変圧器巻数比計算ツール
変圧器の巻数比、二次電流、皮相電力、および実際に供給される電力を計算します。変圧器の効率を考慮に入れる。
公式
参考: Faraday's Law of Electromagnetic Induction
仕組み
変圧器巻線比計算機は、電源設計、インピーダンスマッチング、絶縁回路に不可欠な一次巻線と二次巻線間の電圧と電流の変換を計算します。パワーエレクトロニクスのエンジニア、オーディオ設計者、EMCのエンジニアは、電圧変換 (ステップアップ/ステップダウン)、ガルバニック絶縁 (セーフティバリア)、インピーダンス変換 (Z_Ratio = turns_ratio²) にトランスを使用しています。IEC 61558によると、理想的なトランスの電圧スケーリング（電流スケーリングに反比例）は、巻数比N = Np/Ns = Vp/Vs = Is/Ipによって決まります。実際のトランスの効率は、サイズと周波数にもよりますが、銅 (I²R)、コア (ヒステリシス+渦電流)、磁化電流による損失を考慮すると、90～ 99% になります。フライバックコンバータの場合、巻数比によってデューティ・サイクルも決まります。D = Vout/ (Vout + Vin×N) です。
計算例
50W 電源用の 120VAC から 12VAC への変圧器を設計してください。必要な巻線比:N = Vp/Vs = 120V/12V = 10:1二次電流:Is = P/Vs = 50W/12V = 4.17A。一次電流:Ip = Is/N = 4.17A/10 = 0.417A (検証:P = 120V × 0.417A = 50W)。95% の効率の場合:実際の入力電力 = 50W/0.95 = 52.6W、IP = 0.44A。ワイヤゲージ:連続4.17AのAWG = 14AWG (NECテーブル310.16によると、5.2Aの容量)、プライマリの場合は0.44A = 22AWG (容量0.92A)。コアセレクション:EI-66ラミネートスチールコアは、マグネティックスメーカーの仕様に従い、60Hzで50VAを1.4Tの飽和度で処理します。
実践的なヒント
- ✓オーディオトランスの場合、20Hzから20kHzまでのフラットな周波数応答にはニッケル合金コア（μ= 10,000〜100,000）を使用します。シリコンスチールコアは電源周波数（50/60Hz）にのみ適しています
- ✓レギュレーション用に10～ 20% の巻数比マージンを追加 — 負荷時の二次電圧は巻線抵抗により3～ 10% 低下します。無負荷Vs = 1.1×必要負荷Vsの設計
- ✓高周波SMPS（20kHz以上）には、積層鋼の代わりにフェライトコア（3C90、3F3）を使用してください。TDK材料選択ガイドによると、フェライトは100kHzでコア損失が100分の1低くなります。
よくある間違い
- ✗巻数比が二乗法でインピーダンスに影響することを忘れてしまうと、10:1 の巻数比ではインピーダンスが 100:1 だけ変換され、10:1 のトランスで反射された4Ωのスピーカは400Ωと表示されます。
- ✗磁化インダクタンスを無視 — 磁化インダクタンスが低いと無負荷電流が大きくなる。コアサイズは、トランス1個あたりの予想負荷インダクタンスの1000倍以上になる設計ガイドライン
- ✗間違った周波数での変圧器の使用 — 50Hzの60Hz変圧器は 20% 高いフラックスにより飽和し、60Hzの400Hz航空機用変圧器も飽和する
よくある質問
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