Reka Bentuk Transformer

Pengubah memindahkan kuasa elektrik dari satu litar ke litar lain tanpa perubahan frekuensi. Ia mengandungi penggulungan primer dan sekunder. Penggulungan utama disambungkan ke bekalan utama dan sekunder ke litar yang diperlukan. Dalam kami litar projek , kami telah menggunakan reka bentuk transformer kuasa 50 hertz fasa tunggal berkekuatan rendah (10 KVA) mengikut keperluan kami dalam projek ini.

Transformer pada dasarnya terdiri daripada tiga jenis:

1. Jenis Teras
2. Jenis Shell
3. Toroidal

Pada inti, belitan jenis mengelilingi sebahagian inti sedangkan inti jenis shell mengelilingi belitan. Dalam jenis Core, terdapat dua jenis utama iaitu jenis E-I dan jenis U-T. Di dalam ini reka bentuk pengubah , kami menggunakan jenis teras E-I. Kami memilih teras E-I kerana penggulungannya jauh lebih mudah jika dibandingkan dengan toroidal, tetapi kecekapannya sangat tinggi (95% -96%). Hal ini berlaku kerana kehilangan fluks lebih rendah pada teras toroidal.

Transformer yang digunakan dalam projek ini adalah

1. Pengubah siri: Untuk memberikan voltan peningkatan atau voltan yang diperlukan dan
2. Pengubah kawalan: Untuk mengesan voltan keluaran dan untuk bekalan kuasa.

Rumusan Reka Bentuk:

Di sini kita mengambil rujukan data penggulungan pada meja dawai tembaga enamel dan dimensi jadual stamp pengubah untuk memilih belitan input dan output SWG dan teras transformer untuk spesifikasi yang diberikan.

Prosedur reka bentuk diikuti dengan anggapan bahawa spesifikasi transformer berikut diberikan: -

• Voltan sekunder (Vs)
• Arus sekunder (Adakah)
• Nisbah giliran (n2 / n1)

Dari perincian yang diberikan ini kami menghitung lebar Lidah, ketinggian timbunan, jenis teras, luas tingkap seperti berikut: -

• Volt-Amps Sekunder (SVA) = voltan sekunder (Vs) * arus sekunder (Adakah)
• Volt-Amps Primer (PVA) = Volt-Amps Sekunder (SVA) / 0.9 (dengan andaian kecekapan pengubah sebagai 90%)
• Voltan primer (Vp) = Nisbah voltan sekunder (Vs) / putaran (n2 / n1)
• Arus primer (Ip) = Volt-Amps Primer (PVA) / Voltan primer (Vp)
• Kawasan keratan rentas teras yang diperlukan diberikan oleh: - Kawasan teras (CA) = 1,15 * sqrt (Volt-amp Utama (PVA))
• Kawasan teras kasar (GCA) = Kawasan teras (CA) * 1.1
• Jumlah putaran pada belitan ditentukan oleh nisbah yang diberikan sebagai: - Putaran per volt (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * luas teras * frekuensi * ketumpatan fluks)

Data penggulungan pada dawai tembaga Enamel

(@ 200A / cm²)

Dimensi setem Transformer (Jadual teras):

Untuk operasi pada bekalan utama, frekuensi adalah 50HZ, sementara ketumpatan fluks dapat diambil sebagai 1Wb / sq cm. untuk cap keluli biasa dan 1.3Wb / sq cm untuk cap CRGO, bergantung pada jenis yang akan digunakan.

