Bagaimana saya boleh menentukan bilangan putaran setiap gegelung dan saiz wayar untuk sebuah transformer?

Bagaimanakah saya boleh menentukan bilangan putaran setiap gegelung dan saiz wayar untuk transformator?

Menentukan bilangan putaran dan saiz wayar untuk gegelung transformator memerlukan pertimbangan voltan, arus, frekuensi, ciri-ciri inti, dan keperluan beban. Berikut adalah langkah-langkah dan formula yang terperinci:

I. Tentukan Parameter Asas Transformator

1. Voltan Input/Output (V1,V2): Voltan utama dan sekunder (dalam volt).

2. Kuasa Ditetapkan (P): Kapasiti transformator (dalam VA atau watt).

3. Frekuensi Operasi (f): Biasanya 50 Hz atau 60 Hz.

4. Parameter Inti:

• Bahan inti (contohnya, besi silikon, ferit)

• Luas keratan rentas inti yang berkesan (A, dalam m²)

• Ketumpatan fluks maksimum (Bmax, dalam T)

• Panjang laluan magnetik keseluruhan (le, dalam m)

II. Kira Bilangan Putaran Gegelung

1. Formula Nisbah Putaran

Di mana N1 dan N2 adalah putaran gegelung utama dan sekunder.

2. Pengiraan Voltan per Putaran

Menggunakan Hukum Induksi Faraday:

Ditata semula untuk menyelesaikan N:

Parameter:

• V: Voltan gegelung (utama atau sekunder)

• Bmax: Ketumpatan fluks maksimum (rujuk lembaran data bahan inti, contohnya 1.2–1.5 T untuk besi silikon)

• A: Luas keratan rentas inti yang berkesan (dalam m²)

Contoh:
Reka bentuk transformator 220V/110V, 50Hz, 1kVA dengan inti besi silikon (Bmax=1.3T,A=0.01m2):

III. Tentukan Saiz Wayar

1. Kira Arus Gegelung

2. Pengiraan Luas Keratan Rentas Wayar

Berdasarkan ketumpatan arus (J, dalam A/mm²):

• Petunjuk Ketumpatan Arus:

• Transformator standard: J=2.5∼4A/mm2

• Transformator frekuensi tinggi atau kecekapan tinggi: J=4∼6A/mm2 (ambil kira kesan kulit)

3. Pengiraan Diameter Wayar

IV. Pemeriksaan dan Optimalisasi

Pemeriksaan Rugi Inti:
Pastikan inti beroperasi dalam had Bmax yang selamat untuk mengelakkan penyatuan:

(k: Pekali bahan, Ve: Isi padu inti)

Penggunaan Kawasan Tetingkap:
Luas keratan rentas wayar secara keseluruhan mesti muat dalam kawasan tetingkap inti (Awindow):

(Ku: Faktor pengisian tetingkap, biasanya 0.2–0.4)

Pemeriksaan Kenaikan Suhu:
Pastikan ketumpatan arus wayar memenuhi keperluan kenaikan suhu (biasanya ≤ 65°C).

V. Alat dan Rujukan

1. Perisian Reka Bentuk:

• ETAP, MATLAB/Simulink (untuk simulasi dan pemeriksaan)

• Transformer Designer (alat dalam talian)

2. Panduan dan Standard:

• Transformer Design Handbook oleh Colin Hart

• IEEE Standard C57.12.00 (Syarat-syarat Umum untuk Transformator Kuasa)

Pertimbangan Utama

• Transformator Frekuensi Tinggi: Tangani kesan kulit dan kedekatan menggunakan wayar Litz atau jalur tembaga rata.

• Keperluan Pengasingan: Pastikan pengasingan mampu menanggung voltan antara gegelung (contohnya, ≥ 2 kV untuk pengasingan utama-sekunder).

• Margin Keselamatan: Simpan margin 10–15% untuk putaran dan saiz wayar.

Metodologi ini menyediakan asas untuk reka bentuk transformator, tetapi ujian eksperimental disarankan untuk pemeriksaan akhir.