การได้รับพลังงานสูงในหม้อแปลง Toroidal: ลวดที่หนากว่าจะดีกว่าเสมอหรือไม่?

A แผนภูมิเกจลวดคือสิ่งแรกที่วิศวกรส่วนใหญ่เข้าถึงเมื่อขยายกำลังไฟฟ้าเอาท์พุตของหม้อแปลงแบบทอรอยด์ แต่เข้า การออกแบบหม้อแปลงทอรอยด์การย้ายไปใช้ลวดที่หนาขึ้นจะให้ผลตอบแทนก็ต่อเมื่อหน้าต่างหลักยังคงมีที่ว่างสำหรับจำนวนรอบที่ต้องการ - ไม่เช่นนั้น คุณจะสูญเสียความจุฟลักซ์เร็วกว่าที่คุณได้รับในปัจจุบัน

กล่าวโดยย่อ: กำลังขับที่สูงขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับความสมดุลระหว่างหน้าตัดของสายไฟ- ปัจจัยการเติมหน้าต่างของขดลวด ขีดจำกัดความอิ่มตัวของแกน และการกระจายความร้อน - ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความหนาของสายไฟเพียงอย่างเดียว บทความนี้แจกแจงรายละเอียดวิธีการอ่านแผนภูมิเส้นลวด AWG อย่างถูกต้อง เมื่อหนาขึ้นจะช่วยได้จริง เมื่อเกิดผลย้อนกลับ และสิ่งที่ลูกค้าของ KIOXIA ถามก่อนที่จะตัดสินใจใช้เครื่องม้วนเพื่อการผลิตโทรอยด์กำลังสูง-

I. อะไรเป็นตัวกำหนดอัตรากำลังของหม้อแปลง Toroidal

กำลังไฟฟ้าเอาท์พุตในหม้อแปลงแบบทอรอยด์ถูกควบคุมโดยปัจจัยโต้ตอบสามประการ: พื้นที่หน้าตัดแกนกลาง- จำนวนรอบ และ-ความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้าของสายไฟ สิ่งเหล่านี้ไม่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพแยกกันได้

ก. พื้นที่หลักและเปลี่ยนความสัมพันธ์

จำนวนรอบหลักที่จำเป็นสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดถูกกำหนดโดยสมการ EMF ของหม้อแปลง:

ยังไม่มีข้อความ=(E × 10⁶) / (4.44 × f × Ac × B)

ที่ไหน:

N=จำนวนรอบ

E=แรงดันไฟฟ้า RMS (V)

ฉ=ความถี่ (Hz)

พื้นที่หน้าตัดของแกนกลางที่มีประสิทธิภาพ=Ac - (มม.²) ปรับสำหรับการเคลือบหรือปัจจัยการเรียงซ้อนของแกน

B=ความหนาแน่นฟลักซ์สูงสุด, Bmax (เทสลา)

สำหรับวงจรขับเคลื่อนคลื่นสี่เหลี่ยม- ค่าคงที่ 4.44 จะถูกแทนที่ด้วย 4.0

ข. เหตุใดการเลี้ยวและเกจลวดจึงแข่งขันกันเพื่อพื้นที่เดียวกัน

ทุกเทิร์นถูกเพิ่มเพื่อเพิ่มการจัดการฟลักซ์ และทุกขั้นตอน AWG ที่ดำเนินการเพื่อเพิ่มการจัดการในปัจจุบัน จะใช้พื้นที่หน้าต่างที่คดเคี้ยว บนแกนโทรอยด์ หน้าต่างนั้นได้รับการแก้ไขทันทีที่เลือกแกน - โดยไม่มีการ "เพิ่มพื้นที่เพิ่มเติม" ในภายหลัง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการตัดสินใจเกี่ยวกับเกจสายไฟจึงต้องทำในลักษณะเดียวกับการตัดสินใจนับ- ไม่ใช่หลังจากนั้น

ครั้งที่สอง คุณจะอ่านแผนภูมิเกจลวดสำหรับขดลวดหม้อแปลงได้อย่างไร

ที่เหมาะสมแผนภูมิเกจลวด AWGครอส-เส้นผ่านศูนย์กลางลวดอ้างอิง พื้นที่หน้าตัด- และความต้านทานต่อความยาวหน่วย - ตัวเลขสามตัวที่คุณต้องการพร้อมกันเพื่อปรับขนาดขดลวดให้ถูกต้อง ด้านล่างนี้คือกแผนภูมิขนาดสายไฟครอบคลุมช่วง AWG ที่พบมากที่สุดในงานหม้อแปลงและงานพันขดลวด โดยทำหน้าที่เป็นทั้งแผนภูมิเกจถึงมมและกตารางขนาดลวดทองแดง.

