تصميم المحولات

جرب أداة القضاء على المشاكل





ينقل المحول الطاقة الكهربائية من دائرة إلى دائرة أخرى دون تغيير في التردد. يحتوي على ملف أولي وثانوي. يتم توصيل اللف الأساسي بالإمداد الرئيسي والثانوي بالدائرة المطلوبة. في منطقتنا دارة المشروع ، لقد اتخذنا تصميم محول طاقة منخفض الطاقة (10 KVA) أحادي الطور 50 هرتز حسب متطلباتنا في المشروع.



يتكون المحول بشكل أساسي من ثلاثة أنواع:


  1. النوع الأساسي
  2. نوع شل
  3. حلقي

في اللب ، تحيط لفات النوع جزءًا من القلب بينما في قلب نوع الغلاف يحيط بالملفات. في النوع الأساسي ، هناك نوعان رئيسيان هما نوع E-I ونوع U-T. في هذا تصميم المحولات ، استخدمنا النوع الأساسي E-I. اخترنا قلب E-I لأن اللف أسهل بكثير بالمقارنة مع الحلقي ، لكن الكفاءة عالية جدًا (95٪ -96٪). وذلك لأن فقدان التدفق أقل في النوى الحلقية نسبيًا.



المحولات المستخدمة في المشروع هي

  1. محول متسلسل: لتوفير التعزيز المطلوب أو الجهد باك و
  2. محول التحكم: لاستشعار جهد الخرج ولإمداد الطاقة.
صيغ التصميم:

هنا نأخذ مرجع بيانات اللف على جدول الأسلاك النحاسية المطلية بالمينا وأبعاد جدول ختم المحولات لتحديد لفات الإدخال والإخراج SWG وجوهر المحول لمواصفات معينة.

يتم اتباع إجراء التصميم بافتراض تقديم المواصفات التالية للمحول: -


  • الجهد الثانوي (Vs)
  • التيار الثانوي (هو)
  • نسبة المنعطفات (n2 / n1)

من هذه التفاصيل المعطاة نحسب عرض اللسان ، ارتفاع الكومة ، نوع النواة ، مساحة النافذة على النحو التالي: -

  • الجهد الثانوي (SVA) = الجهد الثانوي (Vs) * التيار الثانوي (Is)
  • الابتدائية Volt-Amps (PVA) = الجهد الثانوي (SVA) / 0.9 (بافتراض كفاءة المحول بنسبة 90٪)
  • الجهد الأساسي (Vp) = الجهد الثانوي (Vs) / نسبة المنعطفات (n2 / n1)
  • التيار الأساسي (Ip) = الجهد الأساسي أمبير (PVA) / الجهد الأساسي (Vp)
  • يتم تحديد مساحة المقطع العرضي الأساسية من خلال: - المنطقة الأساسية (CA) = 1.15 * sqrt (Primary Volt-amps (PVA))
  • إجمالي المساحة الأساسية (GCA) = المنطقة الأساسية (CA) * 1.1
  • يتم تحديد عدد الدورات في اللف من خلال النسبة المعطاة على النحو التالي: - عدد الدورات لكل فولت (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * المنطقة الأساسية * التردد * كثافة التدفق)

البيانات المتعرجة على الأسلاك النحاسية المطلية بالمينا

(@ 200A / سم²)

الأعلى. القدرة الحالية (أمبير.)

يتحول / قدم مربع. سم

SWG

الأعلى. القدرة الحالية (أمبير.)

يتحول / قدم مربع. سم

SWG

0.001

81248

خمسون

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

أربعة خمسة

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

واحد وعشرين

0.0197

6543

41

1،313

106

عشرين

0.0233

5595

40

1،622

87.4

19

0.0274

4838

39

2335

60.8

18

0.0365

3507

38

3،178

45.4

17

0.0469

2800

37

4151

35.2

16

0.0586

2286

36

5254

26.8

خمسة عشر

0.0715

1902

35

6،487

21.5

14

0.0858

1608

3. 4

8579

16.1

13

0.1013

1308

33

10961

12.8

12

0.1182

1137

32

13،638

10.4

أحد عشر

0.1364

997

31

16.6

8.7

10

0.1588

881

30

أبعاد أختام المحولات (الجدول الأساسي):

نوع الرقم

عرض اللسان (سم)

مساحة النافذة (سم مربع)

نوع الرقم

عرض اللسان (سم)

مساحة النافذة (سم مربع)

17

1.27

1،213

9

2223

7865

12 أ

1،588

1897

9 أ

2223

7865

74

1،748

2،284

11 أ

1،905

9072

2. 3

1،905

2723

4 ا

3335

10284

30

اثنين

3

اثنين

1،905

10891

1،588

3329

16

3.81

10891

31

2223

3،703

3

3.81

12704

10

1،588

4،439

4AX

2،383

13039

خمسة عشر

2.54

4839

13

3،175

14117

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

18969

أحد عشر

1،905

7259

6

3.81

19356

3. 4

1،588

7529

35A

3.81

39316

3

3،175

7562

8

5.08

49803

للتشغيل على مصدر التيار الكهربائي ، يكون التردد 50 هرتز ، بينما يمكن اعتبار كثافة التدفق 1 واط / سم مربع. لأختام الصلب العادية و 1.3 واط / سم مربع لختم CRGO ، اعتمادًا على النوع الذي سيتم استخدامه.

