עיצוב רובוטריקים

שנאי מעביר הספק חשמלי ממעגל אחד למעגל אחר ללא שינוי בתדירות. הוא מכיל סלילה ראשונית ומשנית. הפיתול הראשוני מחובר לאספקה ​​הראשית ומשני למעגל הנדרש. בשלנו מעגל פרויקט , לקחנו את התכנון של שנאי כוח בהספק נמוך (10 KVA) חד פעמי 50 הרץ לפי הדרישה שלנו בפרויקט.

השנאי הוא בעצם משלושה סוגים:

1. סוג הליבה
2. סוג מעטפת
3. טורואידלי

בליבה, פיתולי סוג מקיפים חלק מהליבה ואילו בליבה מסוג מעטפת מקיפה פיתולים. בסוג הליבה ישנם שני סוגים עיקריים שהם סוג E-I וסוג U-T. בזה עיצוב שנאי , השתמשנו בסוג הליבה E-I. בחרנו בליבת E-I מכיוון שהסלילה קלה בהרבה בהשוואה לטורואידלית, אך היעילות גבוהה מאוד (95% -96%). הסיבה לכך היא שאובדן השטף נמוך פחות בליבות טורואידיות יחסית.

השנאים המועסקים בפרויקט הם

1. שנאי סדרה: כדי לספק את הדחיפה או המתח הנדרש ו
2. שנאי בקרה: לחישת מתח המוצא ולאספקת חשמל.

נוסחאות עיצוב:

כאן אנו לוקחים את ההתייחסות לנתונים מתפתלים על שולחן חוטי נחושת אמייל וממדים של טבלת החתמת שנאי לבחירת פיתולי קלט ופלט SWG וליבת השנאי במפרט נתון.

נוהל התכנון מתבצע בהנחה שהמפרט הבא של שנאי ניתן: -

• מתח משני (Vs)
• זרם משני (האם)
• יחס סיבובים (n2 / n1)

מפרטים אלה נתון אנו מחשבים את רוחב הלשון, גובה הערימה, סוג הליבה, שטח החלון באופן הבא: -

• מגברי וולט משניים (SVA) = מתח משני (Vs) * זרם משני (Is)
• מגברי וולט ראשוניים (PVA) = מגברי וולט משניים (SVA) / 0.9 (בהנחה שהיעילות של השנאי היא 90%)
• מתח ראשוני (Vp) = יחס מתח משני (Vs) / סיבובים (n2 / n1)
• זרם ראשוני (Ip) = מגברי וולט ראשוניים (PVA) / מתח ראשוני (Vp)
• שטח החתך הדרוש של הליבה ניתן על ידי: - שטח הליבה (CA) = 1.15 * sqrt (מגברי וולט ראשוניים (PVA))
• אזור הליבה הגולמי (GCA) = שטח הליבה (CA) * 1.1
• מספר הסיבובים בפיתול נקבע על פי היחס שניתן: - סיבובים לכל וולט (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * שטח ליבה * תדר * צפיפות שטף)

נתונים מפותלים על חוט נחושת אמייל

(@ 200A / cm²)

ממד החתמת שנאי (טבלת הליבה):

לתפעול באספקת החשמל התדר הוא 50Hz, בעוד שניתן לקחת את צפיפות השטף כ- 1Wb / מ'ר. להחתמות פלדה רגילות ו- 1.3Wb / מ'ר לסימני CRGO, תלוי בסוג שישמש.

לָכֵן

• סיבובים ראשוניים (n1) = סיבובים לכל וולט (Tpv) * מתח ראשוני (V1)
• סיבובים משניים (n2) = סיבובים לכל וולט (Tpv) * מתח משני (V2) * 1.03 (נניח שיש ירידה של 3% בפיתולי שנאי)
• רוחב לשון הלמינציה ניתן בערך על ידי: -

רוחב הלשון (Tw) = Sqrt * (GCA)

צפיפות נוכחית

זהו כושר הנשיאה הנוכחי של חוט ליחידת שטח חתך. הוא מתבטא ביחידות של Amp / cm². טבלת התיל המוזכרת לעיל מיועדת לדירוג רציף בצפיפות זרם של 200A / cm². במצב פעולה לא רציף או לסירוגין של שנאי ניתן לבחור בצפיפות גבוהה יותר עד 400A / cm² כלומר, כפול מהצפיפות הרגילה כדי לחסוך בעלות היחידה. זה נבחר כי עליית הטמפרטורה במקרים התפעוליים לסירוגין נמוכה יותר במקרים התפעוליים הרציפים.

