Cải tiến quy trình sản xuất biến áp đồng nhất: Kiểm soát cảm ứng và Tối ưu hóa hiệu suất

Do dự thiếu nhà sản xuất cho các biến áp như vậy trên thị trường, chúng tôi thiết kế chúng nội bộ. Chúng tôi cung cấp thông số kỹ thuật cho đối tác, chỉ định vật liệu như dây sơn chịu nhiệt độ cao.

Tín hiệu điện từ các công cụ ghi log dưới giếng, được truyền qua các biến áp này, ảnh hưởng đến độ tin cậy của tín hiệu từ tầng đất lên bề mặt. Do đó, cải thiện sự nhất quán của biến áp sẽ tăng cường độ đồng đều của tín hiệu, nâng cao độ chính xác của công cụ ghi log và sức cạnh tranh thị trường của chúng tôi.

Các biến áp tín hiệu phổ biến của chúng tôi là loại EI, với lõi có độ dẫn từ 40-80 μΩ·cm bằng permalloy có độ thấm từ cao, vỏ kim loại và được đúc bằng silicone. Sự nhất quán của biến áp phụ thuộc vào cả thiết kế và sản xuất. Đối với biến áp T1, nhu cầu thấp dẫn đến sản xuất thủ công, gây ra vấn đề về chất lượng. Các lô trước đây cho thấy độ đồng đều cảm ứng kém (±30% so với giá trị trung tâm, thay đổi theo từng lô), làm cản trở việc gỡ lỗi mạch và độ chính xác của sản phẩm cuối cùng.

1 Phân tích các yếu tố quy trình ảnh hưởng đến sự nhất quán

Để giải quyết sự không nhất quán trong hiệu suất biến áp do hoạt động thủ công và sản xuất lô nhỏ, cần tập trung vào cải tiến quy trình. Sản xuất biến áp bao gồm nhiều lĩnh vực, với các vật liệu dẫn điện, từ tính và cách điện có đặc tính biến đổi lớn, khiến việc kiểm soát trở nên khó khăn. Qua nghiên cứu thị trường và phân tích dữ liệu vật liệu, một sơ đồ nguyên nhân - kết quả cho giá trị trung tâm và sự nhất quán của biến áp được phát triển như sau:

1.1 Phân tích quy trình sản xuất biến áp loại EI

Ngoài những điểm chung trong quy trình biến áp, đặc điểm riêng của biến áp loại EI yêu cầu phân tích toàn diện 14 yếu tố đầu cuối trong Hình 1. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất là:

• Xử lý Nhiệt Vật liệu Permalloy: Thiếu quy trình xử lý nhiệt nghiêm ngặt, sản xuất lô nhỏ dẫn đến hoạt động dựa trên kinh nghiệm để điều khiển nhiệt độ, căn chỉnh tấm lõi và chân không lò. Những yếu tố này ảnh hưởng quan trọng đến việc loại bỏ tạp chất khỏi bề mặt lõi hợp kim và tăng cường tính từ (ví dụ: tổn thất sắt, độ thấm từ).

• Biến Động Tính Từ của Vật liệu: Vật liệu hợp kim trong nước có tính chất không ổn định. Các lô permalloy cho thấy sự khác biệt về tính từ, giảm sự nhất quán.

• Áp Lực Lắp Ráp Trên Tấm Lõi: Áp lực bên ngoài không đồng đều trong quá trình lắp ráp làm giảm tính từ (thông thường >10% ảnh hưởng). Việc chọn tấm lõi phẳng và lắp ráp chính xác cải thiện sự nhất quán.

1.2 Biện Pháp Cải Tiến Quy Trình

Dựa trên những nguyên nhân chính gây ra sự không nhất quán cảm ứng của biến áp T1, các biện pháp cải tiến quy trình được thực hiện.

