트랜스포머 코어 창 면적 대 코어 면적: 적절한 비율 선택하기

1. 빠른 정렬: Aw, Ac, Kw, Ku의 의미

여기서는 긴 이론이 아니라 레이블로만 설명하므로 동일한 내용에 대해 이야기합니다.

• Ac - 적층 계수(순 ≈ 총 × 적층 계수, 일반적인 Si강 적층의 경우 ~0.95, 비정질 금속의 경우 ~0.8 정도) 후 적층 스택의 유효 자기 단면적입니다.
• Aw - 하나의 창에서 구리 + 단열재를 위한 사용 가능한 창 영역.
• Ap - 영역 제품, Ap = Aw - Ac, 대부분의 핵심 제조업체에서 전력 성능을 평가하는 데 사용합니다.
• Kw - 창 공간 계수, 구리 면적/총 창 면적.
• Ku - 창 활용률(단열 시스템과 와인딩 스타일을 고려한 후 실제로 창이 얼마나 구리로 되어 있는지).

파워 레벨 수식은 항상 다음과 같은 형식으로 뒤로 밀릴 수 있습니다.

Aw - Ac ∝ P / (Kw - Bmax - J - f)

를 선택한 자속 밀도, 전류 밀도, 주파수 및 사용률에 대한 값입니다.

따라서 Ap는 다음을 제공합니다. 얼마나 큰 핵심이 되어야 합니다. 이 문서의 주제는 다음과 같습니다. Ap를 Aw와 Ac로 분할하는 방법 라미네이션 스택을 주문하거나 디자인할 때 선택합니다.

2. Ap가 “올바른” 경우에도 Aw / Ac 비율이 중요한 이유”

두 개 가져가기 라미네이션 스택 동일한 Ap:

• 핵심 A: 큰 에어컨, 좁은 창문
• 핵심 B: 더 작은 Ac, 넉넉한 창

둘 다 서류상으로는 전력 방정식을 만족합니다. 감고, 절연하고, 배송하면 두 제품은 동일하게 작동하지 않습니다.

몇 가지 예를 들어보겠습니다:

1. 자화 전류 대 구리 손실
   • Ac를 올리면(동일한 자속의 경우) 자화 전류가 떨어지고, kg당 코어 손실이 개선됩니다.
   • 하지만 창이 줄어들면 구리가 더 뜨거워지거나 전선 게이지가 떨어질 수 있습니다.
2. 고전압 절연
   • Ap는 동일하지만 대부분이 Ac인 경우 장벽, 덕트 스페이서, 축 방향 간극을 위한 공간이 남지 않습니다.
   • 열 설계가 만족스럽기 훨씬 전에 Kw와 Ku가 충돌합니다.
3. 기계적 스택 및 비용
   • 동일한 Ap에서 더 큰 Ac는 종종 더 두꺼운 스택 또는 더 넓은 텅을 의미합니다. 둘 다 더 많은 강재, 더 많은 펀칭 톤수, 더 많은 어닐링 하중을 원합니다.
   • 같은 Ap에서 더 큰 Aw는 더 큰 멍에, 더 긴 스트립, 더 많은 스크랩을 원합니다.

따라서 구매자가 “Ap ≥ X cm⁴”라고만 적힌 도면을 보내면 절반의 이야기가 끝난 것입니다. 그리고 비율 은 구리, 절연 및 라미네이션 툴링에 얼마나 많은 스트레스를 주는지 설정합니다.

3. Aw와 Ac에 대해 생각하는 실용적인 방법

라미네이션 스택 토론에서 꽤 잘 작동하는 대략적인 멘탈 모델입니다:

• Ac는 자력 제한을 나타냅니다. (Bmax, 코어 손실, 자화 전류).
• Aw는 열 및 단열 한도를 나타냅니다. (J, 와인딩 온도, 간격, 연면 경로).

Ap가 전력 요구 사항에 따라 고정되면 솔루션 라인을 따라 슬라이드합니다:

• 쪽으로 슬라이드 큰 Ac, 작은 Aw → 자성은 더 쉬워지고, 권선과 절연은 더 어려워집니다.
• 쪽으로 슬라이드 큰 Aw, 작은 Ac → 권선 및 절연이 이완되고 자성 및 무부하 손실이 더 어려워집니다.

그게 전부입니다. 나머지는 사용자가 결정하면 됩니다. 어느 쪽 문제와 싸우는 것이 좋습니다.

