Desain Transformer

Trafo mentransfer daya listrik dari satu rangkaian ke rangkaian lain tanpa perubahan frekuensi. Ini berisi belitan primer dan sekunder. Gulungan primer terhubung ke suplai utama dan sekunder ke sirkuit yang diperlukan. Di kami sirkuit proyek , kami telah mengambil desain transformator daya daya rendah (10 KVA) fase tunggal 50 hertz sesuai kebutuhan kami dalam proyek ini.

Trafo pada dasarnya terdiri dari tiga jenis:

1. Jenis Inti
2. Jenis Kerang
3. Toroidal

Di inti, belitan jenis mengelilingi bagian inti sedangkan di inti jenis kulit mengelilingi belitan. Pada tipe Core terdapat dua tipe utama yaitu tipe E-I dan tipe U-T. Di dalam desain trafo , kami menggunakan tipe inti E-I. Kami memilih inti E-I karena belitannya jauh lebih mudah jika dibandingkan dengan toroidal, tetapi efisiensinya sangat tinggi (95% -96%). Hal ini terjadi karena kehilangan fluks sangat sedikit pada inti toroidal.

Trafo yang digunakan dalam proyek ini adalah

1. Trafo seri: Untuk memberikan dorongan yang dibutuhkan atau tegangan buck dan
2. Transformator kontrol: Untuk merasakan tegangan keluaran dan untuk catu daya.

Rumus Desain:

Di sini kami mengambil referensi data belitan pada tabel kawat tembaga berenamel dan dimensi tabel stempel transformator untuk memilih belitan input dan keluaran SWG dan inti transformator untuk spesifikasi yang diberikan.

Prosedur desain diikuti dengan asumsi bahwa spesifikasi transformator berikut diberikan: -

• Tegangan sekunder (Vs)
• Arus sekunder (Is)
• Rasio putaran (n2 / n1)

Dari detail yang diberikan ini kami menghitung lebar Lidah, tinggi tumpukan, tipe inti, luas jendela sebagai berikut: -

• Volt-Amps Sekunder (SVA) = tegangan sekunder (Vs) * arus sekunder (Is)
• Volt-Amps Primer (PVA) = Volt-Amps Sekunder (SVA) / 0,9 (dengan asumsi efisiensi transformator 90%)
• Tegangan primer (Vp) = Tegangan sekunder (Vs) / rasio putaran (n2 / n1)
• Arus primer (Ip) = Volt-Amps Primer (PVA) / Tegangan primer (Vp)
• Kebutuhan luas penampang inti diberikan oleh: - Luas inti (CA) = 1,15 * sqrt (Volt-amp Primer (PVA))
• Luas inti kotor (PJB) = Luas inti (CA) * 1.1
• Jumlah belitan pada belitan ditentukan oleh rasio yang diberikan sebagai: - Putaran per volt (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * area inti * frekuensi * kerapatan fluks)

Data belitan pada kawat tembaga berenamel

(@ 200A / cm²)

Dimensi stempel Transformer (Tabel inti):

Untuk operasi pada catu daya, frekuensinya adalah 50HZ, sedangkan kerapatan fluks dapat diambil sebagai 1Wb / sq cm. untuk Stempel Baja biasa dan 1,3Wb / cm persegi untuk stempel CRGO, tergantung pada jenis yang akan digunakan.

Karenanya

• Putaran primer (n1) = Putaran per volt (Tpv) * Tegangan primer (V1)
• Putaran sekunder (n2) = Putaran per volt (Tpv) * tegangan sekunder (V2) * 1,03 (Asumsikan ada penurunan 3% pada belitan transformator)
• Lebar lidah laminasi kira-kira diberikan oleh: -

Lebar lidah (Tw) = Sqrt * (GCA)

Kepadatan arus

Ini adalah daya dukung arus kawat per unit luas penampang. Itu dinyatakan dalam satuan Amp / cm². Tabel kawat yang disebutkan di atas adalah untuk peringkat kontinu pada kerapatan arus 200A / cm². Untuk mode operasi trafo non-kontinyu atau intermiten, seseorang dapat memilih kepadatan yang lebih tinggi hingga 400A / cm² yaitu, dua kali kepadatan normal untuk menghemat biaya unit. Ini dipilih karena, kenaikan suhu untuk kasus operasional yang terputus-putus lebih rendah untuk kasus operasional berkelanjutan.

Jadi tergantung pada kepadatan arus yang dipilih, kami sekarang menghitung nilai arus primer dan sekunder yang akan dicari di tabel kawat untuk memilih SWG: -

n1a = Arus primer (Ip) dihitung / (rapat arus / 200)

n2a = Arus sekunder (Is) dihitung / (rapat arus / 200)

Untuk nilai arus primer dan sekunder ini, kami memilih SWG dan Putaran yang sesuai per cm persegi dari tabel kabel. Kemudian kami melanjutkan untuk menghitung sebagai berikut: -

• Area primer (pa) = Putaran primer (n1) / (Putaran primer per sqcm)
• Area sekunder (sa) = Putaran sekunder (n2) / (Putaran sekunder per cm persegi)
• Total luas jendela yang dibutuhkan untuk inti diberikan oleh: -

Total area (TA) = Area primer (pa) + Area sekunder (sa)

• Ruang ekstra yang diperlukan untuk yang sebelumnya dan isolasi dapat diambil sebagai ruang tambahan 30% dari apa yang dibutuhkan oleh area belitan yang sebenarnya. Nilai ini merupakan perkiraan dan mungkin harus dimodifikasi, tergantung pada metode penggulungan sebenarnya.