หนึ่งตารางขนาดสายไฟเช่นนี้เป็นเพียงการอ้างอิงเริ่มต้นเท่านั้น ความหนาของฉนวนเคลือบ (ซึ่งแตกต่างกันไปตามเกรดของลวด) จะเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกโดยรวมที่ใช้สำหรับการคำนวณการเติมหน้าต่างการพัน- ดังนั้นโปรดตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางที่เคลือบตามจริงด้วยแผ่นข้อมูลจำเพาะของผู้จำหน่ายลวดของคุณ แทนที่จะใช้เฉพาะทองแดงเปลือย-เพียงอย่างเดียว

ที่สาม ลูกค้าจะถามอะไรจริงๆ ก่อนจัดหาเครื่องม้วนแบบ Toroidal กำลังสูง-

ก่อนที่จะเริ่มดำเนินการผลิต ลูกค้าขาเข้าส่วนใหญ่ของเราที่ขยายขนาดเอาท์พุตของหม้อแปลงทอรอยด์จะถามสองสิ่งซ้ำๆ โดยไม่คำนึงถึงภูมิภาคหรืออุตสาหกรรม:

"คุณมีหลักสูตรการฝึกอบรมเกี่ยวกับวิธีการใช้งานและตั้งโปรแกรมเครื่องจักรหรือไม่" "บริษัทของคุณให้การสนับสนุนด้านเทคนิคหรือบุคลากรด้านบริการหรือไม่"

คำถามเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนไปใช้ลวดที่หนาขึ้นหรือจำนวนการหมุนที่สูงขึ้นไม่ใช่แค่การเปลี่ยนแปลงการออกแบบ - แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าเครื่องจักร- โปรไฟล์ความตึง ความเร็วชัตเทิล และระยะห่างของไกด์สายไฟ- ล้วนต้องมีการตั้งโปรแกรมใหม่เมื่อเกจสายไฟมีการเปลี่ยนแปลง และลูกค้าที่ไม่เคยปรับพารามิเตอร์เหล่านี้มาก่อนจะต้องระมัดระวังในการดำเนินการดังกล่าวเพียงลำพัง

ในกรณีล่าสุด ลูกค้ารายหนึ่งที่เปลี่ยนจาก 26 AWG ไปเป็น 22 AWG บนแกนโทรอยด์แบบหลาย-สปินเดิล พบว่าการตั้งค่าความตึงที่มีอยู่ - ได้รับการปรับแต่งสำหรับลวดที่บางกว่า - ทำให้เคลือบฟันเสียหายและการหมุนไม่สอดคล้องกันที่เกจความจุกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น- จนกระทั่งพารามิเตอร์การม้วนได้รับการฝึกอบรมใหม่สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางของสายไฟใหม่

นี่คือเหตุผลที่แท้จริงคิโอเซียรวมไปถึง-การฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานนอกสถานที่และระยะไกลสำหรับการสั่งซื้อเครื่องม้วนทุกเครื่อง พร้อมด้วยทีมสนับสนุนด้านเทคนิคเฉพาะสำหรับการเขียนโปรแกรมและการแก้ไขปัญหาหลังการติดตั้ง - ดังนั้นการเปลี่ยนเกจสายไฟจึงไม่กลายเป็น-เกมการคาดเดาสายการผลิต

มีโครงการขดลวดทอรอยด์กำลังสูง-ที่คล้ายกันอยู่ในใจหรือไม่ ติดต่อทีมวิศวกรของเราเพื่อขอคำปรึกษาเกี่ยวกับกระบวนการฟรี

