Muuntajan suunnittelu

Muuntaja siirtää sähkövirtaa yhdestä piiristä toiseen piiriin muuttamatta taajuutta. Se sisältää ensiö- ja toissijaisen käämityksen. Ensiökäämi on kytketty päävirtalähteeseen ja toissijainen vaadittuun piiriin. Meidän projektipiiri , olemme ottaneet pienitehoisen (10 KVA) yksivaiheisen 50 hertzin tehomuuntajan suunnittelun projektimme vaatimuksen mukaisesti.

Muuntaja on periaatteessa kolmea tyyppiä:

1. Ydintyyppi
2. Kuoren tyyppi
3. Toroidinen

Ytimessä tyypilliset käämit ympäröivät osan ytimestä, kun taas kuorityyppiset käämit ympäröivät käämiä. Ydintyypissä on kaksi päätyyppiä, nimittäin E-I-tyyppi ja U-T-tyyppi. Tässä muuntajan suunnittelu , käytimme E-I-ydintyyppiä. Valitsimme E-I-ytimen, koska kelaus on paljon helpompaa kuin toroidinen, mutta hyötysuhde on erittäin korkea (95% -96%). Tämä johtuu siitä, että vuohäviö on hyvin pienempi toroidisydämissä verrattain.

Projektissa käytettävät muuntajat ovat

1. Sarjan muuntaja: Tarvittavan lisäys- tai buck-jännitteen ja
2. Ohjausmuuntaja: Lähtöjännitteen tunnistamiseen ja virtalähteeseen.

Suunnittelukaavat:

Tässä otamme viittauksen emaloidun kuparilangan taulukon käämitystietoihin ja muuntajan leimaustaulukon mittoihin tulo- ja lähtökäämien SWG ja muuntajan ytimen valitsemiseksi annetuille spesifikaatioille.

Suunnittelumenettelyä noudatetaan olettaen, että muuntajalle annetaan seuraavat eritelmät: -

• Toisiojännite (Vs)
• Toisiovirta (Is)
• Kääntösuhde (n2 / n1)

Näiden annettujen tietojen perusteella laskemme kielen leveyden, pinon korkeuden, ytimen tyypin, ikkunan pinnan seuraavasti: -

• Toisiojännite-ampeeri (SVA) = toissijainen jännite (Vs) * toissijainen virta (Is)
• Ensiöjännite-ampeerit (PVA) = Toisiojännite-ampeerit (SVA) / 0,9 (olettaen muuntajan tehokkuudeksi 90%)
• Ensiöjännite (Vp) = Toisiojännite (Vs) / kierrosluku (n2 / n1)
• Ensiövirta (Ip) = Ensisijainen jännite-ampeeri (PVA) / Ensisijainen jännite (Vp)
• Ytimen vaadittu poikkileikkauspinta-ala saadaan: - Ytimen pinta-ala (CA) = 1,15 * sqrt (ensisijainen voltin ampeeri (PVA))
• Ydinpinta-ala (GCA) = Ydinala (CA) * 1.1
• Käämityksen kierrosten määrä määräytyy seuraavasti: - Kierrokset volttia kohti (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * ydinalue * taajuus * vuon tiheys)

Emaloidun kuparilangan käämitystiedot

(@ 200A / cm²)

Muuntajan leimausten mitat (ydintaulukko):

Verkkovirtaa käytettäessä taajuus on 50 Hz, kun taas vuon tiheydeksi voidaan asettaa 1 Wb / m2. tavallisille teräspuristuksille ja 1,3 Wb / m2 cm CRGO-leimasimille käytettävästä tyypistä riippuen.