لذلك

  • المنعطفات الأساسية (n1) = المنعطفات لكل فولت (Tpv) * الجهد الأساسي (V1)
  • المنعطفات الثانوية (n2) = عدد اللفات لكل فولت (Tpv) * الجهد الثانوي (V2) * 1.03 (افترض أن هناك انخفاض بنسبة 3٪ في لفات المحولات)
  • يتم تحديد عرض لسان التصفيح تقريبًا بواسطة: -

عرض اللسان (Tw) = Sqrt * (GCA)

كثافة التيار

إنها القدرة الاستيعابية الحالية لسلك لكل وحدة مساحة مقطعية. يتم التعبير عنها بوحدات Amp / cm². الجدول السلكي المذكور أعلاه مخصص لتصنيف مستمر عند كثافة تيار تبلغ 200 أمبير / سم². بالنسبة لوضع التشغيل غير المستمر أو المتقطع للمحول ، يمكن للمرء أن يختار كثافة أعلى تصل إلى 400 ألف / سم 2 ، أي ضعف الكثافة العادية لتقدير تكلفة الوحدة. تم اختياره لأن ارتفاع درجة الحرارة لحالات التشغيل المتقطعة أقل بالنسبة لحالات التشغيل المستمرة.

بناءً على الكثافات الحالية المختارة ، نحسب الآن قيم التيارات الأولية والثانوية التي سيتم البحث عنها في جدول الأسلاك لاختيار SWG: -

n1a = التيار الأساسي (Ip) المحسوب / (الكثافة الحالية / 200)

n2a = التيار الثانوي (هو) محسوب / (الكثافة الحالية / 200)

بالنسبة لقيم التيارات الأولية والثانوية ، نختار SWG و Turns المقابلة لكل سم مربع من جدول الأسلاك. ثم ننتقل إلى الحساب على النحو التالي: -

  • المنطقة الأساسية (pa) = المنعطفات الأساسية (n1) / (المنعطفات الأساسية لكل سم مربع)
  • المنطقة الثانوية (sa) = المنعطفات الثانوية (n2) / (المنعطفات الثانوية لكل سم مربع)
  • يتم تحديد إجمالي مساحة النافذة المطلوبة للنواة من خلال: -

المساحة الإجمالية (TA) = المنطقة الأساسية (pa) + المنطقة الثانوية (sa)

  • المساحة الإضافية المطلوبة للأولى والعزل يمكن أن تؤخذ على أنها مساحة إضافية بنسبة 30٪ مما تتطلبه منطقة اللف الفعلية. هذه القيمة تقريبية وقد يلزم تعديلها اعتمادًا على طريقة اللف الفعلية.

مساحة النافذة (Wacal) = المساحة الإجمالية (TA) * 1.3

بالنسبة للقيمة المحسوبة أعلاه لعرض اللسان ، نختار الرقم الأساسي ومنطقة النافذة من الجدول الأساسي لضمان أن تكون مساحة النافذة المختارة أكبر من منطقة القلب الإجمالية أو مساوية لها. إذا لم يتم استيفاء هذا الشرط ، فإننا نذهب للحصول على عرض لسان أعلى لضمان نفس الحالة مع انخفاض مقابل في ارتفاع المكدس وذلك للحفاظ على مساحة أساسية ثابتة تقريبًا.

وهكذا نحصل على عرض اللسان (Twavail) ومساحة النافذة ((متوفر) (aWa)) من الجدول الأساسي

  • ارتفاع المكدس = المساحة الأساسية الإجمالية / عرض اللسان ((متاح) (atw)).

لأغراض الحجم السابق المتاح تجاريًا ، نقرب ارتفاع الكومة إلى نسبة عرض اللسان إلى أقرب الأشكال التالية 1.25 ، 1.5 ، 1.75. في أسوأ الأحوال ، نأخذ النسبة التي تساوي 2. ومع ذلك ، يمكن أخذ أي نسبة حتى 2 والتي من شأنها أن تجعل المرء سابقًا.

