Hoe kan ek die aantal windingen per spoel en draadgrootte vir 'n transformator bepaal?

Hoe kan ek die aantal windinge per spoel en draadgrootte vir 'n transformator bepaal?

Die bepaling van die aantal windinge en draadgrootte vir transformatorspoels vereis oorweging van spanning, stroom, frekwensie, kernkenmerke, en laastoebehore. Hieronder is die gedetailleerde stappe en formules:

I. Bepaal Basis Transformatorparameters

1. Invoer/Uitvoerspanning (V1,V2): Primêre en sekondêre spannings (in volt).

2. Geskatte Vermoë (P): Transformatorkapasiteit (in VA of watt).

3. Werkingsfrekwensie (f): Tipies 50 Hz of 60 Hz.

4. Kernparameters:

• Kernmateriaal (bv. silikonstaal, ferriet)

• Effektiewe kruisdoorsnede van die kern (A, in m²)

• Maksimum fluxdigtheid (Bmax, in T)

• Totale magnetiese padlengte (le, in m)

II. Bereken Spoelwindinge

1. Windingeverhouding Formule

Waar N1 en N2 die windinge van die primêre en sekondêre spoels is.

2. Spanning per Windingberekening

Deur gebruik te maak van Faraday se Wet van Induksie:

Oorgestel om op te los vir N:

Parameters:

• V: Spoelspanning (primêr of sekondêr)

• Bmax: Maksimum fluxdigtheid (verwys na kernmateriaal databladsye, bv. 1.2–1.5 T vir silikonstaal)

• A: Effektiewe kruisdoorsnede van die kern (in m²)

Voorbeeld:
Ontwerp 'n 220V/110V, 50Hz, 1kVA transformator met 'n silikonstaal kern (Bmax=1.3T,A=0.01m2):

III. Bepaal Draadgrootte

1. Bereken Spoelstroom

2. Berekening van Draad Kruisdoorsnede

Gebaseer op stroomdigtheid (J, in A/mm²):

• Riglyne vir Stroomdigtheid:

• Standaard transformators: J=2.5∼4A/mm2

• Hoogfrekwensie of hoëdoeltreffendheid transformators: J=4∼6A/mm2 (rekenskap hou van vel-effek)

3. Berekening van Draaddiameter

IV. Validering en Optimering

Validering van Kernverlies:
Maak seker dat die kern binne veilige Bmax grense werk om ververstelling te vermy:

(k: Materiale koëffisiënt, Ve: Kern volume)

Gebruik van Vensterarea:
Totale draad kruisdoorsnede moet binne die kern se vensterarea (Awindow) pas:

(Ku: Venster vulfaktor, tipies 0.2–0.4)

Temperatuurstyg Kontrole:
Maak seker dat die draad stroomdigtheid aan temperatuurstyg vereistes voldoen (tipies ≤ 65°C).

V. Instrumente en Verwysings

1. Ontwerpsagteware:

• ETAP, MATLAB/Simulink (vir simulasie en validering)

• Transformator Ontwerper (aanlyn instrument)

2. Riglyne en Standaarde:

• Transformatorontwerp Handboek deur Colin Hart

• IEEE Standard C57.12.00 (Algemene Vereistes vir Kragtransformators)

Kern Oorwegings

• Hoogfrekwensie Transformators: Adres vel- en nabyheideffekte deur Litz-draad of plat koper strokie te gebruik.

• Isolasieverwagtings: Maak seker dat isolering die spanning tussen windinge kan weerstaan (bv. ≥ 2 kV vir primêr-sekondêr isolering).

• Veiligheidsmarge: Reserveer 'n 10–15% marge vir windinge en draadgrootte.

Hierdie metodologie verskaf 'n grondslag vir transformatorontwerp, maar eksperimentele toetsing word aanbeveel vir uiteindelike validering.