Oblika transformatorja

Transformator prenaša električno moč iz enega vezja v drugo vezje brez spremembe frekvence. Vsebuje primarno in sekundarno navitje. Primarni navit je povezan z glavnim napajanjem, sekundarni pa z zahtevanim vezjem. V našem projektno vezje smo v skladu z našimi zahtevami v projektu izvedli zasnovo enofaznega transformatorja moči 50 herc z majhno močjo (10 KVA).

Transformator je v osnovi treh vrst:

1. Vrsta jedra
2. Tip lupine
3. Toroidno

V jedru tipska navitja obdajajo del jedra, medtem ko v lupinskem jedru obdajajo navitja. Pri tipu Core obstajata dva glavna tipa, in sicer E-I in U-T. V tem zasnova transformatorja , uporabili smo jedrni tip E-I. Izbrali smo jedro E-I, saj je navitje veliko lažje v primerjavi s toroidnim, vendar je učinkovitost zelo visoka (95% -96%). Tako je, ker je izguba toka v toroidnih jedrih sorazmerno manjša.

Transformatorji, zaposleni v projektu, so

1. Serijski transformator: Da bi zagotovili zahtevano polnilno ali odporno napetost in
2. Krmilni transformator: Za zaznavanje izhodne napetosti in napajanje.

Oblikovalske formule:

Tu se sklicujemo na podatke o navijanju na mizi iz emajlirane bakrene žice in dimenzije tabele za vtiskovanje transformatorjev, da izberemo vhodna in izhodna navitja SWG in jedro transformatorja za dane specifikacije.

Postopek načrtovanja se upošteva ob predpostavki, da so podane naslednje specifikacije transformatorja:

• Sekundarna napetost (Vs)
• Sekundarni tok (Is)
• Razmerje obratov (n2 / n1)

Iz teh podanih podrobnosti izračunamo širino jezika, višino sklada, vrsto jedra, površino okna, kot sledi: -

• Sekundarni volt-ojačevalniki (SVA) = sekundarna napetost (Vs) * sekundarni tok (Is)
• Primarni volt-ojačevalniki (PVA) = sekundarni volt-ojačevalniki (SVA) / 0,9 (ob predpostavki učinkovitosti transformatorja 90%)
• Primarna napetost (Vp) = Razmerje sekundarne napetosti (Vs) / obratov (n2 / n1)
• Primarni tok (Ip) = Primarni volt-ojačevalniki (PVA) / Primarna napetost (Vp)
• Zahtevana površina preseka jedra je podana z: - Površina jedra (CA) = 1,15 * sqrt (primarni volt-ojačevalniki (PVA))
• Bruto površina jedra (GCA) = površina jedra (CA) * 1.1
• Število obratov navitja se določi z razmerjem, ki je določeno kot: - število obratov na volt (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * območje jedra * frekvenca * gostota toka)

Podatki o navijanju na emajlirani bakreni žici

(@ 200A / cm²)

Mera žigosanja transformatorjev (jedrna tabela):

Za delovanje na omrežju je frekvenca 50 HZ, gostoto pretoka pa lahko vzamemo kot 1 Wb / kvadratni cm. za običajne jeklene žigosanje in 1,3Wb / kvadratni cm za žigosanje CRGO, odvisno od vrste, ki jo želite uporabiti.

Zato

• Primarni zavoji (n1) = obrati na volt (Tpv) * Primarna napetost (V1)
• Sekundarni zavoji (n2) = obrati na volt (Tpv) * sekundarna napetost (V2) * 1,03 (predpostavimo, da je 3-odstotni padec navitij transformatorja)
• Širina jezika laminatov je približno podana z:

Širina jezika (Tw) = Sqrt * (GCA)

Trenutna gostota

To je trenutna nosilnost žice na enoto prečnega prereza. Izraženo je v enotah Amp / cm². Zgoraj omenjena miza žic je namenjena neprekinjenemu nazivnemu toku pri gostoti toka 200A / cm². Za način neprekinjenega ali občasnega delovanja transformatorja lahko izberemo večjo gostoto do 400A / cm², kar pomeni dvakratno normalno gostoto, da prihranimo stroške na enoto. Odločili smo se, da je dvig temperature v primerih občasnih obratovanj manjši v primerih neprekinjenega delovanja.

Torej, odvisno od izbrane gostote toka, zdaj izračunamo vrednosti primarnih in sekundarnih tokov, ki jih želimo poiskati v tabeli žic za izbiro SWG: -

n1a = izračunan primarni tok (Ip) / (gostota toka / 200)

n2a = izračunan sekundarni tok (Is) / (gostota toka / 200)

Za te vrednosti primarnih in sekundarnih tokov iz žične mize izberemo ustrezne SWG in število vrtljajev na kvadratni meter. Nato nadaljujemo z izračunavanjem na naslednji način:

• Primarno območje (pa) = Primarni zavoji (n1) / (Primarni zavoji na kvadratni meter)
• Sekundarno območje (sa) = Sekundarni zavoji (n2) / (Sekundarni zavoji na kvadratni meter)
• Skupna površina okna, potrebna za jedro, je podana z: -

Skupna površina (TA) = Primarna površina (pa) + Sekundarna površina (sa)

• Dodaten prostor, potreben za prvo in izolacijo, lahko vzamemo kot 30% dodatnega prostora, ki ga zahteva dejanska površina navijanja. Ta vrednost je približna in jo bo morda treba spremeniti, odvisno od dejanske metode navijanja.

