Dönüşümcü Üretimin Güçlendirilmesi: Endüktans Kontrolü ve Performans Optimizasyonu

Piyasadaki bu tür transformatörlerin üreticilerinin yetersizliği nedeniyle, bunları kendi bünyemizde tasarlıyoruz. İş ortaklarına, yüksek sıcaklık boya kablosu gibi malzemeleri belirten teknik özellikler sağlıyoruz.

Bu transformatörler aracılığıyla iletilen sondaj araçlarındaki elektrik sinyalleri, oluşumdan yüzeye sinyal güvenilirliğini etkiliyor. Bu nedenle, transformatör tutarlılığının artırılması, sinyal birlikteliğini artırmaktadır, bu da sondaj araçlarının doğruluğunu ve piyasa rekabetimizi artırıyor.

Ortak sinyal transformatörlerimiz, 40-80 μΩ·cm yüksek geçirgenlikli permalloy çekirdeklere sahip EI-tipidir, metal kaplamalı ve silikonla doldurulmuştur. Transformatör tutarlılığı hem tasarım hem de üretimden bağlıdır. T1 transformatörleri için düşük talep, manuel üretim gerekliliğini getirmekte ve bu da kalite sorunlarına yol açmaktadır. Geçmiş toplamlarda, indüktans tutarlılığında zayıf bir tutarlılık (±30% merkezi değer, toplamlar arasında değişkenlik gösteriyor) gözlemlenmiştir, bu da devre hata ayıklamasını ve son ürün doğruluğunu zorlaştırır.

1 Tutarlılığı Etkileyen Süreç Faktörlerinin Analizi

Manuel işlemler ve küçük toplam üretim nedeniyle transformatör performansındaki tutarsızlıkları ele almak için, çaba süreç iyileştirmelere odaklanmalıdır. Transformatör üretimi birçok disiplini kapsar, iletken, manyetik ve yalıtım malzemelerinin özellikleri çok değişken olup, kontrol edilmesi zordur. Pazar araştırması ve malzeme veri analizi aracılığıyla, transformatör merkezi değerleri ve tutarlılık için bir neden-sonuç diyagramı geliştirilmiştir:

1.1 EI-Tipi Transformatör Üretim Sürecinin Analizi

Genel transformatör süreç benzerliklerinin ötesinde, EI-tipi transformatörün benzersiz özellikleri, Şekil 1'deki 14 terminal faktörünün kapsamlı bir analizini gerektirir. Performansı etkileyen ana faktörler şunlardır:

• Permalloy Malzemelerin Isıl İşlemi: Sıkı isıl işlem süreçlerine sahip olmaması, küçük toplam üretim, deneyime dayalı sıcaklık kontrolü, çekirdek levha hizalama ve fırın vakumu işlemlerine yol açmaktadır. Bu faktörler, alaşım çekirdek yüzeylerinden kirletici maddelerin giderilmesini ve manyetik özelliklerin (örneğin, demir kaybı, geçirgenlik) artırılmasını kritik olarak etkiler.

• Malzeme Manyetik Performans Değişkenliği: Yurt içi alaşım malzemelerinin özellikleri istikrarsızdır. Permalloy toplamları, manyetik performans farklılıklarını göstererek tutarlılığı azaltır.

• Çekirdek Levhalarına Montaj Stresi: Montaj sırasında dış stresin eşit dağılmaması, manyetik performansı (%10'dan fazla etki) kötüye gider. Düz çekirdek levhaların seçilmesi ve hassas montaj, tutarlılığı artırır.

1.2 Süreç İyileştirme Tedbirleri

T1 transformatör indüktans tutarsızlığının bu ana nedenlerine dayanarak, hedefe yönelik süreç iyileştirmeler uygulanmıştır.