IV. ลวดที่หนากว่าจะดีกว่าเสมอสำหรับการออกแบบ-หม้อแปลง Toroidal กำลังสูงหรือไม่

ไม่ใช่ - และนี่เป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อยที่สุดในการเพิ่มขนาดกำลัง ลวดที่หนาขึ้นจะช่วยลดความต้านทานและความร้อนต่อเทิร์น แต่ยังช่วยลดจำนวนรอบที่พอดีกับหน้าต่างขดลวด ซึ่งสามารถบังคับให้มีการออกแบบวงจรแม่เหล็กทั้งหมดใหม่ได้

ก. ขีดจำกัดปัจจัยการเติมหน้าต่าง

การใช้หน้าต่างที่คดเคี้ยวแสดงเป็น:

กู่=(N × แย่) / วะ

โดยที่ Ku คือปัจจัยการใช้หน้าต่าง (โดยทั่วไปคือ 0.3–0.5 สำหรับการพันด้วยมือหรือการพันวงแหวนแบบอัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับเกจสายไฟและวิธีการพัน) N คือจำนวนรอบ Aw คือพื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดที่หุ้มฉนวน- และ Wa คือพื้นที่หน้าต่างที่มีอยู่ของแกนกลาง

หาก Ku เกินขีดจำกัดในทางปฏิบัติสำหรับกระบวนการม้วนของคุณ สายไฟจะไม่พอดีกับ - ไม่ว่าตัวเลขความต้านทานจะดูบนกระดาษจะดูดีแค่ไหนก็ตาม

ข. เมื่อหนาขึ้นก็ช่วยได้จริง

สายที่หนาขึ้นคือการโทรที่ถูกต้องเมื่อ:

การออกแบบที่มีอยู่ถูกจำกัด-แทนที่จะเป็นแบบจำกัดหน้าต่าง- (มีพื้นที่หน้าต่างเพิ่มเติมให้เลือก)

การสูญเสียทองแดง (การให้ความร้อนด้วย I²R) - ไม่ใช่ความจุฟลักซ์ - เป็นข้อจำกัดหลัก

การประยุกต์ใช้งานสามารถทนต่อจำนวนรอบที่ต่ำกว่าด้วยแกนหรือความหนาแน่นของฟลักซ์ที่ออกแบบใหม่ให้สอดคล้องกัน

ลวดที่หนาขึ้นถือเป็นการเรียกที่ไม่ถูกต้องเมื่อหน้าต่างขดลวดอยู่ใกล้ขีดจำกัดการเติมอยู่แล้ว เนื่องจากการบังคับให้หน้าต่างนั้นเพิ่มความเสี่ยงต่อความเสียหายของเคลือบฟัน ความตึงที่ไม่สอดคล้องกัน และลดระยะห่างของฉนวน - ปัญหาที่แสดงว่าเป็นความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรนานหลังจากที่หม้อแปลงผ่านการทดสอบครั้งแรก

V. เกจลวดเกี่ยวข้องกับพิกัดกระแสและความทึบของหม้อแปลงอย่างไร?

เกจวัดสายเป็นแอมป์เป็นคำถามที่มีความหนาแน่น-ในปัจจุบัน ไม่ใช่การค้นหาแบบตายตัวพิกัดกระแสของหม้อแปลงขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่ขดลวดสามารถกระจายออกไปตามรูปทรง รอบการทำงาน และการระบายความร้อนโดยรอบ - แกนวงแหวนที่ฝังอยู่ในใจกลางของขดลวดที่พันแน่นจะกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการใช้ลวดตรงแบบเปิดโล่งมาก

J = I / A

โดยที่ J คือความหนาแน่นกระแส (A/mm²) I คือกระแส RMS และ A คือพื้นที่หน้าตัด-ของตัวนำ สำหรับขดลวดหม้อแปลงหน้าที่ต่อเนื่อง- โดยทั่วไปความหนาแน่นกระแสจะอยู่ในช่วง 2–4 A/mm² เพื่อการระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนตามธรรมชาติ การออกแบบแบบห่อหุ้มหรือแบบกระถางมักจะต้องวิ่งไปยังจุดต่ำสุดของช่วงนั้น เนื่องจากความร้อนที่กักขังจะมีทางหลบหนีน้อยกว่า

