Transformatory elektryczne działają w celu kontrolowania energii elektrycznej poprzez regulowanie napięcia i prądu, które wydobywają się z tych maszyn. Te urządzenia elektryczne wyglądają bardzo prosto i mają tylko 3 do 4 głównych części, które współpracują, aby dostarczyć wymagany wynik.
Nawijanie cewek transformatora jest jedną z tych głównych części, które działają w celu podwyższenia lub obniżenia dostarczanego napięcia elektrycznego. Czy transformator elektryczny nawijanie podwyższy, czy obniży dostarczane napięcie oraz o ile obniży lub podwyższy dostarczane napięcie, zależy od projektu i obliczeń dokonanych w etapie projektowania.
Jeśli zastanawiasz się, jak wykonać obliczenia nawinięcia rdzenia transformatora lub szukasz wzoru na podnoszenie napięcia transformatora, lub jak obliczyć napięcie transformatora. Ten artykuł jest dla Ciebie, opracowaliśmy bardzo szczegółowy przewodnik dotyczący obliczeń nawinięcia rdzenia transformatora.
Wprowadzimy cię w wszystkie podstawowe terminy i podstawowe wzory oraz zaprezentujemy prostą kalkulację jako przykład.
Podstawy nawijania cewek transformatora
Zanim przejdziemy do obliczeń nawijania cewek transformatora, ważne jest, abyś znał podstawy związane z obliczaniem nawijania cewki transformatora.
Transformator składa się z dwóch różnych rodzajów uzwojenia, jedno nazywa się uzwojeniem pierwotnym, a drugie uzwojeniem wtórnym. Uzwojenie pierwotne to to, które otrzymuje napięcie wejściowe, a uzwojenie wtórne to to, które dostarcza napięcie wyjściowe.
Oprócz rodzaju uzwojenia musisz znać:
- Wartość napięcia wejściowego
- Wymagane napięcie wyjściowe z transformatora
- Musisz także znać częstotliwość roboczą prądu przemiennego
- Wydolność przewodzenia prądu przewodu, z którego będzie wykonane uzwojenie transformatora
- Musisz także znać materiał, z którego będzie wykonany rdzeń transformatora
Możesz być zainteresowany: Dlaczego transformator wymaga zrównoważonego uzwojenia?
Kluczowe wzory i parametry do obliczeń nawijania cewek
Aby prawidłowo obliczyć nawijanie transformatora, musisz znać wzory i równania transformatora, które będą używane w obliczeniach.
Obliczenia współczynnika przełączenia
Dokonywanie obliczeń dla współczynnika przełączenia transformatora to pierwszy krok w obliczaniu nawijania cewki transformatora. To właśnie ten współczynnik decyduje, czy transformator jest transformator podnoszącym napięcie, czy obniżającym napięcie. Ten współczynnik definiuje również napięcie, które można pobrać z uzwojenia transformatora.
Wzór na współczynnik przełączenia transformatora
N1 / N2 = V1 / V2
W powyższym wzorze N1 i N2 reprezentują liczbę zwojów w uzwojeniu pierwotnym oraz liczbę zwojów w uzwojeniu wtórnym transformatora odpowiednio. W bardzo podobny sposób V1 i V2 reprezentują napięcie w uzwojeniu pierwotnym oraz napięcie w uzwojeniu wtórnym transformatora odpowiednio.
Obliczenia zwojów na wolt
Zwoje na wolt to termin używany do reprezentowania liczby zwojów w uzwojeniu transformatora, które są potrzebne do kontrolowania tylko jednego volta energii elektrycznej. W zamian pozwoli to znaleźć całkowitą liczbę zwojów w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym transformatora.
Liczba zwojów zależy od materiału rdzenia transformatora i jego rozmiaru. Można ją obliczyć za pomocą następującego wzoru transformatora
Zwoje na wolt (TPV) = 3615.84 / pole (mm²)
Pole rdzenia transformatora
Nawijanie transformatora będzie miało miejsce na rdzeniu transformatora. Pole rdzenia transformatora zdefiniuje liczbę zwojów na wolt i wcześnie wpłynie na liczbę zwojów oraz wymagany przekrój przewodu. Pole samego rdzenia transformatora zależy od mocy elektrycznej, którą transformator musi kontrolować. Pole rdzenia transformatora można obliczyć za pomocą następującego równania transformatora.
Powierzchnia rdzenia w mm² = ²√Watty * 116.129323
Czytanie więcej: Dlaczego warto wybrać arkusze ze stali krzemowej do rdzeni transformatorowych?
Całkowita liczba zwojów
Zgodnie z zasadą działania transformatora, liczba zwojów w napięciu pierwotnym i wtórnym określa, czy transformator jest transformatorem podnoszącym czy obniżającym napięcie. Musisz znać wartość zwojów na wolt i całkowite napięcie podawane na uzwojenie, aby obliczyć potrzebną liczbę zwojów w uzwojeniu. Można to obliczyć za pomocą następującego wzoru.