Area jendela (Wacal) = Luas total (TA) * 1.3

Untuk nilai lebar lidah yang dihitung di atas, kami memilih nomor inti dan luas jendela dari tabel inti untuk memastikan bahwa luas jendela yang dipilih lebih besar atau sama dengan luas inti Bruto. Jika kondisi ini tidak terpenuhi, kami menggunakan lebar lidah yang lebih tinggi untuk memastikan kondisi yang sama dengan penurunan yang sesuai pada tinggi tumpukan untuk mempertahankan area inti kotor yang kira-kira konstan.

Jadi kami mendapatkan lebar lidah (Twavail) dan area jendela ((tersedia) (aWa)) dari tabel inti

• Tinggi Tumpukan = Area inti kotor / Lebar lidah ((tersedia) (atw)).

Untuk keperluan ukuran sebelumnya yang tersedia secara komersial, kami memperkirakan rasio tinggi tumpukan ke lebar lidah dengan angka terdekat berikut ini yaitu 1,25, 1,5, 1,75. Pada kasus terburuk kami mengambil rasio sama dengan 2. Namun rasio apa pun hingga 2 dapat diambil yang akan membutuhkan pembuatan sendiri sebelumnya.

Jika rasio lebih besar dari 2 kami memilih lebar lidah yang lebih tinggi (aTw) memastikan semua kondisi seperti di atas.

• Tinggi tumpukan (ht) / lebar lidah (aTw) = (beberapa rasio)
• Tinggi tumpukan yang dimodifikasi = Lebar lidah (aTw) * Nilai terdekat dari rasio standar
• Area inti kotor yang dimodifikasi = Lebar lidah (aTw) * Tinggi tumpukan yang dimodifikasi.

Prosedur desain yang sama berlaku untuk transformator kontrol, di mana kita perlu memastikan bahwa tinggi tumpukan sama dengan lebar lidah.

Jadi kami menemukan nomor inti dan tinggi tumpukan untuk spesifikasi yang diberikan.

Mendesain trafo menggunakan contoh:

• Detail yang diberikan adalah sebagai berikut: -
• Detik. tegangan (Vs) = 60V

Sec saat ini (Is) = 4.44A

• Putaran per rasio (n2 / n1) = 0,5

Sekarang kita harus menghitung sebagai berikut: -

• Sec.Volt-Amps (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
• Prim.current (Ip) = PVA / Vp = 296.0 / 120 = 2.467A
• Area Inti (CA) = 1,15 * akar persegi (PVA) = 1,15 * akar (296) = 19,785 cm²
• Luas inti kotor (PJB) = CA * 1.1 = 19.785 * 1.1 = 21.76 cm²
• Putaran per volt (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * CA * frekuensi * Kerapatan fluks) = 1 / (4,44 * 10-4 * 19,785 * 50 * 1) = 2,272 putaran per volt
• Prim.Turns (N1) = Tpv * Vp = 2.276 * 120 = 272.73 putaran
• Sec.Turns (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 2.276 * 60 * 1.03 = 140.46 putaran
• Lebar lidah (TW) = Sqrt * (GCA) = 4,690 cm
• Kami memilih rapat arus sebagai 300A / cm², tetapi rapat arus pada tabel kawat diberikan untuk 200A / cm², kemudian
• Nilai pencarian arus primer = Ip / (rapat arus / 200) = 2.467 / (300/200) = 1.644A
• Nilai pencarian arus sekunder = Is / (rapat arus / 200) = 4,44 / (300/200) = 2,96A

Untuk nilai arus primer dan sekunder ini, kami memilih SWG dan Putaran yang sesuai per cm persegi dari tabel kabel.

SWG1 = 19 SWG2 = 18

Putaran per cm persegi primer = 87,4 cm² putaran per cm persegi sekunder = 60,8 cm²

• Area primer (pa) = n1 / putaran per cm persegi (primer) = 272,73 / 87,4 = 3,120 cm²
• Area sekunder (sa) = n2 / putaran per cm persegi (sekunder) = 140.46 / 60.8 = 2.310 cm²
• Luas total (at) = pa + sa = 3.120 + 2.310 = 5.430 cm²
• Luas jendela (Wa) = luas total * 1,3 = 5,430 * 1,3 = 7,059 cm²

Untuk nilai lebar lidah yang dihitung di atas, kami memilih nomor inti dan luas jendela dari tabel inti untuk memastikan bahwa luas jendela yang dipilih lebih besar atau sama dengan luas inti Bruto. Jika kondisi ini tidak terpenuhi, kami menggunakan lebar lidah yang lebih tinggi untuk memastikan kondisi yang sama dengan penurunan yang sesuai pada tinggi tumpukan untuk mempertahankan area inti kotor yang kira-kira konstan.