Oleh itu

• Putaran primer (n1) = Putaran per volt (Tpv) * Voltan primer (V1)
• Putaran sekunder (n2) = Putaran per volt (Tpv) * voltan sekunder (V2) * 1.03 (Andaikan terdapat penurunan 3% pada belitan pengubah)
• Lebar lidah lamina kira-kira diberikan oleh: -

Lebar lidah (Tw) = Sqrt * (GCA)

Ketumpatan semasa

Ini adalah daya dukung arus wayar per unit luas keratan rentas. Ia dinyatakan dalam unit Amp / cm². Jadual dawai yang disebutkan di atas adalah untuk penilaian berterusan pada ketumpatan arus 200A / cm². Untuk mod pengoperasian transformer yang tidak berterusan atau sekejap-sekejap, seseorang boleh memilih kepadatan yang lebih tinggi hingga 400A / cm², iaitu dua kali ganda kepadatan normal untuk menjimatkan kos unit. Ia dipilih kerana, kenaikan suhu untuk kes operasi sekejap kurang untuk kes operasi berterusan.

Oleh itu, bergantung pada kepadatan semasa yang dipilih, kita sekarang mengira nilai arus primer dan sekunder yang dicari dalam jadual kawat untuk memilih SWG: -

n1a = Arus primer (Ip) dikira / (ketumpatan semasa / 200)

n2a = Arus sekunder (Adakah) dikira / (ketumpatan semasa / 200)

Untuk nilai arus primer dan sekunder ini, kami memilih SWG dan Putaran yang sesuai per sqcm dari meja dawai. Kemudian kami membuat pengiraan seperti berikut: -

• Kawasan primer (pa) = Giliran utama (n1) / (Giliran utama per sqcm)
• Kawasan sekunder (sa) = Giliran sekunder (n2) / (Giliran sekunder per sqcm)
• Jumlah kawasan tetingkap yang diperlukan untuk inti diberikan oleh: -

Jumlah kawasan (TA) = Kawasan primer (pa) + Kawasan sekunder (sa)

• Ruang tambahan yang diperlukan untuk bekas dan penebat boleh diambil sebagai ruang tambahan 30% dari apa yang diperlukan oleh kawasan penggulungan sebenarnya. Nilai ini adalah anggaran dan mungkin perlu diubah, bergantung pada kaedah penggulungan yang sebenarnya.

Kawasan tingkap (Wacal) = Jumlah kawasan (TA) * 1.3

Untuk nilai lebar lidah yang dihitung di atas, kami memilih nombor inti dan luas tetingkap dari jadual teras memastikan kawasan tetingkap yang dipilih lebih besar daripada atau sama dengan kawasan teras Kasar. Sekiranya keadaan ini tidak berpuas hati, kita memerlukan lebar lidah yang lebih tinggi memastikan keadaan yang sama dengan penurunan ketinggian timbunan yang setara sehingga dapat mengekalkan kawasan teras kasar yang tetap.

Oleh itu, kami mendapat lebar lidah (Twavail) dan kawasan tingkap ((avail) (aWa)) dari jadual teras

• Tinggi Stack = Kawasan teras kasar / Lebar lidah ((ada) (atw)).

Untuk tujuan ukuran bekas yang tersedia secara komersial, kami mengira nisbah ketinggian tumpukan ke lebar lidah dengan angka 1,225, 1,5, 1,75 berikut. Dalam keadaan terburuk, kita mengambil nisbah sama dengan 2. Walau bagaimanapun, apa-apa nisbah hingga 2 dapat diambil yang memerlukan untuk menjadikannya satu yang sebelumnya.

Sekiranya nisbahnya lebih besar dari 2 kita memilih lebar lidah yang lebih tinggi (aTw) memastikan semua keadaan seperti di atas.

• Tinggi tumpukan (ht) / lebar lidah (aTw) = (beberapa nisbah)
• Tinggi timbunan yang diubah = Lebar lidah (aTw) * Nilai nisbah standard yang paling hampir
• Kawasan teras kasar yang diubah = Lebar lidah (aTw) * Ketinggian timbunan yang diubah.

Prosedur reka bentuk yang sama berlaku untuk pengubah kawalan, di mana kita perlu memastikan bahawa ketinggian timbunan sama dengan lebar Lidah.

Oleh itu, kami dapati nombor teras dan ketinggian timbunan untuk spesifikasi yang diberikan.