Območje okna (Wacal) = Skupna površina (TA) * 1.3

Za zgornjo izračunano vrednost širine jezika izberemo število jeder in površino okna iz jedrne tabele, s čimer zagotovimo, da je izbrana površina okna večja ali enaka bruto površini jedra. Če ta pogoj ni izpolnjen, se odločimo za večjo širino jezika, ki zagotavlja enako stanje z ustreznim zmanjšanjem višine sklada, da se ohrani približno konstantna bruto površina jedra.

Tako dobimo na voljo širino jezika (Twavail) in območje okna ((avail) (aWa)) iz jedrne tabele

• Višina sklada = bruto površina jedra / širina jezika ((na voljo) (atw)).

Za komercialno dostopne nekdanje velikosti približamo razmerje med višino in višino sklada na najbližjih naslednjih številkah 1,25, 1,5, 1,75. V najslabšem primeru vzamemo razmerje enako 2. Vendar pa lahko vzamemo katero koli razmerje do 2, kar bi zahtevalo, da si lastniki postanejo.

Če je razmerje večje od 2, izberemo večjo širino jezika (aTw), ki zagotavlja vse zgoraj navedene pogoje.

• Višina sklada (ht) / širina jezika (aTw) = (neko razmerje)
• Spremenjena višina sklada = širina jezika (aTw) * Najbližja vrednost standardnega razmerja
• Spremenjena bruto površina jedra = širina jezika (aTw) * Spremenjena višina sklada.

Isti postopek načrtovanja velja za krmilni transformator, kjer moramo zagotoviti, da je višina sklada enaka širini jezika.

Tako najdemo številko jedra in višino sklada za dane specifikacije.

Načrtovanje transformatorja na primeru:

• Navedene podrobnosti so naslednje: -
• Sek. napetost (Vs) = 60V

Sek tok (Is) = 4,44A

• Število obratov na razmerje (n2 / n1) = 0,5

Zdaj moramo izračunati na naslednji način:

• Sek Volt-ojačevalniki (SVA) = Vs * Is = 60 * 4,44 = 266,4VA
• Prim.volt-ojačevalniki (PVA) = SVA / 0,9 = 296,00VA
• Prim.napetost (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 60 / 0,5 = 120V
• Prim.tok (Ip) = PVA / Vp = 296,0 / 120 = 2,467A
• Jedro površine (CA) = 1,15 * sqrt (PVA) = 1,15 * sqrt (296) = 19,785 cm²
• Bruto površina jedra (GCA) = CA * 1,1 = 19,785 * 1,1 = 21,76 cm²
• Obratov na volt (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * CA * frekvenca * gostota pretoka) = 1 / (4,44 * 10-4 * 19,785 * 50 * 1) = 2,227 obratov na volt
• Prim. Obratov (N1) = Tpv * Vp = 2.276 * 120 = 272.73 zavoja
• Sek. Obratov (N2) = Tpv * Vs * 1,03 = 2,276 * 60 * 1,03 = 140,46 zavoja
• Širina jezika (TW) = Sqrt * (GCA) = 4,690 cm
• Izberemo trenutno gostoto 300A / cm², vendar je trenutna gostota v žični mizi podana za 200A / cm², nato
• Vrednost primarnega trenutnega iskanja = Ip / (trenutna gostota / 200) = 2,467 / (300/200) = 1,664A
• Vrednost sekundarnega trenutnega iskanja = Je / (trenutna gostota / 200) = 4,44 / (300/200) = 2,96A

Za te vrednosti primarnih in sekundarnih tokov iz žične mize izberemo ustrezne SWG in število vrtljajev na kvadratni meter.

SWG1 = 19 SWG2 = 18

Obrat na kvadratni meter primarnega = 87,4 cm² obratov na kvadratni kvadratni meter sekundarnega = 60,8 cm²

• Primarna površina (pa) = n1 / zavojev na kvadratni meter (primarna) = 272,73 / 87,4 = 3,120 cm²
• Sekundarna površina (sa) = n2 / zavojev na kvadratni cm2 (sekundarna) = 140,46 / 60,8 = 2,310 cm²
• Skupna površina (pri) = pa + sa = 3.120 + 2.310 = 5.430 cm²
• Površina okna (Wa) = skupna površina * 1,3 = 5,430 * 1,3 = 7,059 cm²

Za zgornjo izračunano vrednost širine jezika izberemo število jeder in površino okna iz jedrne tabele, s čimer zagotovimo, da je izbrana površina okna večja ali enaka bruto površini jedra. Če ta pogoj ni izpolnjen, se odločimo za večjo širino jezika, ki zagotavlja enako stanje z ustreznim zmanjšanjem višine sklada, da se ohrani približno konstantna bruto površina jedra.