นี้แผนภูมิความทึบของสายไฟถือว่ายังอยู่ในอากาศและมีรอบการทำงานปานกลาง การบังคับ-การระบายความร้อนด้วยอากาศหรือหน้าที่เป็นช่วงๆ สามารถดันตัวเลขเหล่านี้ให้สูงขึ้นได้ ในขณะที่ขดลวดหลายชั้นที่อัดแน่น- ควรถูกลดระดับลงด้านล่าง

วี. อะไรทำให้หม้อแปลงร้อนเกินไปเกินกว่าการเลือกเกจลวด

สาเหตุของความร้อนสูงเกินไปของหม้อแปลงมักถูกตำหนิโดยสิ้นเชิงเกี่ยวกับเกจลวด แต่ในทางปฏิบัติปัจจัยอื่น ๆ หลายประการมีส่วนช่วยบ่อยครั้งเช่นกัน:

ความอิ่มตัวของแกนกลาง- การทำงานใกล้กับ Bmax มากเกินไปทำให้เกิดกระแสแม่เหล็กมากเกินไปและการสูญเสียแกน โดยไม่ขึ้นกับความต้านทานของขดลวด

ความตึงของขดลวดไม่ดีการเลี้ยวที่ไม่สม่ำเสมอ - ครั้งทำให้เกิดจุดร้อนเฉพาะจุด แม้ว่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าโดยเฉลี่ยจะถือว่ายอมรับได้ก็ตาม

ฉนวนระหว่างชั้นไม่เพียงพอหรือช่องว่างในการปลูกช่องอากาศที่ติดอยู่ - ปิดกั้นการนำความร้อนไปยังเคส

กระแสโหลดฮาร์มอนิก-สมบูรณ์โหลดที่ไม่ใช่-แบบไซน์ซอยด์ - จะเพิ่มกระแส RMS เกินกว่าพิกัดของแผ่นป้าย โดยไม่มีการเพิ่มอุณหภูมิที่มองเห็นได้ตามสัดส่วนในการตรวจสอบมัลติมิเตอร์แบบธรรมดา

สภาพแวดล้อมและสภาพแวดล้อมล้อมรอบ- หม้อแปลงที่ได้รับการจัดอันดับอย่างถูกต้องสำหรับการใช้เฟรมแบบเปิด-จะร้อนเกินไปหากปิดผนึกไว้ในตู้ที่มีการระบายอากาศไม่ดี

การเลือกเกจสายไฟระบุตัวแปรเหล่านี้เพียงตัวเดียว ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการตรวจสอบความร้อนทั้งหมด - ไม่ใช่เพียงการคำนวณความต้านทาน - จึงเป็นเส้นทางที่ปลอดภัยกว่าก่อนที่จะสรุปการออกแบบพลังงานสูง-

ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว เครื่องคำนวณการออกแบบหม้อแปลงไฟฟ้าสามารถลดความซับซ้อนของขนาดสายไฟได้อย่างไร

A เครื่องคิดเลขการออกแบบหม้อแปลงหรือเครื่องคิดเลขขดลวดหม้อแปลงทำให้การโต้ตอบระหว่างพื้นที่แกนกลาง การนับรอบ เกจสายไฟ และปัจจัยการเติมหน้าต่างเป็นแบบอัตโนมัติตามที่อธิบายไว้ข้างต้น ซึ่งถือเป็นกระบวนการที่ต้องทำซ้ำด้วยตนเอง การปฏิบัติคู่มือขนาดหม้อแปลงขั้นตอนการทำงานมีลักษณะดังนี้:

ป้อนกำลังเป้าหมาย แรงดันไฟฟ้า และความถี่

คำนวณการหมุนที่ต้องการโดยใช้สมการ EMF สำหรับแกนกลางและความหนาแน่นฟลักซ์ที่คุณเลือก

เลือกเกจสายไฟจากตารางแอมแปซิตีสำหรับกระแสไฟฟ้าที่คาดหวังของคุณ

ตรวจสอบปัจจัยการเติมหน้าต่าง - หากเกินขีดจำกัดในทางปฏิบัติของกระบวนการม้วนของคุณ ไม่ว่าจะเพิ่มขนาดแกนหรือลดความหนาแน่นของฟลักซ์แล้วคำนวณรอบใหม่