Merancang pengubah menggunakan contoh:

• Maklumat yang diberikan adalah seperti berikut: -
• Sek. voltan (Vs) = 60V

Semasa sek (Is) = 4.44A

• Pusing per nisbah (n2 / n1) = 0.5

Sekarang kita harus membuat pengiraan seperti berikut: -

• Sec. Volt-Amps (SVA) = Vs * Is = 60 * 4.44 = 266.4VA
• Prim.Volt-Amps (PVA) = SVA / 0.9 = 296.00VA
• Voltan Primer (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 60 / 0.5 = 120V
• Primer. Semasa (Ip) = PVA / Vp = 296.0 / 120 = 2.467A
• Kawasan Teras (CA) = 1.15 * sqrt (PVA) = 1.15 * sqrt (296) = 19.785 cm²
• Keluasan teras kasar (GCA) = CA * 1.1 = 19.785 * 1.1 = 21.76 cm²
• Putaran per volt (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * CA * frekuensi * Ketumpatan aliran) = 1 / (4.44 * 10-4 * 19.785 * 50 * 1) = 2.272 putaran per volt
• Prim.Turns (N1) = Tpv * Vp = 2.276 * 120 = 272.73 giliran
• Sec.Turns (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 2.276 * 60 * 1.03 = 140.46 belokan
• Lebar lidah (TW) = Sqrt * (GCA) = 4.690 cm
• Kami memilih ketumpatan semasa sebagai 300A / cm², tetapi ketumpatan arus di meja dawai diberikan untuk 200A / cm², maka
• Nilai carian semasa utama = Ip / (ketumpatan semasa / 200) = 2.467 / (300/200) = 1.644A
• Nilai carian semasa sekunder = Is / (ketumpatan semasa / 200) = 4.44 / (300/200) = 2.96A

Untuk nilai arus primer dan sekunder ini, kami memilih SWG dan Putaran yang sesuai per sqcm dari meja dawai.

SWG1 = 19 SWG2 = 18

Pusing per sqcm primer = 87.4 cm² giliran per sqcm sekunder = 60.8 cm²

• Luas primer (pa) = n1 / putaran per sqcm (primer) = 272.73 / 87.4 = 3.120 cm²
• Luas sekunder (sa) = n2 / putaran per sqcm (sekunder) = 140.46 / 60.8 = 2.310 cm²
• Luas keseluruhan (at) = pa + sa = 3.120 + 2.310 = 5,430 cm²
• Luas tingkap (Wa) = luas keseluruhan * 1.3 = 5.430 * 1.3 = 7.059 cm²

Untuk nilai lebar lidah yang dihitung di atas, kami memilih nombor inti dan luas tetingkap dari jadual teras memastikan kawasan tetingkap yang dipilih lebih besar daripada atau sama dengan kawasan teras Kasar. Sekiranya keadaan ini tidak berpuas hati, kita memerlukan lebar lidah yang lebih tinggi memastikan keadaan yang sama dengan penurunan ketinggian timbunan yang setara sehingga dapat mengekalkan kawasan teras kasar yang tetap.

Oleh itu, kami mendapat lebar lidah (Twavail) dan kawasan tingkap ((avail) (aWa)) dari jadual teras:

• Sehingga lebar lidah tersedia (atw) = 3.81cm
• Kawasan tingkap tersedia (menunggu) = 10.891 cm²
• Nombor teras = 16
• Tinggi Tumpukan = gca / atw = 21.99 / 3.810 = 5.774cm

Atas sebab prestasi, kami mengira nisbah ketinggian tumpukan hingga lebar lidah (aTw) dengan angka 1,25, 1,5, dan 1,75 yang terdekat. Pada keadaan terburuk, kita mengambil nisbah sama dengan 2.

Sekiranya nisbahnya lebih besar dari 2 kita memilih lebar lidah yang lebih tinggi memastikan semua keadaan seperti di atas.

