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

Kako odrediti broj zavojaka po bobini i prečnik žice za transformator?

Odredjivanje broja zavojaka i prečnika žice za bobine transformatora zahteva razmatranje napona, struje, frekvencije, karakteristika jezgra i zahteva za opterećenjem. Ispod su detaljni koraci i formule:

I. Definisati Osnovne Parametre Transformatora

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

2. Nominalna Snaga (P): Kapacitet transformatora (u VA ili vatima).

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

4. Parametri Jezgra:

• Materijal jezgra (npr. silicijska čelik, ferrit)

• Efektivna površina presjeka jezgra (A, u m²)

• Maksimalna gustoća fluksa (Bmax, u T)

• Ukupna dužina magnetne putanje (le, u m)

II. Izračunati Broj Zavojaka

1. Formula za omjer zavojaka

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

2. Izračun napona po zavojaču

Korišćenjem Faradajevog zakona indukcije:

Preuređeno da bi se izračunao N:

Parametri:

• V: Napon bobine (primarna ili sekundarna)

• Bmax: Maksimalna gustoća fluksa (videti datasheet materijala jezgra, npr. 1.2–1.5 T za silicijski čelik)

• A: Efektivna površina presjeka jezgra (u m²)

Primer:
Projektovanje 220V/110V, 50Hz, 1kVA transformatora sa jezgrom od silicijskog čelika (Bmax=1.3T, A=0.01m2):

III. Odrediti Prečnik Žice

1. Izračunati Struju Bobine

2. Izračunati Površinu Presjeka Žice

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

• Smernice za gustoću struje:

• Standardni transformatori: J=2.5∼4A/mm2

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

3. Izračunati Prečnik Žice

IV. Provera i Optimizacija

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

(k: Koeficijent materijala, Ve: Zapremina jezgra)

Iscoristavanje površine prozora:
Ukupna površina presjeka žice mora stajati unutar površine prozora jezgra (Awindow):

(Ku: Faktor ispunjenja prozora, obično 0.2–0.4)

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

V. Alati i Reference

1. Softver za dizajn:

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

• Transformer Designer (online alat)

2. Vodiči i standardi:

• Vodič za dizajn transformatora autor Colin Hart

• IEEE Standard C57.12.00 (Opšti zahtjevi za snage transformatora)

Ključne Razmatranje

• Visokofrekventni transformatori: Riješiti efekte kože i blizine korišćenjem Litz žice ili ravani bakrene trake.

• Zahtjevi za izolacijom: Osigurati da izolacija izdržava napon između navoja (npr. ≥ 2 kV za izolaciju između primarne i sekundarne bobine).

• Sigurnosni rezerv: Rezervirati 10–15% rezerva za broj zavojaka i prečnik žice.

Ova metodologija pruža temelj za dizajn transformatora, ali se preporučuje eksperimentalno testiranje za konačnu validaciju.