Tako dobimo na voljo širino jezika (Twavail) in območje okna ((avail) (aWa)) iz jedrne tabele:

• Na voljo je torej širina jezika (atw) = 3,81 cm
• Na voljo površina okna (awa) = 10.891 cm²
• Številka jedra = 16
• Višina sklada = gca / atw = 21,99 / 3,810 = 5,774 cm

Zaradi zmogljivosti približamo razmerje med višino in širino sklada (aTw) na najbližjih naslednjih številk 1,25, 1,5 in 1,75. V najslabšem primeru je razmerje enako 2.

Če je razmerje večje od 2, izberemo večjo širino jezika, ki zagotavlja vse zgoraj navedene pogoje.

• Višina sklada (ht) / širina jezika (aTw) = 5,774 / 3,81 = 1,516
• Spremenjena višina sklada = širina jezika (aTw) * Najbližja vrednost standardnega razmerja = 3.810 * 1.516 = 5.715cm
• Spremenjena bruto površina jedra = širina jezika (aTw) * Spremenjena višina sklada = 3.810 * 5.715 = 21.774 cm²

Tako najdemo številko jedra in višino sklada za dane specifikacije.

Zasnova majhnega krmilnega transformatorja s primerom:

Navedene podrobnosti so naslednje: -

• Sek. napetost (Vs) = 18V
• Sek tok (Is) = 0,3A
• Število obratov na razmerje (n2 / n1) = 1

Zdaj moramo izračunati na naslednji način:

• Sek Volt-ojačevalniki (SVA) = Vs * Is = 18 * 0,3 = 5,4VA
• Prim.volt-ojačevalniki (PVA) = SVA / 0,9 = 5,4 / 0,9 = 6VA
• Prim. Napetost (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 18/1 = 18V
• Prim. tok (Ip) = PVA / Vp = 6/18 = 0,333A
• Jedro površine (CA) = 1,15 * sqrt (PVA) = 1,15 * sqrt (6) = 2,822 cm²
• Prečno jedro (GCA) = CA * 1,1 = 2,822 * 1,1 = 3,132 cm²
• Obratov na volt (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * CA * frekvenca * gostota pretoka) = 1 / (4,44 * 10-4 * 2,822 * 50 * 1) = 15,963 obrata na volt
• Prim. Zavoji (N1) = Tpv * Vp = 15.963 * 18 = 287.337 zavojev
• Sek. Obratov (N2) = Tpv * Vs * 1,03 = 15,963 * 60 * 1,03 = 295,957 obratov
• Širina jezika (TW) = Sqrt * (GCA) = sqrt * (3.132) = 1.770 cm

Izberemo trenutno gostoto 200A / cm², vendar je trenutna gostota v žični mizi podana za 200A / cm², nato

• Vrednost primarnega trenutnega iskanja = Ip / (trenutna gostota / 200) = 0,333 / (200/200) = 0,333A
• Vrednost sekundarnega trenutnega iskanja = Je / (trenutna gostota / 200) = 0,3 / (200/200) = 0,3A

Za te vrednosti primarnega in sekundarnega toka izberemo ustrezen SWG in število obratov na kvadratni meter. cm od žične mize.

SWG1 = 26 SWG2 = 27

Zavoj na kvadrat. cm primarnega = 415 obratov Število obratov na kvadratni meter cm sekundarne = 504 obratov

• Primarna površina (pa) = n1 / obratov na kvadratni cm2 (primarna) = 287.337 / 415 = 0.692 cm²
• Sekundarna površina (sa) = n2 / zavojev na kvadratni cm2 (sekundarna) = 295.957 / 504 = 0,587 cm²
• Skupna površina (pri) = pa + sa = 0,692 + 0,587 = 1280 cm²
• Površina okna (Wa) = skupna površina * 1,3 = 1,280 * 1,3 = 1,663 cm²

Za zgornjo izračunano vrednost širine jezika izberemo število jeder in površino okna iz jedrne tabele, s čimer zagotovimo, da je izbrana površina okna večja ali enaka bruto površini jedra. Če ta pogoj ni izpolnjen, se odločimo za večjo širino jezika, ki zagotavlja enako stanje z ustreznim zmanjšanjem višine sklada, da se ohrani približno konstantna bruto površina jedra.

Tako dobimo na voljo širino jezika (Twavail) in območje okna ((avail) (aWa)) iz jedrne tabele

• Na voljo je torej širina jezika (atw) = 1,905 cm
• Na voljo površina okna (awa) = 18,969 cm²
• Številka jedra = 23
• Višina sklada = gca / atw = 3.132 / 1.905 = 1.905cm

Zato krmilni transformator je zasnovan.