Paano ko matutukoy ang bilang ng mga pabalik-balingawgaw sa bawat coil at laki ng wire para sa isang transformer?

Paano ko matutukoy ang bilang ng mga turn sa bawat coil at laki ng wire para sa isang transformer?

Ang pagtukoy ng bilang ng mga turn at laki ng wire para sa mga coil ng transformer ay nangangailangan ng pag-consider ng voltage, current, frequency, core characteristics, at load requirements. Narito ang detalyadong mga hakbang at formulas:

I. Tukuyin ang Pangunahing Mga Parameter ng Transformer

1. Input/Output Voltage (V1,V2): Primary at secondary voltages (sa volts).

2. Rated Power (P): Kapasidad ng transformer (sa VA o watts).

3. Operating Frequency (f): Karaniwang 50 Hz o 60 Hz.

4. Core Parameters:

• Materyal ng core (halimbawa, silicon steel, ferrite)

• Epektibong cross-sectional area ng core (A, sa m²)

• Maximum na flux density (Bmax, sa T)

• Kabuuang magnetic path length (le, sa m)

II. I-Compute ang Bilang ng mga Turn sa Coil

1. Formula ng Turns Ratio

Kung saan ang N1 at N2 ay ang bilang ng mga turn sa primary at secondary coils.

2. Pagsusuri ng Voltage per Turn

Gumamit ng Faraday’s Law of Induction:

Inaayos upang malutas ang N:

Mga Parameter:

• V: Coil voltage (primary o secondary)

• Bmax: Maximum na flux density (tingnan ang datasheets ng materyal ng core, halimbawa, 1.2–1.5 T para sa silicon steel)

• A: Epektibong cross-sectional area ng core (sa m²)

Halimbawa:
Magdisenyo ng 220V/110V, 50Hz, 1kVA transformer na may silicon steel core (Bmax=1.3T,A=0.01m2):

III. Tukuyin ang Laki ng Wire

1. I-Compute ang Coil Current

2. Pagsusuri ng Cross-Sectional Area ng Wire

Batay sa current density (J, sa A/mm²):

• Guidelines sa Current Density:

• Standard transformers: J=2.5∼4A/mm2

• High-frequency o high-efficiency transformers: J=4∼6A/mm2 (bilang pananaw ng skin effect)

3. Pagsusuri ng Diameter ng Wire

IV. Validation at Optimization

Validation ng Core Loss:
Tiyakin na ang core ay gumagana sa loob ng ligtas na Bmax limits upang iwasan ang saturation:

(k: Material coefficient, Ve: Core volume)

Utilization ng Window Area:
Ang kabuuang cross-sectional area ng wire ay dapat mag-fit sa window area ng core (Awindow):

(Ku: Window fill factor, karaniwang 0.2–0.4)

Temperature Rise Check:
Tiyakin na ang current density ng wire ay sumasaklaw sa temperature rise requirements (karaniwang ≤ 65°C).

V. Tools at References

1. Design Software:

• ETAP, MATLAB/Simulink (para sa simulation at validation)

• Transformer Designer (online tool)

2. Guides at Standards:

• Transformer Design Handbook ni Colin Hart

• IEEE Standard C57.12.00 (General Requirements for Power Transformers)

Key Considerations

• High-Frequency Transformers: Address skin and proximity effects using Litz wire or flat copper strips.

• Insulation Requirements: Ensure insulation withstands voltage between windings (e.g., ≥ 2 kV for primary-secondary insulation).

• Safety Margin: Reserve a 10–15% margin for turns and wire size.

Ang metodolohiya na ito ay nagbibigay ng pundasyon para sa disenyo ng transformer, ngunit inirerekomenda ang experimental testing para sa final validation.