변압기는 주파수 변경없이 한 회로에서 다른 회로로 전력을 전송합니다. 1 차 및 2 차 권선을 포함합니다. 1 차 권선은 주 전원에 연결되고 2 차 권선은 필요한 회로에 연결됩니다. 우리의 프로젝트 회로 , 우리는 프로젝트의 요구 사항에 따라 저전력 (10 KVA) 단상 50 헤르츠 전력 변압기의 설계를 취했습니다.

변압기는 기본적으로 세 가지 유형이 있습니다.

코어 유형
쉘 유형
토로 이달

코어에서 유형 권선은 코어의 일부를 둘러싸고 쉘 유형 코어는 권선을 둘러싸고 있습니다. Core type에는 E-I type과 U-T type의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 이것에 변압기 설계 , 우리는 E-I 코어 유형을 사용했습니다. 토로 이달에 비해 권선이 훨씬 쉽지만 효율이 매우 높기 때문에 E-I 코어를 선택했습니다 (95 % -96 %). 이는 토로 이달 코어에서 플럭스 손실이 비교적 적기 때문입니다.

프로젝트에 사용 된 변압기는

시리즈 변압기 : 필요한 부스트 또는 벅 전압을 제공하고
제어 변압기 : 출력 전압 감지 및 전원 공급 용.

설계 공식 :

여기에서는 에나멜 처리 된 구리 와이어 테이블의 권선 데이터와 변압기 스탬핑 테이블의 치수를 참조하여 주어진 사양에 대한 입력 및 출력 권선 SWG 및 변압기 코어를 선택합니다.

변압기의 다음 사양이 주어진다고 가정하고 설계 절차를 따릅니다.

2 차 전압 (Vs)
2 차 전류 (Is)
회전율 (n2 / n1)

이 주어진 세부 정보에서 다음과 같이 혀 너비, 스택 높이, 코어 유형, 창 영역을 계산합니다.

2 차 전압 -A (SVA) = 2 차 전압 (Vs) * 2 차 전류 (Is)
1 차 전압-전류 (PVA) = 2 차 전압-암페어 (SVA) / 0.9 (트랜스포머 효율을 90 %로 가정)
1 차 전압 (Vp) = 2 차 전압 (Vs) / 권수 비율 (n2 / n1)
1 차 전류 (Ip) = 1 차 전압-전류 (PVA) / 1 차 전압 (Vp)
코어의 필요한 단면적은 다음과 같습니다.-코어 면적 (CA) = 1.15 * sqrt (Primary Volt-amps (PVA))
총 코어 면적 (GCA) = 코어 면적 (CA) * 1.1
권선의 회전 수는 다음과 같은 비율로 결정됩니다.-볼트 당 회전 수 (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * 코어 면적 * 주파수 * 자속 밀도)

에나멜 구리선의 권선 데이터

(@ 200A / cm²)

맥스. 전류 용량 (Amp.)	회전 / 제곱. 센티미터	SWG	맥스. 전류 용량 (Amp.)	회전 / 제곱. 센티미터	SWG
0.001	81248	오십	0.1874	711	29
0.0015	62134	49	0.2219	609	28
0.0026	39706	48	0.2726	504	27
0.0041	27546	47	0.3284	415	26
0.0059	20223	46	0.4054	341	25
0.0079	14392	오분의 사	0.4906	286	24
0.0104	11457	44	0.5838	242	2. 3
0.0131	9337	43	0.7945	176	22
0.0162	7755	42	1.0377	137	이십 일
0.0197	6543	41	1,313	106	스물
0.0233	5595	40	1,622	87.4	19
0.0274	4838	39	2,335	60.8	18
0.0365 “pir 모션 센서 란 무엇입니까? ”	3507	38	3,178	45.4	17
0.0469	2800	37	4,151	35.2	16
0.0586	2286	36	5,254 “플립 플롭과 래치의 차이점 ”	26.8	열 다섯
0.0715	1902 년	35	6,487	21.5	14
0.0858	1608 년	3. 4	8,579	16.1	13
0.1013	1308 년	33	10,961	12.8	12
0.1182	1137 년	32	13,638	10.4	열한
0.1364	997	31	16.6	8.7	10
0.1588	881	30

변압기 스탬핑의 치수 (코어 테이블) :

유형 번호	혀 너비 (cm)	창 면적 (평방 cm)	유형 번호	혀 너비 (cm)	창 면적 (평방 cm)
17	1.27	1,213	9	2,223	7,865
12A	1,588	1,897	9A	2,223	7,865
74	1,748	2,284	11A	1,905	9,072
2. 3	1,905	2,723	4A	3,335	10,284
30	두	삼	두	1,905	10,891
	1,588	3,329	16	3.81	10,891
31	2,223	3,703	삼	3.81	12,704
10	1,588	4,439	4AX	2,383	13,039
열 다섯	2.54	4,839	13	3,175	14,117
33	2.8	5.88	75	2.54	15,324
1	1,667	6,555	4	2.54	15,865
14	2.54	6,555	7	5.08	18,969
열한	1,905	7,259	6 “제품의 표준 합계 계산기 ”	3.81	19,356
3. 4	1,588	7,529	35A	3.81	39,316
삼	3,175	7,562	8	5.08	49,803

전원 공급 장치에서 작동하는 경우 주파수는 50HZ이고 자속 밀도는 1Wb / sq cm로 간주 할 수 있습니다. 일반 강철 스탬핑의 경우, CRGO 스탬핑의 경우 1.3Wb / sq cm (사용할 유형에 따라 다름).