Siten

• Ensiökierrokset (n1) = Kierrokset / voltti (Tpv) * Ensisijainen jännite (V1)
• Toissijaiset kierrokset (n2) = Kierrokset / voltti (Tpv) * Toisiojännite (V2) * 1,03 (Oletetaan, että muuntajakäämeissä on 3%: n pudotus)
• Laminointikielen leveys saadaan suunnilleen seuraavasti: -

Kielen leveys (Tw) = Sqrt * (GCA)

Nykyinen tiheys

Se on langan nykyinen kantokyky poikkipinta-alan yksikköä kohti. Se ilmaistaan ​​yksikköinä Amp / cm2. Yllä mainittu lankapöytä on jatkuvaa luokitusta varten virtatiheydellä 200A / cm². Muuntajan ei-jatkuvalle tai ajoittaiselle toimintatavalle voidaan valita suurempi tiheys aina 400 A / cm2 asti, eli kaksinkertainen normaalista tiheydestä yksikkökustannusten säästämiseksi. Se on valittu, koska jaksottaisten käyttötapausten lämpötilan nousu on vähäisempää jatkuvissa toimintatapauksissa.

Joten valitusta nykyisestä tiheydestä riippuen laskemme nyt niiden primääri- ja toissijaisten virtojen arvot, jotka on etsittävä lankataulukosta SWG: n valitsemiseksi: -

n1a = Ensisijainen virta (Ip) laskettu / (virrantiheys / 200)

n2a = Toissijainen virta (Is) laskettu / (virrantiheys / 200)

Näille ensisijaisen ja sekundäärisen virran arvoille valitsemme vastaavan SWG: n ja kierrokset neliömetriä kohden lankapöydästä. Sitten jatkamme laskemista seuraavasti: -

• Ensisijainen pinta-ala (pa) = Ensisijaiset kierrokset (n1) / (Ensisijaiset kierrokset neliömetriä kohti)
• Toissijainen pinta-ala (sa) = Toissijaiset kierrokset (n2) / (Toissijaiset kierrokset neliömetriä kohti)
• Ytimen vaatima kokonaispinta-ala saadaan: -

Kokonaispinta-ala (TA) = Ensisijainen alue (pa) + Toissijainen alue (sa)

• Edelliseen ja eristykseen vaadittava ylimääräinen tila voidaan ottaa 30% ylimääräiseksi tilaksi todellisen käämitysalueen vaatimasta. Tämä arvo on likimääräinen ja sitä on ehkä muutettava todellisesta kelausmenetelmästä riippuen.

Ikkunan pinta-ala (Wacal) = Kokonaispinta-ala (TA) * 1.3

Yllä olevalle lasketulle kielen leveyden arvolle valitaan ytimen numero ja ikkuna-alue ytintaulukosta varmistaen, että valittu ikkuna-ala on suurempi tai yhtä suuri kuin kokonais-ydinalue. Jos tämä ehto ei täyty, valitsemme suuremman kielen leveyden varmistamalla saman kunnon vastaavalla pinon korkeuden pienenemisellä, jotta säilytetään suunnilleen vakio bruttoydinpinta-ala.

Siten saamme käytettävissä olevan kielen leveyden (Twavail) ja ikkuna-alueen ((käytettävissä) (aWa)) ydintaulusta

• Pino Korkeus = Ytimen bruttopinta-ala / kielen leveys ((saatavana) (atw)).

Kaupallisesti saatavissa oleviin entisiin kokotarkoituksiin arvioimme pinon korkeuden ja kielen leveyssuhteen lähimpään seuraaviin lukuihin 1,25, 1,5, 1,75. Pahimmassa tapauksessa otamme suhde yhtä kuin 2. Voidaan kuitenkin ottaa mikä tahansa suhde 2: een saakka, joka vaatisi omien entisten muodostamista.

Jos suhde on suurempi kuin 2, valitaan suurempi kielen leveys (aTw) varmistamalla kaikki yllä olevat olosuhteet.

• Pinon korkeus (ht) / kielen leveys (aTw) = (jokin suhde)
• Muokattu pinon korkeus = kielen leveys (aTw) * Lähin vakiosuhteen arvo
• Muokattu ydinpinta-ala = kielen leveys (aTw) * muunnettu pinon korkeus.

Samaa suunnitteluproseduuria sovelletaan ohjausmuuntajassa, jossa meidän on varmistettava, että pinon korkeus on sama kuin kielen leveys.

Täten löydämme ytimen lukumäärän ja pinon korkeuden annetuille spesifikaatioille.

