변압기의 코일당 회전수와 배선 크기를 어떻게 결정할 수 있습니까?
변압기의 코일 당 회전 수와 선 크기를 어떻게 결정할 수 있습니까?
변압기 코일의 회전 수와 선 크기를 결정하려면 전압, 전류, 주파수, 코어 특성 및 부하 요구 사항을 고려해야 합니다. 아래는 상세한 단계와 공식입니다:
I. 기본 변압기 매개변수 정의
입력/출력 전압 (V1, V2): 일차 및 이차 전압 (볼트 단위).
정격 전력 (P): 변압기 용량 (VA 또는 와트 단위).
작동 주파수 (f): 일반적으로 50 Hz 또는 60 Hz.
코어 매개변수:
코어 재료 (예: 실리콘 강철, 페라이트)
유효 코어 단면적 (A, m² 단위)
최대 자속 밀도 (Bmax, T 단위)
총 자기 경로 길이 (le, m 단위)
II. 코일 회전 수 계산
1. 회전비 공식
여기서 N1과 N2는 일차 및 이차 코일의 회전 수입니다.
2. 회전당 전압 계산
페라데이 유도 법칙 사용:
N을 구하기 위해 재배열:
매개변수:
V: 코일 전압 (일차 또는 이차)
Bmax: 최대 자속 밀도 (코어 재료 데이터 시트 참조, 예: 실리콘 강철의 경우 1.2–1.5 T)
A: 유효 코어 단면적 (m² 단위)
예시:
실리콘 강철 코어 (Bmax=1.3T, A=0.01m²)를 사용하여 220V/110V, 50Hz, 1kVA 변압기 설계:
III. 선 크기 결정
1. 코일 전류 계산
2. 선 단면적 계산
전류밀도 (J, A/mm² 단위) 기반:
전류밀도 가이드라인:
표준 변압기: J=2.5∼4A/mm²
고주파 또는 고효율 변압기: J=4∼6A/mm² (스킨 효과 고려)
3. 선 직경 계산
IV. 검증 및 최적화
코어 손실 검증:
코어가 안전한 Bmax 한도 내에서 작동하도록 하여 포화를 피합니다:
(k: 재료 계수, Ve: 코어 부피)
창구 면적 활용:
전체 선 단면적이 코어의 창구 면적 (Awindow) 내에 맞아야 합니다:
(Ku: 창구 충전 계수, 일반적으로 0.2–0.4)
온도 상승 점검:
선 전류밀도가 온도 상승 요구 사항 (일반적으로 ≤ 65°C)을 충족하도록 합니다.
V. 도구 및 참고 자료
설계 소프트웨어:
ETAP, MATLAB/Simulink (시뮬레이션 및 검증용)
Transformer Designer (온라인 도구)
가이드 및 표준:
Colin Hart 저 Transformer Design Handbook
IEEE Standard C57.12.00 (전력 변압기의 일반 요구 사항)
주요 고려사항
고주파 변압기: Litz 선이나 평평한 구리 스트립을 사용하여 스킨 및 근접 효과를 해결합니다.
절연 요구 사항: 절연이 코일 간 전압 (예: 일차-이차 절연의 경우 ≥ 2 kV)을 견딜 수 있도록 합니다.
안전 여유: 회전 수와 선 크기에 10–15%의 여유를 두세요.
이 방법론은 변압기 설계의 기초를 제공하지만, 최종 검증을 위해 실험적 테스트가 권장됩니다.