אז בהתאם לצפיפות הנוכחית שנבחרה, אנו מחשבים כעת את ערכי הזרמים הראשוניים והמשניים שיש לחפש בטבלת התיל לבחירת SWG: -

n1a = זרם ראשי (Ip) מחושב / (צפיפות זרם / 200)

n2a = זרם משני (האם) מחושב / (צפיפות זרם / 200)

עבור ערכים אלה של זרמים ראשוניים ומשניים אנו בוחרים את SWG והסיבובים המתאימים לכל מ'ר מטבלת התיל. לאחר מכן נמשיך לחשב כדלקמן: -

• שטח ראשוני (pa) = סיבובים ראשוניים (n1) / (סיבובים ראשוניים למ'ר)
• שטח משני (sa) = סיבובים משניים (n2) / (סיבובים משניים למ'ר)
• שטח החלון הכולל הנדרש לליבה ניתן על ידי: -

שטח כולל (TA) = שטח ראשוני (pa) + שטח משני (sa)

• שטח נוסף הנדרש לשעבר ובידוד עשוי להילקח כ- 30% שטח נוסף ממה שנדרש על ידי אזור המתפתל בפועל. ערך זה הוא משוער וייתכן שיהיה צורך לשנות אותו, בהתאם לשיטת הפיתול בפועל.

שטח חלון (Wacal) = שטח כולל (TA) * 1.3

עבור הערך המחושב לעיל של רוחב הלשון, אנו בוחרים את מספר הליבה ואת שטח החלון מטבלת הליבה ומוודאים ששטח החלון שנבחר גדול או שווה לאזור הליבה הגולמי. אם תנאי זה אינו מתקיים אנו הולכים על רוחב לשון גבוה יותר ומבטיחים את אותו מצב עם ירידה מתאימה בגובה הערימה כדי לשמור על שטח ליבת ברוטו קבוע בערך.

כך אנו מקבלים רוחב לשון זמין (Twavail) ואזור חלון ((avail) (aWa)) משולחן הליבה

• גובה הערימה = שטח הליבה הגולמי / רוחב הלשון ((זמין) (atw)).

למטרות גודל מסחרי לשעבר, אנו מעריכים את גובה הערימה לרוחב הלשון לנתונים הבאים: 1.25, 1.5, 1.75. במקרה הגרוע ביותר אנו לוקחים את היחס השווה ל- 2. עם זאת ניתן לקחת כל יחס עד 2 אשר יקרא להפוך את עצמם לשעבר.

אם היחס גדול מ -2 אנו בוחרים רוחב לשון גבוה יותר (aTw) ומבטיח את כל התנאים כמפורט לעיל.

• גובה הערימה (ht) / רוחב הלשון (aTw) = (יחס כלשהו)
• גובה הערימה שונה = רוחב הלשון (aTw) * הערך הקרוב ביותר ליחס הסטנדרטי
• שינוי אזור הליבה הגולמי = רוחב הלשון (aTw) * גובה הערימה שונה.

אותו הליך תכנון חל על שנאי בקרה, כאשר עלינו להבטיח שגובה הערימה יהיה שווה לרוחב הלשון.

לפיכך אנו מוצאים את מספר הליבה וגובה הערימה עבור המפרט הנתון.