N = TPV * V
W powyższym równaniu N reprezentuje liczbę zwojów w uzwojeniu pierwotnym lub wtórnym, TPV reprezentuje wartość zwojów na wolt transformatora, a my reprezentujemy napięcie podawane na konkretne uzwojenie.
Powierzchnia rdzenia i gęstość strumienia magnetycznego
Możesz obliczyć gęstość strumienia magnetycznego rdzenia transformatora, korzystając z napięcia podawanego przez częstotliwość napięcia, powierzchni rdzenia i liczby zwojów uzwojenia. Oto wzór transformatora do obliczania gęstości strumienia magnetycznego.
B = V4.44 * f * A * N
W powyższym równaniu B reprezentuje gęstość strumienia magnetycznego rdzenia transformatora, mierzona w jednostkach Tesli. V reprezentuje napięcie podawane na uzwojenie, a f reprezentuje częstotliwość tego napięcia. A reprezentuje powierzchnię rdzenia w metrach kwadratowych, a N oznacza liczbę zwojów uzwojenia.
Wybór średnicy drutu
W uzwojeniu transformatora niezwykle ważne jest dokładne zmierzenie średnicy drutu, zwanej także średnicą drutu. W przypadku uzwojenia transformatora średnica drutu używana w uzwojeniu zależy od prądu i gęstości prądu. Gęstość prądu to prąd na milimetry kwadratowe.
Następujące równanie można wykorzystać do pomiaru powierzchni przekroju poprzecznego drutu. Możemy zmierzyć dokładną średnicę i wybrać odpowiednią średnicę drutu do uzwojenia transformatora.
A = I / J
A reprezentuje powierzchnię przekroju poprzecznego drutu, I reprezentuje prąd w amperach, a J reprezentuje gęstość prądu w amperach na milimetr kwadratowy.
Czytanie więcej o Miary transformatora
Przewodnik krok po kroku dotyczący obliczeń nawijania cewek
Na podstawie wzoru transformatora i równania transformatora przedstawionych powyżej, pokażemy Ci, jak krok po kroku obliczyć uzwojenie transformatora.
Krok pierwszy: zdefiniuj specyfikację transformatora
Pierwszym krokiem w projektowaniu jakiegokolwiek uzwojenia transformatora jest określenie specyfikacji, na podstawie których transformator zostanie zaprojektowany. Specyfikacje te obejmują napięcie pierwotne, które będzie dostarczane do transformatora przez uzwojenie pierwotne, napięcie wtórne, które zostanie wydobyte z transformatora jako wyjście z uzwojenia wtórnego, prąd obciążenia oraz częstotliwość pracy prądu przemiennego. Aby pokazać Ci przykładowe obliczenie, przedstawimy Ci wzór uzwojenia transformatora 220V do 12V.
- Napięcie pierwotne = 220V AC
- Napięcie wtórne = 12V AC
- Obciążenie aktualne = 5A
- Częstotliwość robocza = 50Hz
Krok 2: oblicz stosunek zwojów
Pierwszym obliczeniem, które wykonamy, będzie obliczenie współczynnika przełożenia. Napięcie pierwotne i wtórne użyte w tych obliczeniach będą odpowiednio V1 i V2.
N1 / N2 = V1 / V2
N1 / N2 = 220 / 12
N1 / N2 = 18.33
Powyższe obliczenie oznacza, że liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym będzie 18.33 razy większa niż zwoje w uzwojeniu wtórnym. Jest to prosty transformator obniżający napięcie z 220 woltów do 12 woltów.
Krok 3: znajdź wymagany obszar rdzenia
Waża jest ważne, aby znaleźć powierzchnie rdzenia transformatora potrzebne do wspierania transferu mocy, ponieważ ta powierzchnia będzie używana w dalszych obliczeniach do określenia całkowitej liczby zwojów oraz do znalezienia gęstości strumienia magnetycznego rdzenia.
Powierzchnia rdzenia w mm² = ²√Watty * 116.129323
Powierzchnia rdzenia w mm² = ²√60 * 116.129323
Powierzchnia rdzenia w mm² = 899.5 = 900
Moc transformatora pozostaje taka sama zarówno dla wejścia, jak i wyjścia, więc nie ma znaczenia, z której strony użyjesz napięcia i prądu, aby obliczyć moc transformatora. W naszym przypadku, jeśli pomnożymy napięcie wyjściowe 12 woltów przez prąd obciążenia 5 amperów, otrzymamy moc 60 watów dla tego transformatora.
Krok 4: znajdź ilość zwojów na wolt dla nawijania
Obliczanie zwojów na wolt pozwoli uzyskać liczbę zwojów pierwotnych, a następnie liczbę zwojów wtórnych, które są potrzebne do kontrolowania lub regulacji jednego wolta prądu elektrycznego. Całkowicie zależy to od powierzchni rdzenia transformatora, którą obliczyliśmy powyżej.