2 Biện Pháp Cải Tiến Quy Trình và Triển Khai
2.1 Người vận hành phải kiểm soát chặt chẽ quy trình xử lý nhiệt

• Trước khi xử lý nhiệt, sắp xếp các tấm lõi permalloy gọn gàng và phẳng nhất có thể để chúng không cong sau khi xử lý, giảm áp lực trong quá trình lắp ráp. Đồng thời, kiểm tra các mép nhọn trên tấm lõi sau khi dập trước khi xử lý nhiệt. Nếu mép nhọn nghiêm trọng, đề xuất sửa chữa trước khi xử lý nhiệt.

• Chặt chẽ tuân theo đường cong trong Hình 2 để xử lý nhiệt. Tăng nhiệt độ đồng đều trong 3 giờ cho đến khi nhiệt độ lò đạt 1150°C, giữ nhiệt độ trong 4 giờ, sau đó làm mát xuống 400°C trong 5 giờ trước khi lấy các tấm ra khỏi lò.

• Chắc chắn tuân theo yêu cầu ban đầu về áp suất chân không. Sử dụng đồng hồ chân không tổng hợp SG-3 để hút chân không, đạt độ chân không 10-20 Pa.

2.2 Chọn 3-5 lô vật liệu tấm lõi, xử lý riêng rẽ và so sánh hiệu suất

• Tiến hành xác minh so sánh trên vật liệu tấm lõi permalloy 1J85. Lấy khoảng 1.000 tấm (tấm EI) mỗi lô, đánh dấu mỗi tấm bằng số lò, xử lý nhiệt trong 3 lần chạy riêng biệt, và theo dõi/ghi lại sự khác biệt về hiệu suất. Sử dụng máy đo inductance HP4225LCR (tần số: 1 kHz) để đo inductance (H) cho các nhóm L1-2. Dữ liệu như sau:

Kết luận: So sánh dữ liệu trên, các tấm lõi permalloy được xử lý trong 3 lần chạy cho thấy hiệu suất cơ bản nhất quán, đáp ứng yêu cầu nằm trong ±10% giá trị trung tâm 4H.

• Giữ lại một số tấm lõi để so sánh hiệu suất với lô vật liệu tiếp theo, cho phép xác minh thêm lô vật liệu tiếp theo.

• Chọn các tấm lõi phẳng và chèn chúng theo cùng một hướng, giảm thiểu áp lực lên các tấm.

Dữ liệu thử nghiệm cho biến áp hoàn thiện trước khi lắp ráp vỏ: Tần số = 1 kHz (máy đo HP4225LCR). Đo cuộn dây L1-2 (H) ở 20°C (nhiệt độ phòng). Dữ liệu cụ thể như sau:

Sau khi thử nghiệm, dữ liệu biến áp vẫn cơ bản không thay đổi sau khi ngâm.

2.3 Điều chỉnh sự nhất quán của inductance

Phương pháp xen kẽ một tấm đơn được áp dụng. Một tấm EI có độ cong. Khi chèn, giữ hướng cong đồng nhất. Bằng cách so sánh nhiều lần chèn vào cùng một cuộn, người ta phát hiện rằng khi hướng cong đồng nhất, inductance tương đối lớn hơn, khoảng 18mH. Ngược lại, nếu hướng cong không đồng nhất khi chèn, inductance khoảng 15mH. Do đó, sử dụng phương pháp giữ hướng cong đồng nhất khi chèn cho phép điều chỉnh tinh vi inductance bằng cách điều chỉnh nhẹ sự khác biệt về khe hở giữa E và I, cung cấp biên độ hoặc không gian điều chỉnh, và do đó đạt được sự nhất quán inductance tốt hơn.

Lấy biến áp T1 làm ví dụ, giá trị trung tâm của T1 được xác định lại là 4.00H, kiểm soát sự nhất quán inductance của biến áp trong ±10% giá trị trung tâm. Hơn nữa, cơ bản đảm bảo rằng inductance của mỗi lô biến áp rời khỏi nhà máy cơ bản nhất quán với giá trị trung tâm mới được xác định.