그 후

1 차측 회전 수 (n1) = 볼트 당 회전 수 (Tpv) * 1 차측 전압 (V1)
2 차 회전 수 (n2) = 볼트 당 회전 수 (Tpv) * 2 차 전압 (V2) * 1.03 (변압기 권선이 3 % 감소한다고 가정)
라미네이션 혀의 너비는 대략 다음과 같습니다.

혀 너비 (Tw) = Sqrt * (GCA)

전류 밀도

단위 단 면적당 와이어의 전류 전달 용량입니다. Amp / cm² 단위로 표시됩니다. 위에서 언급 한 와이어 테이블은 200A / cm²의 전류 밀도에서 연속 정격을위한 것입니다. 변압기의 비 연속적 또는 간헐적 작동 모드의 경우 최대 400A / cm²의 더 높은 밀도, 즉 단위 비용을 절약하기 위해 정상 밀도의 두 배를 선택할 수 있습니다. 간헐적 작동 사례의 온도 상승은 연속 작동 사례의 경우 더 적기 때문에 선택됩니다.

따라서 선택한 전류 밀도에 따라 SWG를 선택하기 위해 와이어 테이블에서 검색 할 1 차 및 2 차 전류 값을 계산합니다.

n1a = 1 차 전류 (Ip) 계산 / (전류 밀도 / 200)

n2a = 계산 된 2 차 전류 (Is) / (전류 밀도 / 200)

이러한 1 차 및 2 차 전류 값에 대해 와이어 테이블에서 해당 SWG 및 sqcm 당 회전 수를 선택합니다. 그런 다음 다음과 같이 계산합니다.

1 차 면적 (pa) = 1 차 회전 수 (n1) / (sqcm 당 1 차 회전 수)
2 차 영역 (sa) = 2 차 회전 (n2) / (sqcm 당 2 차 회전)
코어에 필요한 총 창 면적은 다음과 같습니다.

총 면적 (TA) = 1 차 면적 (pa) + 2 차 면적 (sa)

전자 및 절연에 필요한 추가 공간은 실제 권선 영역에 필요한 공간의 30 % 추가 공간으로 간주 될 수 있습니다. 이 값은 대략적인 값이며 실제 감기 방법에 따라 수정해야 할 수 있습니다.

창 면적 (Wacal) = 총 면적 (TA) * 1.3

위의 계산 된 텅 너비 값에 대해 코어 테이블에서 코어 번호와 창 영역을 선택하여 선택한 창 영역이 총 코어 영역보다 크거나 같은지 확인합니다. 이 조건이 충족되지 않으면 대략적으로 일정한 총 코어 영역을 유지하기 위해 스택 높이의 해당 감소와 동일한 조건을 보장하는 더 높은 텅 너비로 이동합니다.

따라서 코어 테이블에서 사용 가능한 혀 너비 (Twavail) 및 창 영역 ((avail) (aWa))을 얻습니다.

스택 높이 = 총 코어 영역 / 혀 너비 ((사용 가능) (atw)).

상업적으로 사용 가능한 이전 크기 목적을 위해, 우리는 1.25, 1.5, 1.75의 가장 가까운 다음 수치로 스택 높이 대 텅 너비 비율을 대략적으로 추정합니다. 최악의 경우 우리는 2와 같은 비율을 취합니다. 그러나 2까지의 비율을 취할 수 있습니다.

비율이 2보다 크면 위와 같은 모든 조건을 보장하는 더 높은 텅 너비 (aTw)를 선택합니다.

스택 높이 (ht) / 텅 너비 (aTw) = (일부 비율)
수정 된 스택 높이 = Tongue width (aTw) * 표준 비율의 가장 가까운 값
수정 된 총 코어 영역 = 혀 너비 (aTw) * 수정 된 스택 높이.

동일한 설계 절차가 제어 변압기에 적용되며 스택 높이가 Tongue 너비와 같아야합니다.

따라서 주어진 사양에 대한 코어 번호와 스택 높이를 찾습니다.

예제를 사용하여 변압기 설계 :

주어진 세부 사항은 다음과 같습니다.
비서. 전압 (Vs) = 60V

초 전류 (Is) = 4.44A

비율 당 회전 수 (n2 / n1) = 0.5

이제 다음과 같이 계산해야합니다.

