidade, recubertos de metal e encapsulados en silicone. A consistencia do transformador depende tanto do deseño como da fabricación. Para os transformadores T1, a baixa demanda implica a produción manual, que causa problemas de calidade. Os lotes anteriores mostraron pobre consistencia inductiva (±30% do valor central, variando entre lotes), dificultando a depuración do circuito e a precisión do produto final.
1 Análise dos Factores de Proceso que Afetan a Consistencia
Para abordar as inconsistencias no rendemento dos transformadores causadas por operacións manuais e produción en pequenos lotes, é necesario centrarse nas melloras de proceso. A fabricación de transformadores abarca múltiples disciplinas, sendo as propiedades dos materiais condutores, magnéticos e aislantes altamente variables, o que complica o control. A través da investigación de mercado e análise de datos de materiais, desenvolveuse un diagrama de causa-efeito para os valores centrais e a consistencia dos transformadores, como segue:
1.1 Análise do Proceso de Fabricación de Transformadores do Tipo EI
Más allá das características comúns do proceso de transformadores, as características únicas do transformador do tipo EI requiren unha análise comprehensiva de 14 factores terminais na Figura 1. Os factores clave que afectan o rendemento son:
Tratamento Térmico de Materiais de Permalloy: Falta de procesos estritos de tratamento térmico, a produción en pequenos lotes leva a operacións baseadas na experiencia para o control de temperatura, alineación de láminas de núcleo e vacío do horno. Estes factores afectan críticamente a eliminación de impurezas das superficies dos núcleos de liga e ao aumento das propiedades magnéticas (por exemplo, pérdida de ferro, permeabilidade).
Variabilidade do Rendemento Magnético do Material: Os materiais de liga doméstica teñen propiedades instables. Os lotes de permalloy mostran diferenzas no rendemento magnético, reducindo a consistencia.
Tensión de Montaxe sobre as Láminas de Núcleo: A tensión externa desigual durante o montaxe degrada o rendemento magnético (típicamente >10% de impacto). A selección de láminas de núcleo planas e o montaxe preciso melloran a consistencia.
1.2 Medidas de Melhora do Proceso
Basándonos nas principais causas da inconsistencia inductiva dos transformadores T1, implementanse melloras de proceso específicas.
2 Medidas de Melhora do Proceso e Implementación
2.1 Os Operadores Controlan Estrictamente o Proceso de Tratamento Térmico
Antes do tratamento térmico, dispónanse as láminas de núcleo de permalloy de maneira ordenada e lo máis planas posible para que non se dobren despois do tratamento, reducindo a tensión durante o montaxe. Ao mesmo tempo, verifíquense as rebabas nas láminas de núcleo despois do corte antes do tratamento térmico. Se as rebabas son graves, propóñase a reparación primeiro antes do tratamento térmico.
Sígase estritamente a curva da Figura 2 para o tratamento térmico. Aumente a temperatura de forma uniforme durante 3 horas até que a temperatura do horno alcance 1150°C, manténgase a temperatura durante 4 horas, despois redúzase a 400°C durante 5 horas antes de sacar as láminas do horno.
Adhirase estritamente aos requisitos orixinais do proceso para a presión de vacío. Use unha bóbeda de vacío composta SG-3 para evacuar, logrando un grao de vacío de 10-20 Pa.
2.2 Seleccione 3-5 Lotes de Materiais de Láminas de Núcleo, Procésese-os Separadamente e Comparese o Rendemento
Conclusión: Comparando os datos anteriores, as láminas de núcleo de permalloy procesadas en 3 corridas mostran un rendemento basicamente consistente, cumprindo o requisito de estar dentro de ±10% do valor central de 4H.
Datos de proba dos transformadores finais antes da montaxe da carcasa: Frecuencia = 1 kHz (probador HP4225LCR). Meza a bobina L1-2 (H) a 20°C (temperatura ambiente). Os datos específicos son os seguintes:
Despois da proba, os datos do transformador permanecen esencialmente inalterados despois da impregnación.
2.3 Ajuste da Consistencia Inductiva
Adóptase un método de intercalado de única folha. Unha única lámina EI ten una curvatura. Durante a inserción, mantéñase a dirección da curvatura consistente. Comparando múltiples insercións no mesmo devanado, descúbrese que cando a dirección da curvatura é consistente, a inductancia é relativamente maior, aproximadamente 18mH. En contraste, se a dirección da curvatura non é consistente durante a inserción, a inductancia é de aproximadamente 15mH. Polo tanto, usando o método de manter a dirección da curvatura consistente durante a inserción, permite un ajuste fino da inductancia mediante un ajuste manual das pequenas diferenzas no espazo de aire entre as láminas E e I, proporcionando un margen ou espazo de ajuste, e así logrando unha consistencia inductiva mellor.
Tomando como exemplo o transformador T1, o valor central de T1 vólvese a determinar como 4.00H, controlando a consistencia inductiva do transformador dentro de ±10% do valor central. Ademais, asegúrase basicamente que a inductancia de cada lote de transformadores que sae da fábrica é esencialmente consistente co novo valor central determinado.