Zwoje na wolt przy 50 Hz = 3615.84 / powierzchnia (mm²)
Zwoje na wolt przy 50 Hz = 3615.84 / 900 (mm²)
Zwoje na wolt przy 50 Hz = 4.0
Dzięki danej powierzchni rdzenia transformatora mamy wartość zwojów na wolt równą 4 dla prądu przemiennego 50 Hz.
Możesz być zainteresowany: Jak sprawdzić uzwojenie pierwotne i wtórne transformatora?
Krok 5: określ liczbę zwojów
Teraz możemy użyć zwojów na wolt oraz napięcia uzwojenia pierwotnego i wtórnego, aby obliczyć całkowitą liczbę zwojów, które potrzebujemy w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym transformatora, aby uzyskać pożądaną funkcję obniżania z naszego transformatora.
Całkowitą liczbę zwojów w uzwojeniu pierwotnym można obliczyć jako
N1 = TPV * V
N1 = 4 * 220
N1 = 880
Podobnie możemy również zmierzyć liczbę zwojów w uzwojeniu wtórnym transformatora
N2 = TPV * V
N2 = 4 * 12
N2 = 48
Teraz możemy również sprawdzić, czy liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym spełnia stosunek zwojów, który obliczyliśmy na samym początku. Początkowo zmierzyliśmy, że stosunek zwojów N1/N2 wynosi 18,33, więc
N1 / N2 = 18.33
880 /48 = 18.33
18.33= 18.33
Jak uzyskaliśmy, lewa strona równa się prawej stronie, więc teraz możemy stwierdzić, że twoje obliczenia całkowitej liczby zwojów w pierwotnym i wtórnym uzwojeniu transformatora spełniają stosunek zwojów, który początkowo obliczyliśmy na podstawie dostarczonego i wymaganego napięcia przez transformator.
Krok 6: zmierz średnicę drutu
W ostatnim kroku zmierzymy rozmiar drutu, który będzie użyty do wykonania uzwojenia pierwotnego i wtórnego transformatora. Rozmiar drutu dla uzwojenia pierwotnego i wtórnego będzie różny, ponieważ oba przetwarzają różne ilości prądu elektrycznego.
Pomiar rozmiaru drutu dla uzwojenia pierwotnego
I = P/V
W powyższym równaniu
I = prąd w uzwojeniu pierwotnym
P = moc transformatora
V = napięcie podane
I = 60/220
I = 0,27 A
Zważywszy na standardową gęstość prądu wynoszącą 3 ampery na milimetr kwadratowy, możemy zmierzyć rozmiar drutu w mm kwadratowych na podstawie obliczonej wartości prądu.
Rozmiar w mm kwadratowych = Prąd / Gęstość prądu
Rozmiar w mm kwadratowych = 0,27 / 3
Rozmiar w mm kwadratowych = 0,09
Pomiar średnicy drutu 4 uzwojenie wtórne
I = P/V
I = 60/12
I = 5 A
Rozmiar w mm kwadratowych = Prąd / Gęstość prądu
Rozmiar w mm kwadratowych = 5 / 3
Rozmiar w mm kwadratowych = 1.7
Wybór odpowiednich rozmiarów drutów:
- Drut główny: SWG 34 (~0,09 mm²)
- Drut wtórny: SWG 14 (~1,7 mm²)
Wnioski
Transformatory są bardzo wydajnymi i precyzyjnie zaprojektowanymi urządzeniami elektrycznymi. Jeśli jesteś w trakcie projektowania transformatora, musisz przejść przez obliczenia uzwojenia transformatora. Obliczenia uzwojenia transformatora zależą od napięcia uzwojenia pierwotnego, napięcia uzwojenia wtórnego, częstotliwości napięcia oraz prądu obciążenia. W trakcie procesu projektowania transformatora musisz obliczyć współczynnik zwojów, powierzchnię rdzenia transformatora, wartość zwojów na wolt, całkowitą liczbę zwojów w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym. Musisz również obliczyć rozmiar drutu, z którego będą wykonane uzwojenia pierwotne i wtórne.
Kontynuacja
Projektowanie transformatora to złożony proces, musisz przejść przez różne szczegóły, informacje i specyfikacje oraz wykonać szereg obliczeń, które określą specyfikację uzwojenia i rdzenia transformatora. My w Daelim projektujemy i rozwijamy transformatory wszystkich typów, rozmiarów i pojemności obciążeniowych zgodnie z najwyższymi międzynarodowymi standardami.
Jeśli masz jakiekolwiek pytania związane z obliczeniami uzwojenia transformatora, możesz Skontaktuj się z nami a nasz zespół projektantów przeprowadzi Cię przez ten proces.
English
Polish
German