2 Süreç İyileştirme Tedbirleri ve Uygulama
2.1 Operatörlerin Isıl İşlem Sürecini Kesin Bir Şekilde Kontrol Etmesi

• Isıl işlem öncesi, permalloy çekirdek levhalarını mümkün olduğunca düz ve düzenli bir şekilde yerleştirin, böylece işlem sonrası bükülmemeleri ve montaj sırasında stresin azalması sağlanır. Ayrıca, isıl işlem öncesinde stamping işleminden sonra çekirdek levhalarındaki buruşuklukları kontrol edin. Buruşukluklar ciddi ise, isıl işlem öncesi onarıma önerin.

• Şekil 2'deki eğriye sıkı sıkıya uygun isıl işlem yapın. Fırın sıcaklığının 1150°C'ye ulaşması için 3 saat boyunca sıcaklığı eşit olarak yükseltin, 4 saat boyunca sıcaklığı koruyun, ardından 5 saat içinde 400°C'ye düşürüp levhaları fırından çıkarın.

• Vakum basıncı için orijinal süreç gereksinimlerine sıkı sıkıya uyun. SG-3 bileşik vakum göstergesini kullanarak vakumlu hale getirin, 10-20 Pa vakum derecesi elde edin.

2.2 3-5 Toplam Çekirdek Levha Malzemesi Seçimi, Ayrı Ayrı İşlenmesi ve Performans Karşılaştırması

• 1J85 permalloy çekirdek levha ham malzemeleri üzerinde karşılaştırmalı doğrulama yapın. Her toplamda yaklaşık 1.000 adet (EI levha) alın, her birine bir fırın numarası atayın, 3 ayrı seferde isıl işlem uygulayın ve performans farklarını izleyip kaydedin. HP4225LCR köprü test cihazı (frekans: 1 kHz) kullanarak L1-2 grupları için indüktans (H) ölçümünü yapın. Veriler şu şekildedir:

Sonuç: Yukarıdaki verileri karşılaştırıldığında, 3 ayrı seferde işlenmiş permalloy çekirdek levhaların genellikle tutarlı performans gösterdiği ve 4H merkezi değerinin ±10%'ünde olması gereken şartı karşladığı görülmektedir.

• Bazı çekirdek levhaları rezerve ederek, gelecek toplam ham malzemenin performansını karşılaştırmak için kullanın, böylece bir sonraki ham mal toplamının daha fazla doğrulanmasını sağlayın.

• Düz çekirdek levhaları seçin ve aynı yönde yerleştirin, böylece levhalara olan stresi en aza indirin.

Kaplama montajından önce tamamlanmış transformatörlerin test verileri: Frekans = 1 kHz (HP4225LCR test cihazı). Oda sıcaklığında (20°C) L1-2 (H) sarımı ölçümü. Belirli veriler şu şekildedir:

Testten sonra, impregnasyon sonrası transformatör verileri neredeyse hiç değişmemiştir.

2.3 Indüktans Tutarlılığını Ayarlama

Tek levha aralıklı yöntem kullanılmıştır. Tek bir EI levhasının eğrilik özelliği vardır. Yerleştirme sırasında, eğrilik yönünü tutarlı tutun. Aynı bobine birden fazla yerleştirme karşılaştırması yapıldığında, eğrilik yönünün tutarlı olduğu durumlarda indüktansın yaklaşık 18mH olduğunu, eğrilik yönünün tutarlı olmadığı durumlarda ise indüktansın yaklaşık 15mH olduğunu görülmüştür. Bu nedenle, yerleştirme sırasında eğrilik yönünü tutarlı tutma yöntemi, E ve I levhalar arasındaki hafif hava boşluğunun manuel olarak ayarlanması sayesinde indüktansın ince ayarlanmasına imkan tanıyarak, daha iyi indüktans tutarlılığı sağlar.

T1 transformatörü örneği üzerinden, T1'nin merkezi değeri 4.00H olarak yeniden belirlenmiştir, bu da transformatörün indüktans tutarlılığını merkezi değerinin ±10%'inde kontrol etmektedir. Ayrıca, fabrikadan çıkan her toplam transformatörün indüktansının yeni belirlenen merkezi değere neredeyse eşit olması temin edilmektedir.