如何设计变压器:大小和选择

时间:2025-03-18

变压器的 选择和尺寸涉及确定变压器的基本参数,例如主电压和次要电压,KVA,绕组连接,功率因数,冷却方法,绕组导体材料,类型,安装布置,效率和操作频率。所有这些参数都写在称为铭牌的板上,该铭牌拟合在变压器上。当您很好地检查任何变压器时,您将看到一个合适的详细贴纸,其中所有变压器的必要参数。

 

尺寸变压器尺寸时要考虑的参数

主电压和次要电压

主电压是任何给定变压器的输入侧提供的所有电压,而次级电压是变压器的电压输出。

如果可用的电源电压为414 V三相,所需的输出为240 V单相,则必须在输入处获得额定值415 V的变压器,在输出时进行240 V。

 

KVA等级

在变压器的选择和大小时,计算KVA至关重要。这代表了变压器可以处理的表观功能。 KVA取决于功率因数,电压和电流。以下是KVA计算的公式:

kVa =(负载电压x负载电流)/(1000 x负载功率因数)

kVa =(1.723 x负载电压x负载电流)/(1000 x负载功率因数)

 

操作频率

变压器以特定的频率运行。磁电流,额定电流和KVA与变压器频率成正比。因此,变压器应以额定频率运行。变压器的额定频率应始终等于输入电源和负载的工作频率。

 

绕组连接

对于单相变压器,绕组连接无需担心,但是绕组连接是三相变压器的重要参数。以下是在三相变压器连接中配置的绕组的几个示例。

 

图1。三相变压器的绕组连接配置。图片由西蒙·穆戈(Simon Mugo)提供

 

除了上述参数外,在选择变压器时,还考虑了其他参数,例如功率因数,变压器类型,冷却温度,操作温度,脉冲持续下降,电压调节和安装布置。

 

计算变压器设计参数

出于教育目的,我们将设计一个小型变压器。我们将设计一个230 V至12 V的60 VA升压变压器。读者需要对变压器具有基本知识。详细的计算包含在本文中。

请注意,我们正在设计一个小型变压器,因此我们将忽略铜和损失,因为它们不影响小型变压器。

 

计算

要设计变压器,我们需要在变压器的次级和初级侧面上具有特定数量的转弯,才能获得特定的额定值。因此,每回合的电压每个电压设计是个优先级。这可以从下面的现有变压器的电压方程中获得:

\ [e = 4.44fb_ {in} a_ {i} \]

上面的方程是从基本方程式的派生,我们将逐步得出它。

从基本知识中,我们了解到诱导的电动势是通量的变化率:

\ [e = n \ frac {dφ} {dt} \]

根迷你平方值(RMS)的给出为:

\ [\ sqrt {} 2 \]

具有峰值

\ [e = \ sqrt {} 2e \]

将所有这些放在一起,我们得到:

\ [e = \ frac {n} {\ sqrt {} 2} \ frac {dφ} {dt} \] \]

\ [φ(t)= ABSIN(\ OMEGA T)\]

让我们以T:

\ [\ frac {dφ(t)} {dt} = \ omega abcos(\ omega t)\] \]

具有的通量链接:

\ [\ frac {dφ(t)} {dt} = 2 \ pi fab_ {in} \]

从电子产品中,我们知道:

\ [\ omega = 2 \ pi f \]

\ [e = n \ frac {2 \ pi fab_ {in}} {\ sqrt {} 2} \] \]

上面的公式给出了总诱导的电动势。

主要重点是每回合的电压,因此我们得到的总数(n)将两侧分开:

\ [e_ {t} = 4.44fab_ {in} \]

每伏的转弯将由以下方式给出:

\ [t_ {e} = \ frac {1} {4.44fb_ {in} a} \]

重新安排上述公式,我们得到下面的公式,该公式用于计算的面积:

\ [a_ {i} \ frac {1} {4.44fb_ {in} t_ {e}}} \]

在哪里

 =芯的面积,f =工作频率,b in =磁通量密度和t e =每伏转弯

 

我们知道电源系统频率。重点是将每伏和磁通量转弯。对于较小的变压器设计,磁通量密度在1到1.2之间。

在公式中输入值,应导致区域。

让我们以铜线密度为2.2至2.4a/mm 2

 F = 50Hz

BI N  = 1.2 WB/M 2

E  = 4(每伏转弯)

I  = 1.45英寸2

te=14.44fbn一个

输入公式中的值,我们明白了:

E  = 2.6圈每伏。

对于设计,请确保选择市场上容易获得的。从检查中,随时可用的为1.5“ x1.5”,可提供2.25英寸2 

那是用于计算每伏2.6转弯的区域。

 

初级绕组的计算

对于变压器,计算主侧参数,然后以次级侧结尾。

主要侧电流计算

主电压= V P = 230 V

主要电流(I 1):

1=v一个vp=50230=0.218一个

但是变压器不能以100%的100%执行,因此效率为95%,因此主要电流变为

1=v一个ηvp=500.95×230=0.23一个

因此,0.23 A是主要电流。

 

转弯数

主侧的总圈数可以计算为

总圈数(n 1)=每伏×主侧电压


这大约是600圈。

 

初级导体尺寸

电流密度除以单位区域。

δ=一个

对于铜材料,电流密度为2.3 A/mm 2

主要侧的铜面积1

一个1=0.232.3=0.1mm2

 使用标准AWG表确定为27 AGW的0.1 mm 2的尺寸。

 

次级绕组的计算

次级电压= V s  = 12 V

 

计算次级电流

s=v一个vs=5012=4.2一个

 

计算变压器设计的次级线大小

一个2=4.22.3=1.83mm2

在AWG标准表上检查变压器电线厚度,厚度为15 AWG。

因此,次级线尺寸= 15 AWG。

 

次要方的转弯数

通过

总回合数(n 2)=每伏×次级侧电压

n2=2.6×12=32trns

 

估计变压器绕组的重量

当我们知道:

铜的密度为8960kg/m 3 

铜线的近似长度=孔线X周围的数量。

铜的横截面

音量=近似长度x横截面区域

质量=铜密度x铜体积

 

铜重的主要侧计算

孔的周长= 1.75 x 4 = 7英寸= 0.1778 m

因此,转弯的长度为0.1778

转弯的主要总长度= L 1

总长度=单转x的长度x主侧= 0.1778 x 600 = 106 m

铜线的体积=面积x长度= 0.1 x 10 -6  = 1.06 x 10 -5 m 3

但是我们知道铜的密度为8960 m 3; 因此,我们现在可以计算铜的重量:

重量=密度x体积= 8960 x 1.06 x 10 -5  = 0.095 kg = 95克。

因此,我们需要在变压器的一侧的95克27量规线。

 

计算次级侧面的缠绕重量

如计算,转弯的长度= 0.1778 m

对于次级侧面的32个绕组L 2  = 0.1778 x 32 = 6 m

次级绕线线的面积为1.83毫米2

因此,次级绕组的体积= 1.83 x 10 -6  x 6 = 1.098 x 10 -5  = 0.098 kg

因此,我们可以在次级绕组处的100克线尺寸15量规上的重量近似。

在此级别上,进行变压器设计的所有计算以及与变压器相关的所有特性都进行了。根据计算构建硬件来实现变压器项目。

 

变压器尺寸和选择的关键要点

上一篇:降压变压器的绕组连接和应用
下一篇:利用自动转换器进行负载电流和电压调节器

免责声明: 凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

相关技术资料