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Power

트랜스포머 회전율 계산기

변압기 권선비, 2차 전류, 피상 전력 및 실제 전달된 전력을 계산합니다.트랜스포머 효율을 고려합니다.

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공식

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

참고: Faraday's Law of Electromagnetic Induction

N— 회전율 Np/Ns
Vp, Vs— 1차/2차 전압 (V)
Ip, Is— 1차/2차 전류 (A)
η— 트랜스포머 효율

작동 방식

변압기 권선비 계산기는 전원 공급 장치 설계, 임피던스 매칭 및 절연 회로에 필수적인 1차 권선과 2차 권선 간의 전압 및 전류 변환을 계산합니다.전력 전자 엔지니어, 오디오 설계자 및 EMC 엔지니어는 전압 변환 (스텝업/스텝다운), 갈바닉 절연 (안전 장벽) 및 임피던스 변환 (z_ratio = turns_ratio²) 을 위해 변압기를 사용합니다.IEC 61558에 따르면 이상적인 변압기의 권선비 N = Np/Ns = Vp/Vs = Is/Ip에 따라 전압 스케일링 (전류 스케일링에 반비례) 이 결정됩니다.실제 트랜스포머의 효율은 크기와 주파수에 따라 90~ 99% 이며 구리 (I²R), 코어 (히스테리시스+와전류) 및 자화 전류로 인한 손실이 있습니다.플라이백 컨버터의 경우 권선비에 따라 듀티 사이클도 결정됩니다. D = Vout/ (Vout + Vin×N).

계산 예제

50W 전원 공급 장치를 위한 120VAC-12VAC 변압기를 설계하십시오.필수 회전 비율: N = Vp/Vs = 120V/12V = 10:1.2차 전류: Is = P/V = 50W/12V = 4.17A.1차 전류: Ip = Is/N = 4.17A/10 = 0.417A (확인: P = 120V × 0.417A = 50W).95% 효율의 경우: 실제 입력 전력 = 50W/0.95 = 52.6W, Ip = 0.44A.와이어 게이지: 4.17A 연속의 경우 AWG = 14AWG (NEC 표 310.16당 5.2A 용량), 기본 0.44A = 22AWG (0.92A 용량) 의 경우 AWG.코어 선택: EI-66 라미네이트 스틸 코어는 60Hz에서 50VA를 처리하고 마그네틱 제조업체 사양에 따라 1.4T의 포화도를 제공합니다.

실용적인 팁

  • ✓오디오 트랜스포머의 경우 20Hz ~ 20kHz의 플랫 주파수 응답에는 니켈 합금 코어 (μ = 10,000-100,000) 를 사용하십시오. 실리콘 스틸 코어는 전력 주파수 (50/60Hz) 에만 적합합니다.
  • ✓조정을 위한 10-20% 의 권선비 마진 추가 — 권선 저항으로 인해 부하 2차 전압이 3-10% 떨어짐, 무부하 Vs용 설계 = 필요 부하 Vs 1.1배
  • ✓고주파 SMPS (>20kHz) 의 경우 적층 강철 대신 페라이트 코어 (3C90, 3F3) 를 사용하십시오. 페라이트는 TDK 재료 선택 가이드당 100kHz에서 코어 손실이 100배 더 낮습니다.

흔한 실수

  • ✗권선비가 임피던스에 영향을 미친다는 사실을 잊어버리면 10:1 권률이 임피던스를 100:1 로 변환합니다. 10:1 변압기를 통해 반사되는 4Ω 스피커는 400Ω으로 나타납니다.
  • ✗자화 인덕턴스 무시 — 낮은 자화 인덕턴스는 높은 무부하 전류를 유발합니다. 트랜스포머 설계 가이드라인에 따라 예상 부하 인덕턴스의 1000배 이상에 해당하는 코어 크기
  • ✗잘못된 주파수에서 트랜스포머 사용 - 50Hz에서 60Hz 트랜스포머는 20% 더 높은 플럭스로 인해 포화됩니다. 60Hz의 400Hz 항공기 트랜스포머도 포화 상태입니다.

자주 묻는 질문

애플리케이션 요구 사항: 전력 변환은 Vout/Vin을 지정합니다. 임피던스 매칭은 √ (Z_Load/Z_source) 를 지정합니다.오디오의 경우 일반적인 비율은 1:10 (마이크 대 라인), 70. 7:1 (70V 분배), 8:4000 (8Ω 스피커와 튜브 앰프의 출력 트랜스포머) 입니다.구리 손실이 코어 손실과 같을 때 효율이 최고조에 달합니다.
세 가지 손실 메커니즘: (1) 구리 손실 = I²R (일반적으로 5-10%, 와이어가 클수록 감소), (2) 코어 손실 = 히스테리시스+와전류 (1-5%, 얇은 라미네이트나 페라이트로 감소), (3) 자화 전류 (정격 전류의 1-3%).총 효율: 소형 트랜스포머는 90-95%, 대형 트랜스포머는 IEEE C57.12 표준에 따라 97~ 99% 입니다.
아니오 — 자속 밀도 B V/ (F×n×a).50Hz에서 60Hz 트랜스포머는 자속이 20% 더 높아 코어를 포화시킬 수 있습니다.최소 주파수를 위한 설계.가변 주파수의 경우: 최저 예상 주파수의 크기.100kHz 이상의 SMPS 트랜스포머는 페라이트를 사용하고, 50/60Hz 트랜스포머는 적층 실리콘 스틸을 사용합니다.
밀폐형 변압기의 경우 3-5A/mm², 환기형 변압기의 경우 5-8A/mm²의 전류 밀도를 사용하십시오.4A/mm²의 경우 1A에는 0.25mm² = 24AWG가 필요합니다.고주파 (>20kHz) 의 경우 피부 효과 손실을 방지하려면 Litz 와이어 또는 호일을 사용하십시오. 100kHz에서의 표면 깊이는 0.2mm이므로 직경이 0.4mm를 초과하는 와이어는 비효율적입니다.

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