Paano ko matutukoy ang bilang ng mga pabalik-balik na lusot sa bawat coil at ang sukat 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 formula:

I. Tukuyin ang Mga Pamantayan 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)

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

• Pinakamataas na flux density (Bmax, sa T)

• Kabuuang magnetic path length (le, sa m)

II. Kalkulahin ang Bilang ng mga Turn

1. Formula ng Turns Ratio

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

2. Paghahati ng Voltage per Turn

Gamit ang Faraday’s Law of Induction:

Inaayos upang malutas ang N:

Mga Parameter:

• V: Coil voltage (primary o secondary)

• Bmax: Pinakamataas na flux density (sundin ang datasheets ng core material, halimbawa, 1.2–1.5 T para sa silicon steel)

• A: Efektibong 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. Kalkulahin ang Coil Current

2. Paghahati 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 (i-consider ang skin effect)

3. Paghahati ng Diameter ng Wire

IV. Pagvalidate at Pag-optimize

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

(k: Material coefficient, Ve: Core volume)

Window Area Utilization:
Ang kabuuang cross-sectional area ng wire ay dapat masaktan 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 sumasang-ayon 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: I-address ang skin at proximity effects gamit ang Litz wire o flat copper strips.

• Insulation Requirements: Tiyakin na ang insulation ay nakakatitiis ng voltage sa pagitan ng mga winding (halimbawa, ≥ 2 kV para sa primary-secondary insulation).

• Safety Margin: I-reserve ang 10–15% margin para sa turns at laki ng wire.

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