إذا كانت النسبة أكبر من 2 ، فإننا نختار عرض لسان أعلى (aTw) لضمان جميع الشروط على النحو الوارد أعلاه.

  • ارتفاع الكومة (ht) / عرض اللسان (aTw) = (نسبة معينة)
  • ارتفاع الكومة المعدل = عرض اللسان (aTw) * أقرب قيمة للنسبة القياسية
  • إجمالي مساحة القلب المعدلة = عرض اللسان (aTw) * ارتفاع الكومة المعدل.

ينطبق إجراء التصميم نفسه على محول التحكم ، حيث نحتاج إلى التأكد من أن ارتفاع المكدس يساوي عرض اللسان.

وهكذا نجد الرقم الأساسي وارتفاع المكدس للمواصفات المحددة.

تصميم محول باستخدام مثال:

  • التفاصيل المقدمة هي كما يلي: -
  • ثانية. الجهد (Vs) = 60V

تيار ثانية (Is) = 4.44A

  • عدد الدورات لكل نسبة (n2 / n1) = 0.5

الآن علينا إجراء الحسابات على النحو التالي: -

  • فولت- أمبير ثانية (SVA) = Vs * Is = 60 * 4.44 = 266.4VA
  • Prim.Volt-Amps (PVA) = SVA / 0.9 = 296.00VA
  • Prim.Voltage (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 60 / 0.5 = 120V
  • تيار Prim.current (Ip) = PVA / Vp = 296.0 / 120 = 2.467A
  • المساحة الأساسية (CA) = 1.15 * sqrt (PVA) = 1.15 * sqrt (296) = 19.785 سم²
  • المساحة الأساسية الإجمالية (GCA) = CA * 1.1 = 19.785 * 1.1 = 21.76 سم²
  • عدد اللفات لكل فولت (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * CA * التردد * كثافة التدفق) = 1 / (4.44 * 10-4 * 19.785 * 50 * 1) = 2.272 لفة لكل فولت
  • Prim.Turns (N1) = Tpv * Vp = 2.276 * 120 = 272.73 دورة
  • الثواني (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 2.276 * 60 * 1.03 = 140.46 دورة
  • عرض اللسان (TW) = Sqrt * (GCA) = 4.690 سم
  • نختار كثافة التيار 300 أمبير / سم 2 ، لكن كثافة التيار في جدول الأسلاك معطاة لـ 200 أمبير / سم² ، إذن
  • قيمة البحث الأولية الحالية = Ip / (كثافة التيار / 200) = 2.467 / (300/200) = 1.644A
  • قيمة البحث الثانوية الحالية = هو / (كثافة التيار / 200) = 4.44 / (300/200) = 2.96A

بالنسبة لقيم التيارات الأولية والثانوية ، نختار SWG و Turns المقابلة لكل سم مربع من جدول الأسلاك.

SWG1 = 19 SWG2 = 18

دورة لكل سم 2 من الأساسي = 87.4 سم² دورة لكل سم 2 من الثانوية = 60.8 سم²

  • المنطقة الأولية (باسكال) = ن 1 / دورة لكل سم 2 (أساسي) = 272.73 / 87.4 = 3.120 سم²
  • المنطقة الثانوية (سا) = ن 2 / دورة لكل سم 2 (ثانوي) = 140.46 / 60.8 = 2.310 سم²
  • إجمالي المساحة (في) = pa + sa = 3.120 + 2.310 = 5430 سم²
  • مساحة النافذة (وا) = المساحة الكلية * 1.3 = 5.430 * 1.3 = 7.059 سم²

بالنسبة للقيمة المحسوبة أعلاه لعرض اللسان ، نختار الرقم الأساسي ومنطقة النافذة من الجدول الأساسي لضمان أن تكون مساحة النافذة المختارة أكبر من منطقة القلب الإجمالية أو مساوية لها. إذا لم يتم استيفاء هذا الشرط ، فإننا نذهب للحصول على عرض لسان أعلى لضمان نفس الحالة مع انخفاض مقابل في ارتفاع المكدس وذلك للحفاظ على مساحة أساسية ثابتة تقريبًا.

وهكذا نحصل على عرض اللسان (Twavail) ومساحة النافذة ((متوفر) (aWa)) من الجدول الأساسي:

  • لذا فإن عرض اللسان متاح (atw) = 3.81 سم
  • مساحة النافذة المتاحة (awa) = 10.891 سم²
  • الرقم الأساسي = 16
  • ارتفاع الكومة = gca / atw = 21.99 / 3.810 = 5.774 سم

لأسباب تتعلق بالأداء ، نقوم بتقريب نسبة ارتفاع المكدس إلى عرض اللسان (aTw) لأقرب الأشكال التالية 1.25 و 1.5 و 1.75. في أسوأ الأحوال نأخذ النسبة تساوي 2.

