Как мога да определя броя на завоите в bobina и размера на жицата за трансформатор?

Как мога да определя броя на витките за бобина и размера на жицата за трансформатор?

Определянето на броя витки и размера на жицата за бобините на трансформатор изисква разглеждане на напрежението, тока, честотата, характеристиките на ядрото и изискванията към натоварването. По-долу са представени подробните стъпки и формули:

I. Дефинирайте основни параметри на трансформатора

1. Входно/изходно напрежение (V1, V2): Напреженията на първичната и вторичната обмотка (в волтове).

2. Номинална мощност (P): Капацитет на трансформатора (в VA или ватове).

3. Работна честота (f): Обикновено 50 Hz или 60 Hz.

4. Параметри на ядрото:

• Материал на ядрото (например, силиконово желязо, ферит)

• Ефективна площ на сечението на ядрото (A, в m²)

• Максимална магнитна плътност (Bmax, в T)

• Общата дължина на магнитния път (le, в m)

II. Изчисляване на броя витки

1. Формула за отношението на витките

Където N1 и N2 са витките на първичната и вторичната обмотка.

2. Изчисление на напрежението за витка

Използвайки законът на Фарадей за индукция:

Пренаредено за решаване на N:

Параметри:

• V: Напрежение на обмотката (първична или вторична)

• Bmax: Максимална магнитна плътност (вижте техническите данни на материала, например 1.2–1.5 T за силиконово желязо)

• A: Ефективна площ на сечението на ядрото (в m²)

Пример:
Дизайн на 220V/110V, 50Hz, 1kVA трансформатор с ядро от силиконово желязо (Bmax=1.3T, A=0.01m²):

III. Определение на размера на жицата

1. Изчисление на тока на обмотката

2. Изчисление на площта на сечението на жицата

На основата на плътността на тока (J, в A/mm²):

• Ръководства за плътността на тока:

• Стандартни трансформатори: J=2.5∼4A/mm²

• Трансформатори с висока честота или висока ефективност: J=4∼6A/mm² (с оглед на ефекта на кожата)

3. Изчисление на диаметъра на жицата

IV. Валидация и оптимизация

Валидация на загубите в ядрото:
Осигурете, че ядрото работи в безопасни граници на Bmax, за да се избегне насищане:

(k: Коефициент на материала, Ve: Обем на ядрото)

Използване на площта на прозореца:
Общата площ на сечението на жицата трябва да се побере в прозореца на ядрото (Awindow):

(Ku: Коефициент на запълване на прозореца, обикновено 0.2–0.4)

Проверка на температурното повишаване:
Осигурете, че плътността на тока на жицата отговаря на изискванията за температурното повишаване (обикновено ≤ 65°C).

V. Инструменти и справочници

1. Проекционно софтуер:

• ETAP, MATLAB/Simulink (за симулация и валидация)

• Transformer Designer (онлайн инструмент)

2. Ръководства и стандарти:

• Transformer Design Handbook от Colin Hart

• IEEE Standard C57.12.00 (Общи изисквания за силови трансформатори)

Основни разглеждания

• Трансформатори с висока честота: Разглеждайте ефектите на кожата и близостта, използвайки Litz жица или плоски медни ленти.

• Изисквания за изолация: Осигурете, че изолацията издържа напрежението между обмотките (например, ≥ 2 kV за изолацията между първичната и вторичната обмотка).

• Безопасен резерв: Запазете 10–15% резерв за витките и размера на жицата.

Този метод предоставя основа за проектиране на трансформатор, но се препоръчва експериментално тестирование за окончателна валидация.