תכנון שנאי באמצעות דוגמה:

• הפרטים שניתנו הם כדלקמן: -
• סעיף מתח (Vs) = 60V

זרם שניות (Is) = 4.44A

• סיבובים ליחס (n2 / n1) = 0.5

כעת עלינו לחשב את הדברים הבאים: -

• מגבר וולט-אמפר (SVA) = Vs * Is = 60 * 4.44 = 266.4VA
• מגברי מתח וולט (PVA) = SVA / 0.9 = 296.00VA
• מתח ראשוני (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 60 / 0.5 = 120V
• זרם ראשוני (Ip) = PVA / Vp = 296.0 / 120 = 2.467A
• שטח הליבה (CA) = 1.15 * sqrt (PVA) = 1.15 * sqrt (296) = 19.785 cm²
• שטח הליבה הגולמי (GCA) = CA * 1.1 = 19.785 * 1.1 = 21.76 ס'מ
• סיבובים למתח (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * תדר CA * * צפיפות שטף) = 1 / (4.44 * 10-4 * 19.785 * 50 * 1) = 2.272 סיבובים למתח
• סיבובים ראשוניים (N1) = Tpv * Vp = 2.276 * 120 = 272.73 סיבובים
• סיבובים (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 2.276 * 60 * 1.03 = 140.46 סיבובים
• רוחב הלשון (TW) = Sqrt * (GCA) = 4.690 ס'מ
• אנו בוחרים את צפיפות הזרם כ 300A / cm², אך צפיפות הזרם בטבלת התיל נקבעת עבור 200A / cm², ואז
• ערך חיפוש ראשי הנוכחי = Ip / (צפיפות זרם / 200) = 2.467 / (300/200) = 1.644A
• ערך חיפוש זרם משני = Is / (צפיפות זרם / 200) = 4.44 / (300/200) = 2.96A

עבור ערכים אלה של זרמים ראשוניים ומשניים אנו בוחרים את SWG והסיבובים המתאימים לכל מ'ר מטבלת התיל.

SWG1 = 19 SWG2 = 18

סיבוב לכל מ'ר ראשוני = 87.4 ס'מ² סיבובים לכל מ'ר משני = 60.8 ס'מ²

• שטח ראשוני (pa) = n1 / סיבובים למ'ר (ראשוני) = 272.73 / 87.4 = 3.120 ס'מ ²
• שטח משני (sa) = n2 / סיבובים למ'ר (משני) = 140.46 / 60.8 = 2.310 ס'מ ²
• שטח כולל (at) = pa + sa = 3.120 + 2.310 = 5,430 cm²
• שטח חלון (Wa) = שטח כולל * 1.3 = 5.430 * 1.3 = 7.059 ס'מ ²

עבור הערך המחושב לעיל של רוחב הלשון, אנו בוחרים את מספר הליבה ואת שטח החלון מטבלת הליבה ומוודאים ששטח החלון שנבחר גדול או שווה לאזור הליבה הגולמי. אם תנאי זה אינו מתקיים אנו הולכים על רוחב לשון גבוה יותר ומבטיחים את אותו מצב עם ירידה מתאימה בגובה הערימה כדי לשמור על שטח ליבת ברוטו קבוע בערך.

לכן אנו מקבלים רוחב לשון זמין (Twavail) ואזור חלון ((avail) (aWa)) מטבלת הליבה:

• אז רוחב הלשון זמין (atw) = 3.81 ס'מ
• שטח חלון זמין (צפוי) = 10.891 ס'מ ²
• מספר הליבה = 16
• גובה הערימה = gca / atw = 21.99 / 3.810 = 5.774 ס'מ

מסיבות ביצועים אנו מעריכים את יחס גובה הערימה לרוחב הלשון (aTw) לנתונים הבאים הקרובים ל 1.25, 1.5 ו- 1.75. במקרה הגרוע ביותר אנו לוקחים את היחס השווה ל -2.

אם היחס גדול מ -2 אנו בוחרים רוחב לשון גבוה יותר ומבטיח את כל התנאים שלמעלה.

• גובה הערימה (ht) / רוחב הלשון (aTw) = 5.774 / 3.81 = 1.516
• גובה הערימה שונה = רוחב הלשון (aTw) * הערך הקרוב ביותר ליחס סטנדרטי = 3.810 * 1.516 = 5.715 ס'מ
• שטח הליבה הגולמי שונה = רוחב הלשון (aTw) * גובה הערימה שונה = 3.810 * 5.715 = 21.774 ס'מ ²

לפיכך אנו מוצאים את מספר הליבה וגובה הערימה עבור המפרט הנתון.