Muuntajan suunnittelu esimerkin avulla:

• Annetut tiedot ovat seuraavat: -
• Sec. jännite (Vs) = 60V

Sec virta (Is) = 4.44A

• Kierrokset per suhde (n2 / n1) = 0,5

Nyt meidän on laskettava seuraavasti: -

• Sek. Volttia-ampeeria (SVA) = Vs * Is = 60 * 4,44 = 266,4 VA
• Alkujännite-ampeeri (PVA) = SVA / 0,9 = 296,00 VA
• Prim. Jännite (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 60 / 0,5 = 120 V
• Primvirta (Ip) = PVA / Vp = 296,0 / 120 = 2,467A
• Ydinalue (CA) = 1,15 * neliömetriä (PVA) = 1,15 * neliömetriä (296) = 19,785 cm²
• Ydinpinta-ala (GCA) = CA * 1,1 = 19,785 * 1,1 = 21,76 cm2
• Kierrosta / volttia (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * CA * taajuus * Vuon tiheys) = 1 / (4,44 * 10-4 * 19,785 * 50 * 1) = 2,272 kierrosta / volttia
• Prim.Kääntyy (N1) = Tpv * Vp = 2,276 * 120 = 272,73 kierrosta
• Kierros (N2) = Tpv * Vs * 1,03 = 2,276 * 60 * 1,03 = 140,46 kierrosta
• Kielen leveys (TW) = Sqrt * (GCA) = 4,690 cm
• Valitsemme virtatiheydeksi 300A / cm², mutta lankataulun virrantiheys on annettu arvolle 200A / cm²,
• Ensisijainen nykyinen hakuarvo = Ip / (virrantiheys / 200) = 2,467 / (300/200) = 1,644A
• Toissijaisen virran hakuarvo = Is / (virrantiheys / 200) = 4,44 / (300/200) = 2,96A

Näille ensisijaisen ja sekundäärisen virran arvoille valitsemme vastaavan SWG: n ja kierrokset neliömetriä kohden lankapöydästä.

SWG1 = 19 SWG2 = 18

Kierros per neliömetri ensisijaista = 87,4 cm² kierrosta neliömetriä kohden = 60,8 cm²

• Ensisijainen pinta-ala (pa) = n1 / kierrosta neliömetriä kohden (ensisijainen) = 272,73 / 87,4 = 3,120 cm²
• Toissijainen pinta-ala (sa) = n2 / kierrosta neliömetriä kohden (toissijainen) = 140,46 / 60,8 = 2,310 cm²
• Kokonaispinta-ala (at) = pa + sa = 3,120 + 2,310 = 5430 cm2
• Ikkunan pinta-ala (Wa) = kokonaispinta-ala * 1,3 = 5,430 * 1,3 = 7,059 cm²

Yllä olevalle lasketulle kielen leveyden arvolle valitaan ytimen numero ja ikkuna-alue ytintaulukosta varmistaen, että valittu ikkuna-ala on suurempi tai yhtä suuri kuin kokonais-ydinalue. Jos tämä ehto ei täyty, valitsemme suuremman kielen leveyden varmistamalla saman kunnon vastaavalla pinon korkeuden pienenemisellä, jotta säilytetään suunnilleen vakio bruttoydinpinta-ala.

Siten saamme käytettävissä olevan kielen leveyden (Twavail) ja ikkuna-alueen ((käytettävissä) (aWa)) ydintaulusta:

• Joten kielen leveys käytettävissä (atw) = 3,81 cm
• Ikkunan pinta-ala käytettävissä (awa) = 10,891 cm²
• Ydinluku = 16
• Pinon korkeus = gca / atw = 21,99 / 3,810 = 5,774 cm

Suorituskyvystä syistä arvioimme pinon korkeuden ja kielen leveyden (aTw) suhteen lähimpään seuraaviin lukuihin 1,25, 1,5 ja 1,75. Pahimmassa tapauksessa otamme suhde 2.

Jos suhde on suurempi kuin 2, valitaan suurempi kielen leveys varmistamalla kaikki yllä olevat olosuhteet.

