Hogyan lehet meghatározni egy transzformátor egyes tekercsek körülfordulásainak számát és a drótméretet?

Hogyan határozhatom meg a transzformátor tekercsek számát és a drótméretet?

A transzformátor tekercsek számának és drótméretének meghatározásához figyelembe kell venni a feszültséget, áramot, frekvenciát, aljzat jellemzőit és a terhelési követelményeket. Az alábbiakban találja a részletes lépéseket és képleteket:

I. Alapvető Transzformátor Paraméterek Meghatározása

1. Bemeneti/Kimeneti Feszültség (V1,V2): Eredeti és másodlagos feszültség (voltban).

2. Nominált Teljesítmény (P): A transzformátor kapacitása (VA vagy wattban).

3. Működési Frekvencia (f): Általában 50 Hz vagy 60 Hz.

4. Aljzat Paraméterei:

• Aljzat anyaga (pl., szilíciumvagyon, ferrit)

• Hatékony aljzat keresztmetszeti területe (A, m²-ben)

• Maximális mágneses fluxussűrűség (Bmax, T-ban)

• Összes mágneses út hossza (le, m-ben)

II. Tekercsek Számának Számítása

1. Tekercsek Arányának Képlete

Ahol N1 és N2 az eredeti és másodlagos tekercsek fordulatai.

2. Fordulatok Feszültségeinek Számítása

A Faraday indukciós törvénye alapján:

Átrendezve N megoldására:

Paraméterek:

• V: Tekercs feszültsége (eredeti vagy másodlagos)

• Bmax: Maximális mágneses fluxussűrűség (lásd az aljzat anyag adatlapját, pl. 1,2–1,5 T szilíciumvagyon esetén)

• A: Hatékony aljzat keresztmetszeti területe (m²-ben)

Példa:
Tervezze meg egy 220V/110V, 50Hz, 1kVA transzformátort szilíciumvagyon aljzattal (Bmax=1,3T, A=0,01m2):

III. Drótméret Meghatározása

1. Tekercs Áramának Számítása

2. Drót Keresztmetszeti Területének Számítása

Az áram sűrűsége (J, A/mm²) alapján:

• Áram Sűrűségi Irodalom:

• Szabványos transzformátorok: J=2,5∼4A/mm2

• Magas frekvenciájú vagy nagy hatékonyságú transzformátorok: J=4∼6A/mm2 (a bőrfelületi hatást figyelembe véve)

3. Drót Átmérőjének Számítása

IV. Érvényesítés és Optimalizálás

Aljzat Veszteségek Érvényesítése:
Győződjön meg róla, hogy az aljzat biztonságos Bmax határértékek között működik, hogy elkerülje a telítést:

(k: Anyag együttható, Ve: Aljzat térfogata)

Ablak Terület Használata:
A drót teljes keresztmetszeti területe beleférjen az aljzat ablak területébe (Awindow):

(Ku: Ablak kitöltési tényező, általában 0,2–0,4)

Hőmérséklet Emelkedés Ellenőrzése:
Győződjön meg róla, hogy a drót áram sűrűsége megfelel a hőmérséklet emelkedési követelményeknek (általában ≤ 65°C).

V. Eszközök és Referenciák

1. Tervezési Szoftverek:

• ETAP, MATLAB/Simulink (szimuláció és érvényesítéshez)

• Transzformátor Tervező (online eszköz)

2. Útmutatók és Szabványok:

• Transzformátor Tervezési Kézikönyv Colin Hart szerint

• IEEE Standard C57.12.00 (Általános követelmények a tápegység-transzformátorokhoz)

Fontos Megfontolandók

• Magas Frekvenciájú Transzformátorok: Kezelje a bőrfelületi és közeli hatásokat Litz dróttal vagy lapos rézsavanyaggal.

• Előttemetési Követelmények: Győződjön meg róla, hogy az előttemetés kiáll a tekercsek közötti feszültségben (pl. ≥ 2 kV az eredeti-másodlagos előttemetés esetén).

• Biztonsági Tartalék: Foglaljon 10–15% tartalékot a tekercsek számára és a drótmérethez.

Ez a módszer alapját adja a transzformátor tervezésének, de a végső érvényesítéshez kísérleti tesztelést javasolunk.