بررسی پارامترهای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت تکه فاز و ارائه الگوریتم مناسب برای طراحی بهینه آن با استفاده از نرم افزار MATLAB
141 صفحه فایل ورد و قابل ویرایش
فصل چهارم
طراحی ترانسفورماتور
اصولاً تفاوت بین روشهای طراحی برای ترانسهای توان بالا یا پایین یا ولتاژ و جریان زیاد و کم، چندان زیاد نیست. بنابراین یک روش کلی در این فصل بصورت یک الگوریتم، در یک مثال کلی و بدون در نظر گرفتن شرایط، خاص پیشنهاد شده است.
در طراحی های اولیه انجام شده از جریان مغناطیس کنندگی صرفنظر شده است، که یک عمل معمولی در طراحی های غیرحساس می باشد. ولی در ادامه تأثیر این جریان نیز در روند طراحی ها منظور شده است.
طرح یک مسأله:
یک ترانسفورماتور مورد نیاز است که در ولتاژ 110 ولت و فرکانس 60 هرتز کار کند، و ولتاژ 5 ولت را در جریان 4 آمپر تحویل دهد. دمای محیط از 40 درجه سانتیگراد بیشتر نمی شود. این ترانس بصورت شکل 1-4 نصب شده است.
روند طراحی:
برای آغاز روند طراحی ابتدا یک عدد برای راندمان در نظر می گیریم. این عدد راندمان 0.85 است. سپس برای شروع کار باید کاتولوگهایی از هسته‌های موجود در اختیار داشته باشیم تا از وجود هسته بدست آمده اطمینان حاصل نماییم.
در هر طراحی یک سری صفحات طراحی (design sheet) بکار می‌رود که کلیه نتایج بدست آمده از طراحی در هر مرحله روی آن ثبت می شود و در پایان روند طراحی نتیجه کار و مراحل بهبود آن ها مشخص می شوند. نمونه ای از آنها در شکل 2-4 آورده شده است.
از روی مسأله مشخص است که براحتی توان ورودی ترانس را می توان محاسبه کرد:
(1-4)
در راندمان 0.85 می توان توان ورودی را حساب کرد:
(2-4)
چگالی جریان را حدوداً می توان 600 CM/A یا 700 CM/A باشد که ما آن را 700 CM/A می گیریم.
در مورد نوع هسته و ورقه مورد استفاده نوع EI از جنس Low-Carbon steel انتخاب می شود و چگالی شار مغناطیسی این نوع از مواد حدود 12000 gauss می باشد. در این حالت و با مشخصات بدست آمده و فرضیات اولیه مقدار Wa را براحتی بدست می آوریم:
(3-4)
حال باید ورقه ای را از میان کاتولگ های هسته پیدا کرد که Wa نزدیک داشته باشد. با یک جستجو در میان هسته هایی که مشخصات آنها را در دسترس داریم، به این نتیجه می رسیم که هسته با شماره 87EI (یا 87MH) نزدیکترین عدد Wa را به 0.4 دارد. حاصلضرب a در W در این هسته است. مشخصات این هسته در شکل 3-4 آورده شده است.
حال باید در این مرحله مقدار a مورد نیاز برای این نوع ورقه بندی و با مساحت پنجره هسته W در این نوع ورقه مساحت پنجره هسته می باشد. در نتیجه برای مقدار a که از تقسیم Wa بدست آمده به این عدد حاصل می شود عدد بدست خواهد آمد:
(4-4)
در اینجا اگر بخواهیم مقدار stack را حساب کنیم، باید عدد بدست آمده از معادله 4-4 را بر مقدار عرض شاخه وسطی هسته مورد مطالعه، که با E اغلب نمایش داده می شود، تقسیم کرد. در کاتالوگ موجود مقدار E برابر با 7/8inch داده شده است، بنابراین خواهیم داشت:
(5-4)
در اینجا منظور از stack مجموع ضخامت های ورقه های آهن می‌باشد.
در مرحله بعد به محاسبات اصلی و پایه ای در طراحی می رسیم و در ابتدا مقدار T یا همان تعداد دور به ازای هر ولت را محاسبه می کنیم:
(6-4)
عنوان
مقدمه
فصل اول: مفاهیم اساسی در طراحی
فصل دوم: هسته ترانسفورماتور
فصل سوم: سیم پیچی ترانسفورماتور
فصل چهارم: طراحی ترانسفورماتور
منابع و مراجع
بررسی پارامترهای طراحی ترانسفورماتورهای قدرت تکه فاز و ارائه الگوریتم مناسب برای طراحی بهینه آن با استفاده از نرم افزار MATLAB
