Transcript 2차설계예비.

2007730032
2007730204
2010740016
2010740098
허 민(조장)
김수빈
이소현
전소진
INDEX
PURPOSE
QUALITIFICATION
RELEVANT THEORY
MATERIAL SELECTION
SPECIFICATION
SCHEDUAL
ROLE SHARING
Q&A
PURPOSE
단상 변압기 설계
단상변압기의
특징을 이해
제작된 변압기의
등가회로 상수를
실험을 통한
측정 분석
실험 결과와 비교
제시된 설계조건에
부합하는 적절한 설
계 작품의 완성
QUALITIFICATION
75VA
220:15V
220V
5A
변압기정격
75[VA]
입력전압
220[V]
출력전압
15[V]
출력전류
5[A]
15V
RELEVANT THEORY
1. 원리
전자기 유도(Faraday’s law)
권수 N(회) 감긴 코일에서 쇄교 자속
이 변할 때 자속의 변화를 방해하는
방향으로 기전력이 유도되는 현상
V=
𝑑Φ
𝑁
𝑑𝑡
RELEVANT THEORY
2. 구조
2개 이상의 전기회
로와 이들과 쇄교
하는 1개로 공통된
자기회로로 구성
𝚽
𝟏
=
𝑵
𝑽𝒅𝒕
𝟐𝑽
=
sin(𝝎t)
𝝎𝑵
𝐕 = 4.44fN𝚽𝒎𝒂𝒙
RELEVANT THEORY
권수비a =
1.철손 (히스테리시스+와류손) (X)
2.동손 (권선의 전압강하) (X)
3.누설 자속 (X)
3. 이상변압기
RELEVANT THEORY
외철형
외철형
- 권선이 안쪽에 있고
철심이 감싸져 있는
형태
내철형
4. 철심의 종류
내철형
- 철심이 안쪽에 배치
되고 권선이 감싸져
있는 형태이다.
MATERIAL SELECTION
- CORE
- COIL
- SELECTION
1. CORE의 재질 결정
규소강판(Silicon Steel Strip)
- 특성
자기적 특성 우수
높은 저항률
저주파용 자심에 널리 사용
*EX)변압기, 계전기)
- 종류
방향성(oriented)
압연방향으로 자기적 특성 우수
but, 그 외 방향으론 상대적으로 좋지 못함
무방향성(non-oriented)
압연 방향성 X, 자유로운 배열구조 가능
MATERIAL SELECTION
- CORE
- COIL
- SELECTION
2. CORE의 규격 결정
EI96 PARAMETER : ELEDEX사
두께
자속밀도
점적율
철손
0.5[mm]
1.0[wb/𝒎𝟐 ]
95[%]
3.82[w/kg]
MATERIAL SELECTION
- CORE
- COIL
- SELECTION
3. CORE의 두께(강판 수)
𝒃
- 점적율 95% 강판 단면적 통상 =1.3~2.2
𝒂
- 적층의 두께
EI-96 lamination 폭 : 3.2[cm]
𝒃
𝒂
=
𝟓
=
1.56
𝟑.𝟐
100 [장]
- 강판 수
𝟓
=
100 [ea]
𝟎.𝟓
3.2[cm]
5[cm]
MATERIAL SELECTION
- CORE
- COIL
- SELECTION
3. CORE SPECIFICATION
ㅁ 규소강판 EI-96 X 100
▷ 두께
0.5[mm]
▷ 자속밀도
▷ 점적율
1.0[wb/𝒎𝟐 ]
95[%]
▷ 철손
3.82[w/kg]
ㅁ 철심
▷ 총 단면적
▷ 면적
A = a*b*sf = 3.2*5*0.95 = 15.2[𝒄𝒎𝟐 ]
▷ 자속밀도
▷ 자속
A’ = a*b = 3.2*5 = 16[𝒄𝒎𝟐 ]
B = 1.0[Wb/𝒎𝟐 ]
Φ = B*A = 1.0*0.00152 = 1.52*𝟏𝟎−𝟑 [Wb]
MATERIAL SELECTION
- CORE
- COIL
- SELECTION
1. COil의 단면적
- 전류밀도 : 사용하는 권선 도체의 종류(Cu,Al), 요구하는
부하손, 냉각방식, 온도상승 한도에 따라 다름
- Cu 전류밀도
2.0~3.5 [A/𝒎𝒎𝟐 ]
- J1 = 3[A/𝒄𝒎𝟐 ], J2 = 2.5[A/𝒄𝒎𝟐 ]으로 설정