4. 적층 스택의 일반적인 디자인 “영역”

재료와 빈도에 따라 달라지는 절대 숫자 대신 일반적으로 다음과 같이 이야기하는 것이 더 유용합니다. 편향 - Ac 또는 Aw를 선호하는 디자인이 분명합니다.

아래는 스펙 토론에 슬라이드할 수 있는 정성적 표입니다.

표: 실제 트랜스포머에서 다양한 Aw/Ac 편향이 나타나는 방식

월드와 일치하는 표 행을 읽고 비율을 조정해야 할 위치를 이미 파악할 수 있습니다.

5. 이것이 실제로 라미네이션 스택과 어떻게 연결되는가?

라미네이션 측면에서 Aw와 Ac를 조정하는 것은 보통 몇 개의 레버로 이루어집니다.

5.1 창을 깨지 않고 AC 교체하기

라미네이트 EI/UI 스택의 경우:

• 스택 높이 늘리기 간단하지만 요크 클램프와 탱크 높이가 허용하는 한도까지만 가능합니다.
• 라미네이션 모양 변경(예: 2단에서 3단 십자형으로) 이렇게 하면 코어 면적 계수(순 Ac 대 외곽 원)가 개선되고 혀 너비를 더 잘 활용할 수 있습니다.
• 더 나은 소재 또는 더 높은 Bmax 사용 때로는 Ac를 늘리는 대신 코어 손실을 조금 더 감수해야 할 때도 있습니다.

세 가지 모두 Aw를 거의 동일하게 유지하면서 마그네틱 헤드룸을 제공합니다.

5.2 Ac를 너무 화나게 하지 않고 Aw 변경하기

• 키가 큰 창 창 높이를 높이면서 스택 또는 요크 치수를 조정하여 Ac가 대상 내부에 유지되도록 합니다.
• 더 넓은 창 / 더 넓은 다리 간격 (코어형) 다리가 벌어지고 창 너비가 커지며, Ac를 회복하려면 혀 너비를 조정해야 할 수 있습니다.
• 다른 코어 제품군(셸과 코어) 쉘형 코어는 더 복잡한 와인딩의 대가로 단위 Ac당 더 많은 창을 구매합니다.

라미네이션 드로잉에서 이것은 종종 새로운 값으로 표시됩니다:

• 창 높이/너비
• 팔다리 간격
• 혀 너비
• 스택 두께

따라서 라미네이션 공급업체와 변경을 협상할 때는 “10%가 더 필요해요”가 아니라 어떤 것을 이동하고 싶은지 명시적으로 말하는 것이 유용합니다.

6. Aw / Ac 비율을 선택하기 위한 빠른 규칙 세트

B2B 프로젝트에서 잘 작동하는 짧고 약간 거친 가이드입니다.

1단계 - 카탈로그가 아닌 손실에서 시작 Ap

1. 대상을 선택하세요:
   • 무부하 손실 허용
   • 허용 부하 손실
   • 최고 오일 / 와인딩 온도
2. 그 중에서 다음을 선택합니다. Bmax 그리고 J 조직이 편안하게 사용할 수 있습니다.

그런 다음 최소 Ap 평소 사용하는 공식 세트 또는 고주파 또는 전력 주파수 가이드에서 선택합니다.

그래야만 라미네이션 테이블을 열 수 있습니다.

2단계 - 프로젝트에 따라 “바이어스'를 선택합니다.

• 단시간, 저전압, 고전류 (용접기, 전동 공구, 충전기) → 구리는 덩어리가 크고 사이클 사이에 냉각되므로 Aw를 더 세게 하고 Ac를 올려도 괜찮습니다.
• 지속적인 배포 → 균형 잡힌 Aw / Ac에 더 가깝게 유지합니다. 구리나 강철 모두 무료 이용권을 얻지 못합니다.
• 고전압, 많은 권선, 절연이 많은 제품 → 창이 많은 레이아웃을 수락합니다. 코어 킬로 단위로 비용을 지불하지만 프로덕션에서 재감기를 피할 수 있습니다.

이 편향을 사양에 기록하세요. 한 줄이면 충분합니다:

“주어진 Ap에 대해 코어 헤비/밸런스드/윈도우 헤비 솔루션을 선호합니다.”

많은 시간을 절약할 수 있습니다.