การวนซ้ำด้วยตนเองผ่านขั้นตอนเหล่านี้สามารถทำงานได้สำหรับการสร้างต้นแบบ แต่สภาพแวดล้อมการผลิตที่คดเคี้ยวหลายร้อยหน่วยต่อวันจะได้รับประโยชน์จากการควบคุมแรงดึงและการหมุน{0}}แบบอัตโนมัติที่สร้างไว้ในเครื่องคดเคี้ยวโดยตรง ดังนั้นเมื่อการคำนวณเสร็จสิ้น ความสอดคล้องในการดำเนินการจะไม่ขึ้นอยู่กับการปรับด้วยตนเองระหว่างแต่ละหน่วยอีกต่อไป

สำหรับการอ้างอิงเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและฉนวนอย่างเป็นทางการเมื่อสรุปการออกแบบหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังสูง- โปรดดู IEC 61558-1 สำหรับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของหม้อแปลงทั่วไป และ IEC 60317-0-1 สำหรับข้อกำหนดเฉพาะของขดลวดทองแดงกลมเคลือบยา

8. อุปกรณ์ KIOXIA ใดรองรับการผลิตหม้อแปลง Toroidal กำลังสูง-

เมื่อสรุปจำนวนเส้นลวดและจำนวนรอบแล้ว การดำเนินการที่สม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาณการผลิตคือสิ่งที่กำหนดจริง ๆ ว่าการออกแบบที่คำนวณแล้วแปลงเป็น-ผลผลิตในโลกจริงหรือไม่ อุปกรณ์ม้วนแบบทอรอยด์ของ KIOXIA สร้างขึ้นเพื่อการเปลี่ยนแปลงจากการออกแบบไปสู่การผลิตซ้ำ:

KX-7005เครื่องพันแกนโทรอยด์แบบหลาย{0}} สปินเดิลที่เหมาะสำหรับการออกแบบการนับ-เทิร์น-ที่สูงกว่าซึ่งต้องการความตึงที่มั่นคงตลอดการเปลี่ยนแปลงเกจ

KX-9800เครื่องม้วนแบบทอรอยด์ที่มีความแม่นยำ - สำหรับการหมุน-ต่ำ หนาขึ้น-เกจสูง- ขดลวดกระแสไฟฟ้าที่มีการปรับเทียบการควบคุมความตึงสำหรับลวดที่หนักกว่า

KXFM-0721เครื่องม้วนประเภท - ใบปลิว-สำหรับการม้วนสูง- นับแกนวงแหวนโดยที่ความหนาแน่นของการหมุนเป็นข้อจำกัดหลัก

KX-29T- แท่นหมุนวงแหวน CNC พร้อมโปรไฟล์ความตึงที่ตั้งโปรแกรมได้สำหรับการสลับระหว่างเกจสายไฟโดยไม่ต้องปรับแต่งด้วยตนเอง

เครื่องจักรทุกเครื่องมาพร้อมกับการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานและการสนับสนุนทางเทคนิคอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงขนาดสายไฟหรือจำนวนรอบ{0}}ที่ระบุในระหว่างขั้นตอนเครื่องคำนวณการออกแบบสามารถนำไปใช้กับพื้นที่การผลิตได้โดยไม่ต้องคาดเดา

พร้อมที่จะเปลี่ยนจากการคำนวณไปสู่การผลิตแล้วหรือยัง? ติดต่อ KIOXIAสำหรับคำแนะนำเครื่องจักรโดยอิงตามอัตรากำลัง เกจสายไฟ และข้อกำหนดการนับ-การหมุนเฉพาะของคุณ

คุณอาจสนใจ:

เอาชนะปัญหาระยะห่างระหว่างหัวของ Shuttle และ Winding ใน CNC Toroidal Winding

การเปรียบเทียบแบบขดลวดแบบเข้มข้นกับแบบกระจาย

คู่มือการปรับความตึงของขดลวดหัวเลื่อน

การติดเทปหลักกับการติดเทปคอยล์: ความแตกต่างที่สำคัญในกระบวนการฉนวนของหม้อแปลง