Kako mogu odrediti broj zavojaka po bobini i dimenzije žice za transformator?

Kako odrediti broj zavojnica po bobini i dimenziju žice za transformator?

Određivanje broja zavojnica i dimenzije žice za bobine transformatora zahtijeva razmatranje napona, struje, frekvencije, karakteristika jezgra i zahtjeva opterećenja. Ispod su detaljni koraci i formule:

I. Definirajte Osnovne Parametre Transformatora

1. Ulazni/Izlazni napon (V1,V2): Primarni i sekundarni napon (u voltima).

2. Nominirana snaga (P): Kapacitet transformatora (u VA ili vatima).

3. Radna frekvencija (f): Obično 50 Hz ili 60 Hz.

4. Parametri jezgra:

• Materijal jezgra (npr., silicijsko čeliko, ferit)

• Efektivna površina presjeka jezgra (A, u m²)

• Maksimalna gustoća fluksa (Bmax, u T)

• Ukupna dužina magnetske staze (le, u m)

II. Izračunajte Broj Zavojnica

1. Formula omjera zavojnica

Gdje su N1 i N2 broj zavojnica primarne i sekundarne bobine.

2. Izračun napona po zavojnici

Korištenjem Faradayevog zakona indukcije:

Preuredeno kako bi se riješilo N:

Parametri:

• V: Napon bobine (primarna ili sekundarna)

• Bmax: Maksimalna gustoća fluksa (provjerite podatkovne liste materijala jezgra, npr. 1,2–1,5 T za silicijsko čeliko)

• A: Efektivna površina presjeka jezgra (u m²)

Primjer:
Projektirajte 220V/110V, 50Hz, 1kVA transformator s jezgrom od silicijskog čelika (Bmax=1,3T,A=0,01m2):

III. Odredite Dimenziju Žice

1. Izračunajte struju bobine

2. Izračun površine presjeka žice

Na temelju gustoće struje (J, u A/mm²):

• Smjernice za gustoću struje:

• Standardni transformatori: J=2,5∼4A/mm2

• Visokofrekventni ili visokoefikasni transformatori: J=4∼6A/mm2 (uzimajući u obzir efekt kože)

3. Izračun promjera žice

IV. Provjera i Optimiranje

Provjera gubitaka u jezgru:
Osigurajte da jezgro radi unutar sigurnih granica Bmax kako bi se spriječilo nasycenje:

(k: Koeficijent materijala, Ve: Volumen jezgra)

Iskorištavanje površine prozora:
Ukupna površina presjeka žice mora prilagođena površini prozora jezgra (Awindow):

(Ku: Faktor ispunjenosti prozora, tipično 0,2–0,4)

Provjera porasta temperature:
Osigurajte da gustoća struje žice zadovoljava zahtjeve za porastom temperature (tipično ≤ 65°C).

V. Alati i Reference

1. Softver za dizajn:

• ETAP, MATLAB/Simulink (za simulaciju i provjeru)

• Transformer Designer (online alat)

2. Vodiči i standardi:

• Vodič za dizajn transformatora od Colina Harta

• IEEE Standard C57.12.00 (Opći zahtjevi za transformatorima moći)

Ključne Razmatranje

• Visokofrekventni transformatori: Rješavajte efekte kože i blizine korištenjem Litz žice ili pločića bakra.

• Zahtjevi za izolacijom: Osigurajte da izolacija izdržava napon između navoja (npr., ≥ 2 kV za izolaciju primarnog-sekundarnog navoja).

• Sigurnosni rezerv: Rezervirajte 10–15% margine za broj zavojnica i dimenziju žice.

Ova metodologija pruža osnovu za dizajn transformatora, ali se preporučuje eksperimentalno testiranje za konačnu provjeru.