Miten voin määrittää kierrosten määrän kuhalla ja johdon mitan muuntimelle?

Miten voin määrittää kierrosten määrän ja johdon paksuuden muuntimelle?

Muuntimen kierrosten määrän ja johdon paksuuden määrittäminen vaatii huomioidaan jännite, virta, taajuus, ytimen ominaisuudet ja kuormitusvaatimukset. Alla on yksityiskohtaiset vaiheet ja kaavat:

I. Määritä perustiedot muuntimesta

1. Syöte/tuloste jännite (V1,V2): Primääri- ja sekundäärijännitteet (voltit).

2. Nominaaliteho (P): Muuntimen kapasiteetti (VA tai wattia).

3. Toimintaan käytetty taajuus (f): Yleensä 50 Hz tai 60 Hz.

4. Ytimen parametrit:

• Ytimen materiaali (esim. piisilasi, ferritti)

• Ytimen tehokas poikkileikkausala (A, m²)

• Maksimifluxtiitiheys (Bmax, T)

• Koko magnetinen polun pituus (le, m)

II. Lasketaan kierrosten määrä

1. Kierrosten suhde kaava

Missä N1 ja N2 ovat primääri- ja sekundäärikyynelien kierrokset.

2. Jännite per kierros laskenta

Faraadin induktiolain avulla:

Järjestetty ratkaisemaan N:

Parametrit:

• V: Kyynelin jännite (primääri- tai sekundäärikyyneli)

• Bmax: Maksimifluxtiitiheys (viitataan ytimen materiaalin tietokorttiin, esim. 1,2–1,5 T piisilasille)

• A: Ytimen tehokas poikkileikkausala (m²)

Esimerkki:
220V/110V, 50Hz, 1kVA muuntimen suunnittelu piisilasytimellä (Bmax=1,3T,A=0,01m2):

III. Määritä johdon paksuus

1. Lasketaan kyynelivirta

2. Johdon poikkileikkausalan laskenta

Perustuen virtatiheyteen (J, A/mm²):

• Virtatiheyden ohjeet:

• Standardimuuntimet: J=2,5∼4A/mm2

• Korkeataajuus- tai korkeatehokkuusmuuntimet: J=4∼6A/mm2 (huomioi nahkatulo)

3. Johdon halkaisijan laskenta

IV. Vahvistus ja optimointi

Ytimen häviön vahvistus:
Varmista, että ydin toimii turvallisissa Bmax rajoissa välttääksesi saturaation:

(k: Materiaalikerroin, Ve: Ytimen tilavuus)

Ikkunan alueen hyödyntäminen:
Kaiken johdon poikkileikkausala täytyy mahtua ytimen ikkunan alueeseen (Awindow):

(Ku: Ikkunan täyttötulos, yleensä 0,2–0,4)

Lämpötilan nousun tarkistus:
Varmista, että johdon virtatiheys vastaa lämpötilan nousuvaatimuksia (yleensä ≤ 65°C).

V. Työkalut ja viitteet

1. Suunnittelusoftware:

• ETAP, MATLAB/Simulink (simulaatio- ja vahvistusta varten)

• Transformer Designer (verkkopohjainen työkalu)

2. Ohjeet ja standardit:

• Muuntimen suunnittelukäsikirja Colin Hart

• IEEE Standard C57.12.00 (Yleiset vaatimukset voimamuuntimille)

Tärkeitä huomioita

• Korkeataajuusmuuntimet: Käsittele nahkatulo- ja lähituulovaikutukset käyttämällä Litz-johdot tai levyydellisiä kuparileppejä.

• Eristyksenvaatimukset: Varmista, että eristys kestää kyynelien välisen jännitteen (esim. ≥ 2 kV primääri-sekundääri eristykselle).

• Turvamarginaali: Varaa 10–15 % marginaali kierrosten ja johdon koon osalta.

Tämä menetelmä tarjoaa pohjan muuntimen suunnitteluun, mutta lopullinen vahvistus suositellaan kokeellisilla testeillä.