• Tinggi tumpukan (ht) / lebar lidah (aTw) = 5.774 / 3.81 = 1.516
• Tinggi timbunan yang diubah = Lebar lidah (aTw) * Nilai nisbah piawai terdekat = 3.810 * 1.516 = 5.715cm
• Keluasan teras kasar yang diubah = Lebar lidah (aTw) * Tinggi timbunan yang diubah = 3.810 * 5.715 = 21.774 cm²

Oleh itu, kami dapati nombor teras dan ketinggian timbunan untuk spesifikasi yang diberikan.

Reka bentuk transformer kawalan kecil dengan contoh:

Maklumat yang diberikan adalah seperti berikut: -

• Sek. voltan (Vs) = 18V
• Semasa sek (Is) = 0.3A
• Pusing per nisbah (n2 / n1) = 1

Sekarang kita harus membuat pengiraan seperti berikut: -

• Sec.Volt-Amps (SVA) = Vs * Is = 18 * 0.3 = 5.4VA
• Prim.Volt-Amps (PVA) = SVA / 0.9 = 5.4 / 0.9 = 6VA
• Prim. Voltan (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 18/1 = 18V
• Prim. semasa (Ip) = PVA / Vp = 6/18 = 0.333A
• Kawasan Teras (CA) = 1.15 * sqrt (PVA) = 1.15 * sqrt (6) = 2.822 cm²
• Luas teras silang (GCA) = CA * 1.1 = 2.822 * 1.1 = 3.132 cm²
• Putaran per volt (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * CA * frekuensi * Ketumpatan aliran) = 1 / (4.44 * 10-4 * 2.822 * 50 * 1) = 15.963 putaran per volt
• Prim. Pusing (N1) = Tpv * Vp = 15.963 * 18 = 287.337 giliran
• Sec.Turns (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 15.963 * 60 * 1.03 = 295.957 giliran
• Lebar lidah (TW) = Sqrt * (GCA) = sqrt * (3.132) = 1.770 cm

Kami memilih ketumpatan semasa sebagai 200A / cm², tetapi ketumpatan arus di meja dawai diberikan untuk 200A / cm², maka

• Nilai carian arus utama = Ip / (ketumpatan semasa / 200) = 0.333 / (200/200) = 0.333A
• Nilai carian semasa sekunder = Is / (ketumpatan semasa / 200) = 0.3 / (200/200) = 0.3A

Untuk nilai arus primer dan sekunder ini, kami memilih SWG dan Turns per Sq yang sesuai. cm dari meja dawai.

SWG1 = 26 SWG2 = 27

Pusing per Kaki persegi. cm primer = 415 giliran Giliran setiap Sq. cm sekunder = 504 giliran

• Luas primer (pa) = n1 / putaran per sqcm (primer) = 287.337 / 415 = 0.692 cm²
• Luas sekunder (sa) = n2 / putaran per sqcm (sekunder) = 295.957 / 504 = 0.587 cm²
• Jumlah kawasan (at) = pa + sa = 0,692 + 0,587 = 1,280 cm²
• Luas tingkap (Wa) = luas keseluruhan * 1.3 = 1.280 * 1.3 = 1.663 cm²

Untuk nilai lebar lidah yang dihitung di atas, kami memilih nombor inti dan luas tetingkap dari jadual teras memastikan kawasan tetingkap yang dipilih lebih besar daripada atau sama dengan kawasan teras Kasar. Sekiranya keadaan ini tidak berpuas hati, kita memerlukan lebar lidah yang lebih tinggi memastikan keadaan yang sama dengan penurunan ketinggian timbunan yang setara sehingga dapat mengekalkan kawasan teras kasar yang tetap.

Oleh itu, kami mendapat lebar lidah (Twavail) dan kawasan tingkap ((avail) (aWa)) dari jadual teras

• Sehingga lebar lidah tersedia (atw) = 1.905cm
• Kawasan tingkap tersedia (menunggu) = 18.969 cm²
• Nombor teras = 23
• Tinggi Tumpukan = gca / atw = 3.132 / 1.905 = 1.905cm

Oleh itu pengubah kawalan dicipta.