Skip to content
RFrftools.io
Power

Transformator-Umdrehungsverhältnis-Rechner

Berechnen Sie das Umdrehungsverhältnis des Transformators, den Sekundärstrom, die Scheinleistung und die abgegebene Wirkleistung. Berücksichtigt den Wirkungsgrad von Transformatoren.

Loading calculator...

Formel

N=NpNs=VpVs,Is=Ip⋅N⋅ηN = \frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s},\quad I_s = I_p \cdot N \cdot \eta

Referenz: Faraday's Law of Electromagnetic Induction

N— Drehungsverhältnis Np/Ns
Vp, Vs— Primäre/Sekundärspannungen (V)
Ip, Is— Primäre/Sekundärströme (A)
η— Wirkungsgrad des Transformators

Wie es funktioniert

Der Transformator-Windungsverhältnisrechner berechnet die Spannungs- und Stromtransformation zwischen Primär- und Sekundärwicklungen — unverzichtbar für das Design von Stromversorgungen, Impedanzanpassungen und Isolationsschaltungen. Leistungselektroniker, Audiodesigner und EMC-Techniker verwenden Transformatoren zur Spannungsumwandlung (Hoch-/Abwärtsrichtung), zur galvanischen Trennung (Sicherheitsbarriere) und zur Impedanztransformation (Z_Ratio = turns_ratio²). Gemäß IEC 61558 bestimmt das Windungsverhältnis N = Np/Ns = Vp/Vs = Is/Ip die Spannungsskalierung (umgekehrt proportional zur Stromskalierung) für einen idealen Transformator. Echte Transformatoren haben je nach Größe und Frequenz einen Wirkungsgrad von 90-99%, mit Verlusten durch Kupfer (I²R), Kern (Hysterese + Wirbelströme) und Magnetisierungsstrom. Bei Sperrwandlern bestimmt das Windungsverhältnis auch den Arbeitszyklus: D = Vout/ (Vout + Vin×N).

Bearbeitetes Beispiel

Entwerfen Sie einen Transformator von 120 VAC bis 12 VAC für eine 50-W-Stromversorgung. Erforderliches Windungsverhältnis: N = Vp/Vs = 120 V/12 V = 10:1. Sekundärstrom: Is = P/Vs = 50 W/12 V = 4,17 A. Primärstrom: Ip = Is/N = 4,17 A/10 = 0,417 A (überprüfen Sie: P = 120 V × 0,417 A = 50 W). Für einen Wirkungsgrad von 95%: tatsächliche Eingangsleistung = 50 W/0,95 = 52,6 W, Ip = 0,44 A. Drahtstärke: AWG für 4,17 A im Dauerbetrieb = 14 AWG (5,2 A Kapazität gemäß NEC-Tabelle 310.16); für Primärkabel 0,44 A = 22 AWG (Kapazität 0,92 A). Aderauswahl: Der Kern aus laminiertem EI-66-Stahl eignet sich für 50 VA bei 60 Hz und einer Sättigung von 1,4 T gemäß den Spezifikationen des Magnetherstellers.

Praktische Tipps

  • ✓Verwenden Sie für Audiotransformatoren Kerne aus Nickellegierung (μ= 10.000-100.000) für einen flachen Frequenzgang von 20 Hz bis 20 kHz; Kerne aus Siliziumstahl sind nur für Leistungsfrequenzen (50/60 Hz) geeignet
  • ✓Fügen Sie zur Regelung ein Windungsverhältnis von 10-20% hinzu — die belastete Sekundärspannung fällt aufgrund des Wicklungswiderstands um 3-10% ab; Design für Leerlauf-Vs = 1,1 × erforderliche Vs bei Belastung
  • ✓Verwenden Sie für Hochfrequenz-SMPS (>20 kHz) Ferritkerne (3C90, 3F3) anstelle von laminiertem Stahl — Ferrit hat bei 100 kHz einen 100-fach geringeren Kernverlust gemäß TDK-Materialauswahlleitfaden

Häufige Fehler

  • ✗Vergessen Sie, dass das Windungsverhältnis die Impedanz quadratisch beeinflusst — ein Windungsverhältnis von 10:1 transformiert die Impedanz um 100:1; ein 4-Ω-Lautsprecher, der durch den 10:1 -Transformator reflektiert wird, erscheint als 400 Ω
  • ✗Ignorieren der Magnetisierungsinduktivität — eine niedrige Magnetisierungsinduktivität führt zu einem hohen Leerlaufstrom; Kerngröße für >1000× erwartete Lastinduktivität pro Transformator-Konstruktionsrichtlinien
  • ✗Transformator mit falscher Frequenz verwenden — ein 60-Hz-Transformator bei 50 Hz sättigt aufgrund des um 20% höheren Flusses; ein 400-Hz-Flugzeugtransformator bei 60 Hz sättigt ebenfalls