إذا كانت النسبة أكبر من 2 ، نختار عرض لسان أعلى لضمان جميع الشروط على النحو الوارد أعلاه.

  • ارتفاع الكومة (ht) / عرض اللسان (aTw) = 5.774 / 3.81 = 1.516
  • ارتفاع الكومة المعدل = عرض اللسان (aTw) * أقرب قيمة للنسبة القياسية = 3.810 * 1.516 = 5.715 سم
  • إجمالي مساحة القلب المعدلة = عرض اللسان (aTw) * ارتفاع الكومة المعدل = 3.810 * 5.715 = 21.774 سم²

وهكذا نجد الرقم الأساسي وارتفاع المكدس للمواصفات المحددة.

تصميم محول تحكم صغير بمثال:

التفاصيل المقدمة هي كما يلي: -

  • ثانية. الجهد (Vs) = 18V
  • تيار ثانية (Is) = 0.3A
  • عدد الدورات لكل نسبة (n2 / n1) = 1

الآن علينا إجراء الحسابات على النحو التالي: -

  • فولت أمبير ثانية (SVA) = Vs * Is = 18 * 0.3 = 5.4VA
  • Prim.Volt-Amps (PVA) = SVA / 0.9 = 5.4 / 0.9 = 6VA
  • بريم. الجهد (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 18/1 = 18V
  • بريم. التيار (Ip) = PVA / Vp = 6/18 = 0.333A
  • المساحة الأساسية (CA) = 1.15 * sqrt (PVA) = 1.15 * sqrt (6) = 2.822 سم²
  • منطقة الصليب الأساسية (GCA) = CA * 1.1 = 2.822 * 1.1 = 3.132 سم²
  • عدد اللفات لكل فولت (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * CA * التردد * كثافة التدفق) = 1 / (4.44 * 10-4 * 2.822 * 50 * 1) = 15.963 لفة لكل فولت
  • بريم. المنعطفات (N1) = Tpv * Vp = 15.963 * 18 = 287.337 دورة
  • الدورات الثانية (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 15.963 * 60 * 1.03 = 295.957 دورة
  • عرض اللسان (TW) = Sqrt * (GCA) = sqrt * (3.132) = 1.770 سم

نحن نختار كثافة التيار 200A / cm² ، لكن كثافة التيار في جدول الأسلاك معطاة لـ 200A / cm² ، إذن

  • قيمة البحث الأولية الحالية = Ip / (كثافة التيار / 200) = 0.333 / (200/200) = 0.333A
  • قيمة البحث الحالية الثانوية = هو / (الكثافة الحالية / 200) = 0.3 / (200/200) = 0.3 أمبير

بالنسبة لقيم التيارات الأولية والثانوية ، نختار SWG و Turns لكل Sq. سم من طاولة الأسلاك.

SWG1 = 26 SWG2 = 27

بدوره لكل متر مربع. سم الأساسي = 415 يتحول لكل متر مربع. سم ثانوي = 504 المنعطفات

  • المنطقة الأساسية (باسكال) = ن 1 / دورة لكل سم 2 (أساسي) = 287.337 / 415 = 0.692 سم²
  • المنطقة الثانوية (سا) = ن 2 / دورة لكل سم 2 (ثانوي) = 295.957 / 504 = 0.587 سم²
  • إجمالي المساحة (في) = pa + sa = 0.692 + 0.587 = 1280 سم²
  • مساحة النافذة (وا) = المساحة الكلية * 1.3 = 1.280 * 1.3 = 1.663 سم²

بالنسبة للقيمة المحسوبة أعلاه لعرض اللسان ، نختار الرقم الأساسي ومنطقة النافذة من الجدول الأساسي لضمان أن تكون مساحة النافذة المختارة أكبر من منطقة القلب الإجمالية أو مساوية لها. إذا لم يتم استيفاء هذا الشرط ، فإننا نذهب للحصول على عرض لسان أعلى لضمان نفس الحالة مع انخفاض مقابل في ارتفاع المكدس وذلك للحفاظ على مساحة أساسية ثابتة تقريبًا.

وهكذا نحصل على عرض اللسان (Twavail) ومساحة النافذة ((متوفر) (aWa)) من الجدول الأساسي

  • لذا فإن عرض اللسان متاح (atw) = 1.905 سم
  • مساحة النافذة المتاحة (awa) = 18.969 سم²
  • الرقم الأساسي = 23
  • ارتفاع الكومة = gca / atw = 3.132 / 1.905 = 1.905 سم

ومن ثم محول التحكم مصمم.