• Pinon korkeus (ht) / kielen leveys (aTw) = 5,774 / 3,81 = 1,516
• Muokattu pinon korkeus = kielen leveys (aTw) * Lähin vakiosuhteen arvo = 3,810 * 1,516 = 5,715 cm
• Muokattu ydinpinta-ala = kielen leveys (aTw) * muunnettu pinon korkeus = 3,810 * 5,715 = 21,774 cm²

Täten löydämme ytimen lukumäärän ja pinon korkeuden annetuille spesifikaatioille.

Pienen ohjausmuuntajan suunnittelu esimerkillä:

Annetut tiedot ovat seuraavat: -

• Sec. jännite (Vs) = 18V
• Sec virta (Is) = 0.3A
• Kierrokset per suhde (n2 / n1) = 1

Nyt meidän on laskettava seuraavasti: -

• Sekunti volti-ampeeri (SVA) = Vs * Is = 18 * 0,3 = 5,4 VA
• Prim.Volt-ampeerit (PVA) = SVA / 0,9 = 5,4 / 0,9 = 6VA
• Prim. Jännite (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 18/1 = 18V
• Prim. virta (Ip) = PVA / Vp = 6/18 = 0,333A
• Ydinalue (CA) = 1,15 * neliömetriä (PVA) = 1,15 * neliömetriä (6) = 2,822 cm²
• Ytimen poikkipinta-ala (GCA) = CA * 1,1 = 2,822 * 1,1 = 3,132 cm2
• Kierrokset volttia kohden (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * CA * taajuus * Vuon tiheys) = 1 / (4,44 * 10-4 * 2,822 * 50 * 1) = 15,963 kierrosta / voltti
• Prim. Kääntymät (N1) = Tpv * Vp = 15,963 * 18 = 287,337 kierrosta
• Sek. Kääntyy (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 15.963 * 60 * 1.03 = 295.957 kierrosta
• Kielen leveys (TW) = Sqrt * (GCA) = sqrt * (3.132) = 1.770 cm

Valitsemme virtatiheydeksi 200A / cm², mutta lankataulun virrantiheys on annettu arvolle 200A / cm²,

• Ensisijainen nykyinen hakuarvo = Ip / (virrantiheys / 200) = 0,333 / (200/200) = 0,333A
• Toissijaisen virran hakuarvo = Is / (virrantiheys / 200) = 0,3 / (200/200) = 0,3A

Näille primääri- ja sekundäärivirta-arvoille valitaan vastaava SWG ja kierrokset neliömetriä kohti. cm: n päässä lankapöydästä.

SWG1 = 26 SWG2 = 27

Käännä neliömetriä kohden cm primaarista = 415 kierrosta Kierrosta neliömetriä kohden. cm toissijaista = 504 kierrosta

• Ensisijainen pinta-ala (pa) = n1 / kierrosta neliömetriä kohden (ensisijainen) = 287,337 / 415 = 0,692 cm²
• Toissijainen pinta-ala (sa) = n2 / kierrosta neliömetriä kohden (toissijainen) = 295,957 / 504 = 0,587 cm²
• Kokonaispinta-ala (at) = pa + sa = 0,692 + 0,587 = 1280 cm2
• Ikkunan pinta-ala (Wa) = kokonaispinta-ala * 1,3 = 1,280 * 1,3 = 1,663 cm²

Yllä olevalle lasketulle kielen leveyden arvolle valitaan ytimen numero ja ikkuna-alue ytintaulukosta varmistaen, että valittu ikkuna-ala on suurempi tai yhtä suuri kuin kokonais-ydinalue. Jos tämä ehto ei täyty, valitsemme suuremman kielen leveyden varmistamalla saman kunnon vastaavalla pinon korkeuden pienenemisellä, jotta säilytetään suunnilleen vakio bruttoydinpinta-ala.

Siten saamme käytettävissä olevan kielen leveyden (Twavail) ja ikkuna-alueen ((käytettävissä) (aWa)) ydintaulusta

• Joten kielen leveys käytettävissä (atw) = 1,905cm
• Ikkunan pinta-ala käytettävissä (awa) = 18,969 cm²
• Ydinluku = 23
• Pinon korkeus = gca / atw = 3,132 / 1,905 = 1,905cm

Siksi ohjausmuuntaja on suunniteltu.