Häufig gestellte Fragen

Anwendungsanforderungen: Die Leistungsumwandlung spezifiziert Vout/Vin; die Impedanzanpassung spezifiziert √ (Z_LOAD/Z_Source). Für Audio sind die üblichen Verhältnisse 1:10 (Mikrofon zu Leitung), 70. 7:1 (70-V-Verteilung), 8:4000 (Ausgangstransformator für 8-Ω-Lautsprecher zu Röhrenverstärker). Der Wirkungsgrad erreicht seinen Höhepunkt, wenn der Kupferverlust dem Kernverlust entspricht.
Drei Verlustmechanismen: (1) Kupferverlust = I²R (5-10%, reduziert sich bei größerem Draht); (2) Kernverlust = Hysterese + Wirbelstrom (1-5%, reduziert bei dünneren Laminierungen oder Ferrit); (3) Magnetisierungsstrom (1-3% des Nennstroms). Gesamtwirkungsgrad: kleine Transformatoren 90-95%, große Transformatoren 97-99% gemäß IEEE C57.12-Standards.
Nein — Flussdichte B ∝ V/ (F×N×A). Ein 60-Hz-Transformator bei 50 Hz hat einen um 20% höheren Fluss, wodurch der Kern möglicherweise gesättigt wird. Design für Mindestfrequenz. Bei variabler Frequenz: Größe für die niedrigste erwartete Frequenz. Bei SMPS-Transformatoren mit einer Frequenz von über 100 kHz wird Ferrit verwendet; bei 50/60-Hz-Transformatoren wird laminierter Siliziumstahl verwendet.
Verwenden Sie eine Stromdichte von 3-5 A/mm² für geschlossene Transformatoren, 5-8 A/mm² für belüftete Transformatoren. Bei 4 A/mm² benötigt 1 A 0,25 mm² = 24 AWG. Verwenden Sie für Hochfrequenzen (>20 kHz) einen Litz-Draht oder eine Folie, um Verluste bei Hauteffekten zu vermeiden. Die Hauttiefe bei 100 kHz beträgt 0,2 mm, sodass ein Drahtdurchmesser von > 0,4 mm ineffizient ist.

Verwandte Artikel

Audio Engineering

Impedanzanpassung und Windungsverhältnis des Audiotransformators

Erfahren Sie, wie das Umdrehungsverhältnis von Audiotransformatoren Impedanz, Spannung und Strom miteinander verbindet. Praktische Beispiele und Formeln für die Zuordnung von Audioquellen zu Lasten.

Power Electronics

Magnetics Optimizer: Pareto-Optimale Transformatoren

Einen Flyback-Transformator von Hand zu konstruieren bedeutet, einen Kern aus Hunderten auszuwählen und zu hoffen, dass Ihre Intuition über den Kompromiss zwischen Effizienz und Größe nahe ist. Der.

Erweiterte Simulationswerkzeuge

Magnetics & Transformer Design Optimizer

Vendor-agnostic NSGA-II optimizer finds Pareto-optimal core and winding designs across 113 cores (EE, ETD, PQ, RM, Toroid) from TDK, Ferroxcube, Magnetics Inc., and Micrometals. Minimizes total loss and volume simultaneously — shows the full efficiency-vs-size trade-off frontier.

PRO

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

DC-DC Buck Converter Modules

Adjustable step-down converter modules for bench and prototype use

Amazon →

LDO Voltage Regulator Kit

Assorted low-dropout linear regulators for prototyping

Amazon →

Electrolytic Capacitor Kit

Aluminum electrolytic capacitor kit for power supply filtering

Amazon →

Power Inductor Kit

Assorted shielded power inductors for switching supply designs

Amazon →

Verwandte Taschenrechner

Power

Flyback-Konverter

Berechnen Sie das Windungsverhältnis des Flyback-Konverters, die primären und sekundären Spitzenströme und die Leistungspegel für das Design eines isolierten DC/DC-Wandlers.

Power

Buck-Konverter

Entwerfen Sie einen synchronen Abwärtswandler (Abwärtswandler): Berechnung des Tastverhältnisses, des Induktorwerts, des Ausgangskondensators und des Eingangskondensators.

Power

3-Phasen-Strom

Berechnen Sie die dreiphasige Wirkleistung, Blindleistung, Scheinleistung, Strom und Leistungsfaktor aus Linien- oder Phasenwerten

Power

Spannungsteiler

Berechnen Sie die Ausgangsspannung, den Strom, die Thévenin-Impedanz und die Verlustleistung des Spannungsteilers aus Vin, R1 und R2. Ideal für Bias-Netzwerke und Level-Shifting.