(J1>J2 일 때 냉각이 좋음)
- 1차 코일의 전류
- 2차 코일의 전류
I1 =
𝑷𝒂𝒃
𝑬𝟏
=
𝟕𝟓
𝟐𝟐𝟎
I2 =
𝑷𝒂𝒃
𝑬𝟐
=
𝟕𝟓
𝟏𝟓
𝟎.𝟑𝟒
𝒒𝟏 =
= 0.12[𝒎𝒎𝟐 ]
𝟑
=
=
0.34[A]
5[A]
𝟓
- 𝒒𝟐 =
= 2[𝒎𝒎𝟐 ]
𝟐.𝟓
MATERIAL SELECTION
- CORE
- COIL
- SELECTION
2. COil의 직경
𝑰𝟏
→ 𝒒𝟏 =
𝐉𝟏
- 도체면적
→ 𝒒𝟐 =
=
𝟎.𝟑𝟒
= 0.12[𝒎𝒎𝟐 ]
𝟑
𝑰𝟏
𝟓
=
=
𝐉𝟏
𝟐.𝟓
2[𝒎𝒎𝟐 ]
- 도체직경
▷ 𝒅𝟏 =
𝟒
×
𝝅
𝒒𝟏 =
𝟒
×
𝝅
𝟎. 𝟏𝟐 = 0.39[mm]
→ 1차측 직경 0.5[mm]동선
▷ 𝒅𝟐 =
𝟒
×
𝝅
𝒒𝟐 =
𝟒
×𝟐
𝝅
=
→ 2차측 직경 1.6[𝒎𝒎]동선
1.59[mm]
MATERIAL SELECTION
- CORE
- COIL
- SELECTION
3. COil의 길이
- 턴 당 전압
→ 𝑽𝒕 =
𝐕
=
𝐓
𝑷
=
𝚽
𝟎.𝟎𝟕𝟓
= 0.274[V]
𝟏
-턴수
1차측 턴 수
2차측 턴 수
- 길이
𝑬𝟏
𝟐𝟐𝟎
𝒕𝟏 =
=
= 803
𝟎.𝟐𝟕𝟒
𝑽𝒕
𝑬𝟐
𝟏𝟓
𝒕𝟐 =
=
= 54.7 ≒ 55
𝟎.𝟐𝟕𝟒
𝑽𝒕
1차측
𝒍𝟏 = 𝒕𝟏 ×𝑴𝑳𝑻𝟏 = 803 × 0.226 = 181.48[m]
2차측
𝒍𝟐 = 𝒕𝟐 ×𝑴𝑳𝑻𝟐 = 55 × 0.183 = 10.07[m]
※ MLT(length per turn) : 도선을 한번 감았을 때 평균 길이
MATERIAL SELECTION
- CORE
- COIL
- SELECTION
1. 선정재료
◆ CORE
Shell type
Non-oriented silicon steel strip
EI-96 × 100ea
9.6 × 8.0 × 5.0 [cm]
◆ COil
Copper
1차측 직경 0.5mm동선 181.48m
2차측 직경 1.6mm동선 10.07m
SPECIFICATION
1. 손실
◆ Copper loss
𝑹𝒄𝒖 = ρ
𝒏×𝑴𝑳𝑻
𝒒
(ρ:저항률, 𝝆𝒄𝒖 = 1.724×𝟏𝟎−𝟓[Ω/mm])
𝒏𝟏 ×𝑴𝑳𝑻𝟏
𝟖𝟎𝟑×𝟐𝟐𝟔
=
× 𝟏. 𝟕𝟐𝟒 × 𝟏𝟎−𝟓 = 26.07[Ω]
𝟎.𝟏𝟐
𝒒𝟏
𝒏𝟐 ×𝑴𝑳𝑻𝟐
𝟓𝟓×𝟏𝟖𝟑
=ρ
=
× 𝟏. 𝟕𝟐𝟒 × 𝟏𝟎−𝟓 = 0.87[Ω]
𝟐
𝒒𝟐
𝑹𝒄𝒖𝟏 = ρ
𝑹𝒄𝒖𝟐
Total Copper loss
𝑾𝒄𝒖 = 𝑰𝒑 𝟐 𝑹𝒄𝒖𝟏 + 𝑰𝒔 𝟐 𝑹𝒄𝒖𝟐 = 𝟎. 𝟑𝟒𝟐 *26.07+𝟓𝟐 *0.87 = 24.76[W]
◆ Core loss
𝑾𝒇𝒆 = 3.82×1 = 3.82[W]
(Core의 무게를 1[kg]이라 하고 계산)
◆ Total loss = 𝑾𝒄𝒖+𝑾𝒇𝒆 = 24.76+3.82 = 28.58[W]
SPECIFICATION
2. 효율
𝑷
𝟕𝟓
η=
=
×100 = 72.41[%]
𝑷+𝑷𝒍𝒐𝒔𝒔
𝟕𝟓+𝟐𝟖.𝟓𝟖
- 2차측 전력이 75VA일 때, 1차측 전력
𝑷𝟏 = 75 + 28.58 = 103.58[VA]
𝑷𝟐 = 75[VA]
𝑷𝒍𝒐𝒔𝒔 = 28.58[W]
𝑰𝟏 = 103.58/220 = 0.47[A]
𝑰𝒍𝒐𝒔𝒔 = 0.47 - 0.34 = 0.13[A]
SPECIFICATION
3. 예상 스펙
- Type
E-I형 외철형 변압기
- Size
96 × 80 × 50
- 효율
72.41[%]
- 1차측
- 2차측
용량
104 [VA]
용량
75 [VA]
전압
220 [V]
전압
15 [V]
정격전류
0.47 [A]
정격전류
5 [A]
SCHEDUAL
회로설계
및
회의
~11/9
11/9
11/12
11/12
~11/17
11/23
예비발표
재료구입
회로제작
및
Report 작성
결과발표
ROLE SHARING
허민
관련이론 및 자료수집
보고서 자료입력
회로도 분석 및 제작
결과 및 분석
재료구입
시뮬레이션
김수빈
이소현
전소진
THANK
Q&A
YOU