Dönüştürücü için bobin başına sarım sayısı ve tel çapı nasıl belirlenebilir?

Dönüştürücü için bobin başına düşen sarım sayısı ve kablo boyutunu nasıl belirleyebilirim?

Dönüştürücü bobinlerinin sarım sayısı ve kablo boyutunu belirlemek, voltaj, akım, frekans, çekirdek özellikleri ve yük gereksinimlerini göz önünde bulundurmayı gerektirir. Aşağıda detaylı adımlar ve formüller bulunmaktadır:

I. Temel Dönüştürücü Parametrelerini Tanımlama

1. Giriş/Çıkış Voltajı (V1,V2): Birincil ve ikincil voltajlar (volt cinsinden).

2. Nominal Güç (P): Dönüştürücünün kapasitesi (VA veya watt cinsinden).

3. İşletme Frekansı (f): Genellikle 50 Hz veya 60 Hz.

4. Çekirdek Parametreleri:

• Çekirdek malzemesi (örneğin, silikon çeliği, ferrit)

• Etkili çekirdek kesit alanı (A, m² cinsinden)

• Maksimum manyetik akış yoğunluğu (Bmax, T cinsinden)

• Toplam manyetik yolu uzunluğu (le, m cinsinden)

II. Bobin Sarım Sayısını Hesaplama

1. Sarım Oranı Formülü

Burada N1 ve N2 birincil ve ikincil bobinlerin sarım sayılarıdır.

2. Sarım Başına Düşen Voltaj Hesabı

Faraday Endüksiyon Yasası kullanarak:

N'yi çözmek için yeniden düzenlenmiş hali:

Parametreler:

• V: Bobin voltajı (birincil veya ikincil)

• Bmax: Maksimum manyetik akış yoğunluğu (çekirdek malzemesi veri sayfalarına başvurun, örneğin silikon çeliği için 1.2–1.5 T)

• A: Etkili çekirdek kesit alanı (m² cinsinden)

Örnek:
220V/110V, 50Hz, 1kVA, silikon çelik çekirdekli (Bmax=1.3T, A=0.01m²) bir dönüştürücü tasarımı:

III. Kablo Boyutunu Belirleme

1. Bobin Akımını Hesaplama

2. Kablo Kesit Alanı Hesabı

Akım yoğunluğuna (J, A/mm² cinsinden) dayalı olarak:

• Akım Yoğunluğu Rehberleri:

• Standart dönüştürücüler: J=2.5∼4A/mm2

• Yüksek frekansta veya yüksek verimli dönüştürücüler: J=4∼6A/mm2 (deri etkisini dikkate al)

3. Kablo Çapı Hesabı

IV. Doğrulama ve Optimizasyon

Çekirdek Kaybı Doğrulaması:
Çekirdeğin güvenli Bmax sınırları içinde çalıştığından emin olun, doygunluk önlenmelidir:

(k: Malzeme katsayısı, Ve: Çekirdek hacmi)

Pencere Alanı Kullanımı:
Toplam kablo kesit alanı çekirdeğin pencere alanına (Awindow) sığmalıdır:

(Ku: Pencere dolgu faktörü, genellikle 0.2–0.4)

Sıcaklık Yükselişi Kontrolü:
Kablo akım yoğunluğunun sıcaklık yükselişi gereksinimlerine uyduğundan emin olun (genellikle ≤ 65°C).

V. Araçlar ve Referanslar

1. Tasarım Yazılımları:

• ETAP, MATLAB/Simulink (simülasyon ve doğrulama için)

• Transformer Designer (çevrimiçi araç)

2. Rehberler ve Standartlar:

• Dönüştürücü Tasarım El Kitabı by Colin Hart

• IEEE Standard C57.12.00 (Güç Dönüştürücüleri için Genel Gereksinimler)

Ana Dikkat Edilecek Konular

• Yüksek Frekanslı Dönüştürücüler: Deri ve yakınlık etkilerini Litz kablosu veya düz bakır şeritler kullanarak ele alın.

• İzolasyon Gereksinimleri: İzolasyonun bobinler arasındaki voltaja (örneğin, birincil-ikincil izolasyon için ≥ 2 kV) dayanabileceğinden emin olun.

• Güvenlik Marjı: Sarım sayısı ve kablo boyutu için %10–15 marj ayırın.

Bu metodoloji, dönüştürücü tasarımı için bir temel sağlar, ancak son doğrulama için deneyimsel test önerilir.