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

Za nedostatak proizvođača takvih transformatora na tržištu, mi ih dizajniramo u kući. Pružamo tehničke specifikacije partnerima, navedene su materijale kao što su visokotemperaturne enameled žice.

Električni signali sa alata za iskopne logiranje, prenosi se preko ovih transformatora, utiču na pouzdanost signala od formacije do površine. Stoga, poboljšanje konzistentnosti transformatora povećava uniformnost signala, unapređujući tačnost alata za logiranje i našu konkurentnost na tržištu.

Naši obični signalni transformatori su tipa EI, sa jezgrom od permalija visoke permeabilnosti (40–80 μΩ·cm), metalno okovanih i silikonski zalihtanih. Konzistentnost transformatora zavisi od dizajna i proizvodnje. Za T1 transformatore, niska potražnja znači ručnu proizvodnju, što dovodi do problema kvaliteta. Prošle serije pokazale su lošu konzistentnost induktiviteta (±30% od centralne vrednosti, varira između serija), što komplikuje debagovanje šema i tačnost finalnog proizvoda.

1 Analiza faktora procesa koji utiču na konzistentnost

Da bi se rešili nekonzistentnosti u performansama transformatora uzrokovane ručnim operacijama i proizvodnjom u malim serijama, moraju se fokusirati na poboljšanja procesa. Proizvodnja transformatora obuhvata mnogo disciplina, materijali koji provode, magnetizam i izolacija imaju visoko promenljive osobine, što čini kontrolu teškom. Kroz istraživanje tržišta i analizu podataka o materijalima, razvijena je dijagrama uzrok - posledica za centralne vrednosti transformatora i konzistentnost, kako sledi:

1.1 Analiza procesa proizvodnje transformatora tipa EI

Pored opštih sličnosti u procesu transformatora, jedinstvene karakteristike transformatora tipa EI zahtevaju kompleksnu analizu 14 terminalnih faktora prikazanih na Slici 1. Ključni faktori koji utiču na performanse su:

• Termička obrada materijala iz permalija: Nedostatak strogo postupka termičke obrade, mala serija proizvodnje dovodi do operacija baziranih na iskustvu za kontrolu temperature, poravnavanje listova jezgre i vakuum pećnice. Ovi faktori ključno utiču na uklanjanje nečistoća sa površina legiranih jezgra i poboljšanje magnetskih osobina (npr. gubitci željeza, permeabilnost).

• Promenljivost magnetskih performansi materijala: Domaći legirani materijali imaju nestabilne osobine. Serije permalija pokazuju razlike u magnetskim performansama, smanjujući konzistentnost.

• Stres montaže na listove jezgre: Neuniformni spoljni stres tokom montaže smanjuje magnetske performanse (obično >10% uticaja). Izbor ravni listova jezgre i precizna montaža unapređuju konzistentnost.

1.2 Mere poboljšanja procesa

Na osnovu ovih glavnih uzroka nekonzistentnosti induktiviteta T1 transformatora, implementirane su ciljane poboljšane mere procesa.

2 Mere poboljšanja procesa i implementacija
2.1 Operateri strogo kontrolišu proces termičke obrade

• Pre termičke obrade, rasporedite listove jezgre iz permalija redom i što ravniše kako bi se nakon obrade ne savijali, smanjujući stres tokom montaže. Istovremeno, proverite da li su prisutni rezovi na listovima jezgre nakon punjenja pre termičke obrade. Ako su rezovi ozbiljni, predložite popravku pre termičke obrade.

• Strogo pridržavajte krivu na Slici 2 za termičku obradu. Povucite temperaturu ravnomerno za 3 sata dok temperatura pećnice ne dostigne 1150°C, zadržite temperaturu 4 sata, zatim hladite do 400°C za 5 sati pre uklanjanja listova iz pećnice.

• Strogo pridržavajte originalnim zahtevima za vakuum pritisak. Koristite SG-3 kompozitni vakuum merilac za evakuaciju, dostižući stepen vakuma od 10-20 Pa.

2.2 Odaberite 3–5 serija materijala za listove jezgre, obradite ih posebno i uporedite performanse

• Provedite uporedbu verifikaciju na sirovinskom materijalu listova jezgre iz permalija 1J85. Uzmite oko 1.000 listova (EI listovi) po seriji, obeležite svaki brojem pećnice, obavite termičku obradu u 3 posebnim serijama i pratite/zapišite razlike u performansama. Koristite HP4225LCR most testera (frekvencija: 1 kHz) za merenje induktiviteta (H) za grupe L1–2. Podaci su sledeći:

Zaključak: Upoređujući gore navedene podatke, listovi jezgre iz permalija obrađeni u 3 serijama pokazuju uglavnom konzistentne performanse, zadovoljavajući zahtev da budu unutar ±10% od centralne vrednosti 4H.

• Rezervišite neke listove jezgre da biste uporedili performanse sa sledećom serijom dolaznih materijala, omogućavajući dalju verifikaciju sledeće serije sirovinskog materijala.

• Odaberite ravne listove jezgre i ubacite ih u istom smeru, minimizirajući stres na listovima.

Test podaci za završene transformatore pre montaže kućišta: Frekvencija = 1 kHz (HP4225LCR tester). Merenje obmotnice L1–2 (H) na 20°C (soba temperatura). Konkretni podaci su sledeći:

Nakon testiranja, podaci transformatora ostaju uglavnom nepromenjeni nakon impregnacije.

2.3 Podešavanje konzistentnosti induktiviteta

Uvodimo metodu jednog listića. Jedan EI list ima zakrivljenost. Tokom ubacivanja, održavajte smer zakrivljenosti konzistentnim. Upoređujući više ubacivanja u isti obmot, otkriveno je da kada je smer zakrivljenosti konzistentan, induktivitet je relativno veći, otprilike 18mH. U suprotnom, ako smer zakrivljenosti nije konzistentan tokom ubacivanja, induktivitet je oko 15mH. Stoga, korišćenjem metode održavanja konzistentnosti smera zakrivljenosti tokom ubacivanja, omogućava se fino podešavanje induktiviteta ručnim prilagođavanjem malih razlika u vazdušnom razmak između E i I listova, pružajući prostor za podešavanje, i time postiže se bolja konzistentnost induktiviteta.

Kao primer, za T1 transformator, centralna vrednost T1 je ponovo određena na 4.00H, kontrolisanje konzistentnosti induktiviteta transformatora unutar ±10% od centralne vrednosti. Takođe, gotovo se osigurava da je induktivitet svake serije transformatora koji napušta fabriku uglavnom konzistentan sa novoodređenom centralnom vrednošću.