3단계 - 와인딩 샵의 실제 와인딩 방식에 따른 창 공간 요소 확인

잠정적인 Aw가 알려지면

1. 계산 Kw 구리 영역과 창 영역에서.
2. 뒤로 가기 Ku 일반적인 단열 시스템과 와인딩 스타일(레이어 대 랜덤)을 사용합니다.

그런 다음 정신 상태를 확인하세요:

• 만약 Kw 가 저전압 장치의 경우 0.25 미만이면 창을 낭비하고 있을 가능성이 높습니다.
• 만약 Kw 가 고전압 설계에서 ~0.45-0.5를 초과하면 CAD에서 맞더라도 실제 간극으로 인해 어려움을 겪을 수 있습니다.

Ac에서 변경하기 전에 Aw 또는 창 수를 조정합니다.

4단계 - 실제 스태킹 계수 및 허용 오차로 Ac 다시 확인

설계 계산은 종종 깔끔한 적층 계수를 가정합니다. 실제 라미네이션 스택은 그렇지 않습니다.

각 후보 라미네이션 세트에 대해:

1. 적용 현실적인 스태킹 요소 (두께와 코팅에 따라 다름)를 공급업체 테스트 데이터에서 가져옵니다.
2. 예상되는 버, 디버, 바니시 및 클램핑 변동을 뺍니다.
3. 정격 플럭스에서 Bmax를 다시 평가합니다.

“창이 많은” 선택으로 인해 Bmax가 무릎에 너무 가깝게 밀리는 경우에도 마찬가지입니다:

• 코어 크기를 한 개 늘리거나
• 더 많은 Ac로 재편성하거나
• 허용되는 플럭스 밀도를 다시 확인합니다.

이렇게 하세요 전에 툴링이 이루어진 후 스택 높이를 더 높여달라고 요청하는 것보다 구매 주문이 훨씬 저렴합니다.

7. 특별한 경우: 고주파 및 매트릭스 변압기

고주파 적층 또는 페라이트 설계의 경우, 동일한 Aw - Ac 로직이 여전히 적용되지만 장단점이 달라집니다.

관련 논문 솔리드 스테이트 변압기 그리고 매트릭스 트랜스포머 는 고정된 Bmax 및 전류 밀도에서 변압기 부피가 대략 Ap/f에 따라 스케일링되며, Aw와 Ac가 일정 비율로 증가하여 구리 및 코어 부피의 균형을 맞출 때 부피가 최소가 되는 것을 보여줍니다.

실제로:

• 매우 높은 주파수로 이동하면 종종 창 지배적인 제약 조건입니다. 스킨 효과, 근접성 및 간격은 모두 추가 공간을 필요로 합니다.
• 그리고 라미네이션 스택 자체가 테이프 감기 또는 컷 코어로 변경되어 Aw 및 Ac 지오메트리를 EI 스택보다 더 단단히 묶을 수 있습니다.

따라서 공식이 더 복잡해지더라도 오래된 질문은 여전히 존재합니다:

“Ap가 주어졌을 때 더 큰 창과 더 작은 코어를 원하시나요, 아니면 그 반대일까요?”

이러한 선택을 조기에 명확히 하면 많은 것을 얻을 수 있습니다.

8. 라미네이션 도면에 실제로 넣을 내용

라미네이션 공급업체(또는 내부 스탬핑 샵)가 여러분이 염두에 두었던 Aw/Ac 절충안을 맞추기를 원한다면, Ap와 스택 높이만 제공하는 것만으로는 충분하지 않습니다.

최소한 다음을 포함하세요:

• Target Ap 및 코어 유형(EI, UI, 셸, 스텝랩, 상처).
• Target Aw 그리고 창 종횡비 범위(예: 2.5-3.5)로 설정합니다.
• Target Ac 스태킹 팩터 테스트에 따라 ±%가 허용됩니다.
• 허용되는 밴드 Kw 정격 전압에서(절연 시스템에서 파생됨).
• 충돌이 있는 경우 어느 쪽을 변경해도 괜찮은지 확인하세요:
  • “스택은 늘리되 창은 유지”
  • 또는 “창을 더 열고, 더 높은 Bmax 허용”

이 몇 개의 추가 라인만으로도 라미네이션 스택이 실제 와인딩 및 절연에 맞지 않을 수 있는 일반적인 균형점으로 되돌아가는 것을 방지할 수 있습니다.

9. FAQ