Jadi kami mendapatkan lebar lidah (Twavail) dan area jendela ((tersedia) (aWa)) dari tabel inti:

• Jadi lebar lidah tersedia (atw) = 3.81cm
• Area jendela tersedia (awa) = 10.891 cm²
• Nomor inti = 16
• Tinggi Stack = gca / atw = 21,99 / 3,810 = 5,774cm

Untuk alasan kinerja, kami memperkirakan rasio tinggi tumpukan ke lebar lidah (aTw) ke angka terdekat berikut ini yaitu 1,25, 1,5, dan 1,75. Dalam kasus terburuk, kami mengambil rasionya sama dengan 2.

Jika rasio lebih besar dari 2 kami memilih lebar lidah yang lebih tinggi untuk memastikan semua kondisi seperti di atas.

• Tinggi tumpukan (ht) / lebar lidah (aTw) = 5.774 / 3.81 = 1.516
• Tinggi tumpukan yang dimodifikasi = Lebar lidah (aTw) * Nilai terdekat dari rasio standar = 3.810 * 1.516 = 5.715cm
• Area inti kotor yang dimodifikasi = Lebar lidah (aTw) * Tinggi tumpukan yang dimodifikasi = 3.810 * 5.715 = 21.774 cm²

Jadi kami menemukan nomor inti dan tinggi tumpukan untuk spesifikasi yang diberikan.

Desain trafo kendali kecil dengan contoh:

Detail yang diberikan adalah sebagai berikut: -

• Detik. tegangan (Vs) = 18V
• Sec saat ini (Is) = 0,3A
• Putaran per rasio (n2 / n1) = 1

Sekarang kita harus menghitung sebagai berikut: -

• Sec.Volt-Amps (SVA) = Vs * Is = 18 * 0,3 = 5,4VA
• Prim.Volt-Amps (PVA) = SVA / 0,9 = 5,4 / 0,9 = 6VA
• Formal. Tegangan (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 18/1 = 18V
• Formal. arus (Ip) = PVA / Vp = 6/18 = 0,333A
• Area Inti (CA) = 1,15 * akar persegi (PVA) = 1,15 * akar (6) = 2,822 cm²
• Luas lintas inti (PJB) = CA * 1.1 = 2.822 * 1.1 = 3.132 cm²
• Putaran per volt (Tpv) = 1 / (4,44 * 10-4 * CA * frekuensi * Kerapatan fluks) = 1 / (4,44 * 10-4 * 2,822 * 50 * 1) = 15,963 putaran per volt
• Formal. Putaran (N1) = Tpv * Vp = 15.963 * 18 = 287.337 putaran
• Sec.Turns (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 15.963 * 60 * 1.03 = 295.957 putaran
• Lebar lidah (TW) = Sqrt * (GCA) = sqrt * (3.132) = 1.770 cm

Kami memilih rapat arus sebagai 200A / cm², tetapi rapat arus di tabel kawat diberikan untuk 200A / cm², kemudian

• Nilai pencarian arus primer = Ip / (rapat arus / 200) = 0,333 / (200/200) = 0,333A
• Nilai pencarian arus sekunder = Is / (rapat arus / 200) = 0,3 / (200/200) = 0,3A

Untuk nilai arus primer dan sekunder ini, kami memilih SWG dan Putaran yang sesuai per Sq. cm dari meja kawat.

SWG1 = 26 SWG2 = 27

Putar per Sq. cm primer = 415 putaran Putaran per Sq. cm sekunder = 504 putaran

• Area primer (pa) = n1 / putaran per cm persegi (primer) = 287.337 / 415 = 0.692 cm²
• Area sekunder (sa) = n2 / putaran per cm persegi (sekunder) = 295.957 / 504 = 0.587 cm²
• Luas total (at) = pa + sa = 0.692 + 0.587 = 1.280 cm²
• Luas jendela (Wa) = luas total * 1,3 = 1,280 * 1,3 = 1,663 cm²

Untuk nilai lebar lidah yang dihitung di atas, kami memilih nomor inti dan luas jendela dari tabel inti untuk memastikan bahwa luas jendela yang dipilih lebih besar atau sama dengan luas inti Bruto. Jika kondisi ini tidak terpenuhi, kami menggunakan lebar lidah yang lebih tinggi untuk memastikan kondisi yang sama dengan penurunan yang sesuai pada tinggi tumpukan untuk mempertahankan area inti kotor yang kira-kira konstan.

Jadi kami mendapatkan lebar lidah (Twavail) dan area jendela ((tersedia) (aWa)) dari tabel inti

• Jadi lebar lidah tersedia (atw) = 1.905cm
• Area jendela tersedia (awa) = 18.969 cm²
• Nomor inti = 23
• Tinggi Stack = gca / atw = 3.132 / 1.905 = 1.905cm

Oleh karena itu trafo kontrol dirancang.