תכנון שנאי בקרה קטן עם דוגמה:

הפרטים שניתנו הם כדלקמן: -

• סעיף מתח (Vs) = 18V
• זרם שניות (Is) = 0.3A
• סיבובים ליחס (n2 / n1) = 1

כעת עלינו לחשב את הדברים הבאים: -

• מגבר וולט-אמפר (SVA) = Vs * Is = 18 * 0.3 = 5.4VA
• מגבר מתח וולט (PVA) = SVA / 0.9 = 5.4 / 0.9 = 6VA
• מִצטַנֵעַ. מתח (Vp) = V2 / (n2 / n1) = 18/1 = 18 V.
• מִצטַנֵעַ. זרם (Ip) = PVA / Vp = 6/18 = 0.333A
• שטח הליבה (CA) = 1.15 * sqrt (PVA) = 1.15 * sqrt (6) = 2.822 cm²
• שטח ליבה חוצה (GCA) = CA * 1.1 = 2.822 * 1.1 = 3.132 ס'מ
• סיבובים לכל וולט (Tpv) = 1 / (4.44 * 10-4 * CA * תדר * צפיפות שטף) = 1 / (4.44 * 10-4 * 2.822 * 50 * 1) = 15.963 סיבובים למתח
• מִצטַנֵעַ. סיבובים (N1) = Tpv * Vp = 15.963 * 18 = 287.337 סיבובים
• סיבובים (N2) = Tpv * Vs * 1.03 = 15.963 * 60 * 1.03 = 295.957 סיבובים
• רוחב הלשון (TW) = Sqrt * (GCA) = sqrt * (3.132) = 1.770 ס'מ

אנו בוחרים את צפיפות הזרם כ 200A / cm², אך צפיפות הזרם בטבלת התיל נקבעת עבור 200A / cm², ואז

• ערך חיפוש ראשי הנוכחי = Ip / (צפיפות זרם / 200) = 0.333 / (200/200) = 0.333A
• ערך חיפוש משני הנוכחי = Is / (צפיפות זרם / 200) = 0.3 / (200/200) = 0.3A

עבור ערכים אלה של זרמים ראשוניים ומשניים אנו בוחרים את ה- SWG והסיבובים המתאימים למ'ר. ס'מ משולחן התיל.

SWG1 = 26 SWG2 = 27

סיבוב למ'ר. ס'מ ראשוני = 415 סיבובים סיבובים למ'ר. ס'מ משני = 504 סיבובים

• שטח ראשוני (pa) = n1 / סיבובים למ'ר (ראשוני) = 287.337 / 415 = 0.692 ס'מ ²
• שטח משני (sa) = n2 / סיבובים למ'ר (משני) = 295.957 / 504 = 0.587 ס'מ ²
• שטח כולל (at) = pa + sa = 0.692 + 0.587 = 1,280 ס'מ
• שטח חלון (Wa) = שטח כולל * 1.3 = 1.280 * 1.3 = 1.663 ס'מ ²

עבור הערך המחושב לעיל של רוחב הלשון, אנו בוחרים את מספר הליבה ואת שטח החלון מטבלת הליבה ומוודאים ששטח החלון שנבחר גדול או שווה לאזור הליבה הגולמי. אם תנאי זה אינו מתקיים אנו הולכים על רוחב לשון גבוה יותר ומבטיחים את אותו מצב עם ירידה מתאימה בגובה הערימה כדי לשמור על שטח ליבת ברוטו קבוע בערך.

כך אנו מקבלים רוחב לשון זמין (Twavail) ואזור חלון ((avail) (aWa)) משולחן הליבה

• אז רוחב הלשון זמין (atw) = 1.905 ס'מ
• שטח חלון זמין (צפוי) = 18.969 ס'מ ²
• מספר הליבה = 23
• גובה הערימה = gca / atw = 3.132 / 1.905 = 1.905 ס'מ

מכאן שנאי בקרה מתוכנן.