Poboljšanje procesa za konzistentnu proizvodnju transformatora: Kontrola induktivnosti i optimizacija performansi

Zbog nedostatka proizvođača takvih transformatora na tržištu, dizajniramo ih unutar svoje tvrtke. Osnovne tehničke specifikacije dostavljamo partnerima, navedeni su materijali kao što su vodici sa visokotemperaturnim enamelovim oblokom.

Električni signali s alata za snimanje podzemnih podataka, prenosi se putem ovih transformatora, utječu na pouzdanost signala od formacije do površine. Stoga, poboljšanje konzistencije transformatora povećava uniformnost signala, poboljšavajući točnost alata za snimanje i našu tržišnu konkurentnost.

Naše uobičajene signali transformatori su tipa EI, s jezgrom od permaliga visoke propusnosti (40–80 μΩ·cm), metalno oklopljeni i usisani silikonom. Konzistencija transformatora ovisi o dizajnu i proizvodnji. Za T1 transformatore, mala potražnja znači ručnu proizvodnju, što uzrokuje kvalitetska pitanja. Prethodni seriji pokazale lošu konzistenciju induktivnosti (±30% od centralne vrijednosti, varira između serija), teškoću u ispravljanju krugova i točnosti finalnog proizvoda.

1 Analiza faktora procesa koji utječu na konzistenciju

Kako bi se suočili s nekonzistentnošću performansi transformatora uzrokovanom ručnim operacijama i malim serijama, treba se fokusirati na poboljšanja procesa. Proizvodnja transformatora obuhvaća mnogo disciplina, provodljivi, magnetski i izolacijski materijali imaju vrlo promjenjive osobine, čime kontrola postaje izazov. Kroz istraživanje tržišta i analizu podataka o materijalima, razvijen je uzročno-posljedični dijagram za centralne vrijednosti i konzistenciju transformatora:

1.1 Analiza procesa proizvodnje transformatora tipa EI

Osim općih procesnih sličnosti, posebne karakteristike transformatora tipa EI zahtijevaju kompleksnu analizu 14 terminalnih faktora prikazanih na slici 1. Ključni faktori koji utječu na performanse su:

• Termička obrada permaliga: Nema stroge termičkih procesa, male serije dovode do iskustvene upravljanja temperaturama, poravnavanjem jezgrastih ploča i vakuumom pećnice. Ovi faktori ključno utječu na uklanjanje nepureza s površine legiranog jezgra i poboljšanje magnetskih osobina (npr. gubitci željeza, propusnost).

• Varijabilnost magnetskih osobina materijala: Domaći legirani materijali imaju nestabilne osobine. Serije permaliga pokazuju razlike u magnetskim performansama, smanjujući konzistenciju.

• Naprezanje prilikom montaže jezgrastih ploča: Neuniformno vanjsko naprezanje tijekom montaže smanjuje magnetske performanse (tipično >10% utjecaja). Odabir ravne jezgraste ploče i precizna montaža poboljšava konzistenciju.

1.2 Mjere poboljšanja procesa

Na osnovu ovih glavnih uzroka nekonzistentnosti induktivnosti T1 transformatora, implementirane su ciljane poboljšanja procesa.

2 Mjere poboljšanja procesa i njihova implementacija
2.1 Operateri strogo upravljaju procesom termičke obrade

• Prije termičke obrade, rasporedite permaligove jezgraste ploče uređeno i što ravnije kako ne bi savijale nakon obrade, smanjujući naprezanje tijekom montaže. U međuvremenu, provjerite za burine na jezgrastim pločama nakon punjenja prije termičke obrade. Ako su burine ozbiljne, predložite popravak prije termičke obrade.

• Strogo pratite krivulju na slici 2 za termičku obradu. Ravnomjerno povećajte temperaturu za 3 sata dok temperatura pećnice ne doseže 1150°C, zadržite temperaturu 4 sata, zatim hladite do 400°C tijekom 5 sati prije uklanjanja ploča iz pećnice.

• Strogo pridržavajte originalnim zahtjevima za vakuumskim tlakom. Koristite SG - 3 kompozitni vakuumski manometar za evakuaciju, postižući vakuum od 10 - 20 Pa.

2.2 Odaberite 3–5 serija materijala za jezgraste ploče, obradite ih zasebno i usporedite performanse

• Izvršite usporedbu verifikacije na sirovim materijalima za jezgraste ploče 1J85 permaliga. Uzmite otprilike 1.000 ploča (EI ploče) po seriji, označite svaku brojem pećnice, provedite termičku obradu u 3 zasebnim ciklusima i pratite/zapišite razlike u performansama. Koristite HP4225LCR most za mjerenje induktivnosti (H) za skupine L1–2. Podaci su sljedeći:

Zaključak: Usporedivi podaci pokazuju da jezgraste ploče obradene u 3 ciklusa imaju gotovo identične performanse, ispunjavajući zahtjev da budu unutar ±10% od centralne vrijednosti 4H.

• Zadržite nekoliko jezgrastih ploča za usporedbu performansi s sljedećom serijom dolaznih materijala, omogućujući daljnju verifikaciju sljedeće serije sirovih materijala.

• Odaberite ravne jezgraste ploče i umetnite ih u istom smjeru, minimizirajući naprezanje na pločama.

Podaci testiranja završenih transformatora prije montaže kućišta: Frekvencija = 1 kHz (HP4225LCR tester). Mjerite navoj L1–2 (H) pri 20°C (sobna temperatura). Konkretni podaci su sljedeći:

Nakon testiranja, podaci transformatora ostaju gotovo nepromjenjeni nakon impregnacije.

2.3 Podešavanje konzistencije induktivnosti

Uzeo se je jednoslojni metoda interkaliranja. Jedna EI ploča ima zakrivljenost. Pri umetanju, održavajte smjer zakrivljenosti konzistentnim. Usporedbom više umetanja u isti navoj, utvrđeno je da kad je smjer zakrivljenosti konzistentan, induktivnost je relativno veća, otprilike 18mH. S druge strane, ako smjer zakrivljenosti nije konzistentan pri umetanju, induktivnost je otprilike 15mH. Stoga, korištenjem metode održavanja konzistentnog smjera zakrivljenosti pri umetanju, omogućuje se fino podešavanje induktivnosti ručnim prilagođavanjem malih razlika u zračnjaku između E i I ploča, pružajući prostor za prilagodbu, stvarajući bolju konzistenciju induktivnosti.

Na primjer, za T1 transformator, centralna vrijednost T1 je ponovno određena na 4.00H, kontrolirajući konzistenciju induktivnosti transformatora unutar ±10% od centralne vrijednosti. Također, temeljito se osigurava da je induktivnost svake serije transformatora koja napušta tvornicu gotovo konzistentna s novoodređenom centralnom vrijednosti.