초 전압 -A (SVA) = Vs * Is = 60 * 4.44 = 266.4VA
1 차 전압-전류 (PVA) = SVA / 0.9 = 296.00VA
1 차 전압 (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 60 / 0.5 = 120V
1 차 전류 (Ip) = PVA / Vp = 296.0 / 120 = 2.467A
코어 면적 (CA) = 1.15 * sqrt (PVA) = 1.15 * sqrt (296) = 19.785 cm²
총 코어 면적 (GCA) = CA * 1.1 = 19.785 * 1.1 = 21.76 cm²
볼트 당 회전 수 (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * CA * 주파수 * 자속 밀도) = 1 / (4.44 * 10-4 * 19.785 * 50 * 1) = 볼트 당 2.272 회전
Prim. Turns (N1) = Tpv * Vp = 2.276 * 120 = 272.73 회전
Sec. Turns (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 2.276 * 60 * 1.03 = 140.46 턴
혀 너비 (TW) = Sqrt * (GCA) = 4.690 cm
전류 밀도는 300A / cm²로 선택하지만 와이어 테이블의 전류 밀도는 200A / cm²에 대해 주어집니다.
1 차 전류 검색 값 = Ip / (전류 밀도 / 200) = 2.467 / (300/200) = 1.644A
2 차 전류 검색 값 = Is / (전류 밀도 / 200) = 4.44 / (300/200) = 2.96A

이러한 1 차 및 2 차 전류 값에 대해 와이어 테이블에서 해당 SWG 및 sqcm 당 회전 수를 선택합니다.

SWG1 = 19 SWG2 = 18

1 차의 sqcm 당 회전 = 2 차의 sqcm 당 87.4cm² 회전 = 60.8cm²

1 차 면적 (pa) = n1 / sqcm 당 회전 수 (1 차) = 272.73 / 87.4 = 3.120 cm²
2 차 면적 (sa) = n2 / sqcm 당 회전 수 (2 차) = 140.46 / 60.8 = 2.310 cm²
총 면적 (at) = pa + sa = 3.120 + 2.310 = 5,430 cm²
창 면적 (Wa) = 총 면적 * 1.3 = 5.430 * 1.3 = 7.059cm²

따라서 코어 테이블에서 사용 가능한 텅 너비 (Twavail) 및 창 영역 ((avail) (aWa))을 얻습니다.

따라서 사용 가능한 혀 너비 (atw) = 3.81cm
사용 가능한 창 면적 (awa) = 10.891cm²
코어 번호 = 16
스택 높이 = gca / atw = 21.99 / 3.810 = 5.774cm

성능상의 이유로 스택 높이 대 텅 너비 (aTw) 비율은 다음 수치 인 1.25, 1.5 및 1.75에 가장 가깝습니다. 최악의 경우 2와 같은 비율을 취합니다.

비율이 2보다 크면 위와 같은 모든 조건을 보장하는 더 높은 텅 너비를 선택합니다.

스택 높이 (ht) / 텅 너비 (aTw) = 5.774 / 3.81 = 1.516
수정 된 스택 높이 = Tongue width (aTw) * 표준 비율의 가장 가까운 값 = 3.810 * 1.516 = 5.715cm
수정 된 총 코어 영역 = 혀 너비 (aTw) * 수정 된 스택 높이 = 3.810 * 5.715 = 21.774 cm²

따라서 주어진 사양에 대한 코어 번호와 스택 높이를 찾습니다.

예를 들어 소형 제어 변압기 설계 :

주어진 세부 사항은 다음과 같습니다.

비서. 전압 (Vs) = 18V
초 전류 (Is) = 0.3A
비율 당 회전 수 (n2 / n1) = 1

이제 다음과 같이 계산해야합니다.

초 전압-전류 (SVA) = Vs * Is = 18 * 0.3 = 5.4VA
1 차 전압-전류 (PVA) = SVA / 0.9 = 5.4 / 0.9 = 6VA
꼼꼼한. 전압 (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 18/1 = 18V
꼼꼼한. 전류 (Ip) = PVA / Vp = 6/18 = 0.333A
코어 면적 (CA) = 1.15 * sqrt (PVA) = 1.15 * sqrt (6) = 2.822 cm²
크로스 코어 면적 (GCA) = CA * 1.1 = 2.822 * 1.1 = 3.132 cm²
볼트 당 회전 수 (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * CA * 주파수 * 자속 밀도) = 1 / (4.44 * 10-4 * 2.822 * 50 * 1) = 볼트 당 15.963 회전
꼼꼼한. Turns (N1) = Tpv * Vp = 15.963 * 18 = 287.337 턴
Sec. Turns (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 15.963 * 60 * 1.03 = 295.957 회전
혀 너비 (TW) = Sqrt * (GCA) = sqrt * (3.132) = 1.770 cm

전류 밀도는 200A / cm²로 선택하지만 와이어 테이블의 전류 밀도는 200A / cm²에 대해 주어집니다.