电压·容量
频率
铁芯材料
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$E = 4.44 \cdot f \cdot N \cdot B_{max} \cdot A_c$
$I_1 = S/V_1,\quad I_2 = S/V_2$
实时计算匝数比、铁芯截面积、铁损、铜损的变压器效率、漏感、最大磁通密度。电源电路、开关电源设计的基础知识体验。
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电力系统(输配电):发电厂产生的高电压逐步降压,供应各地区用户。例如从66kV降至6.6kV,再到100V/200V,各变电站的变压器都以这个基础设计为起点。
工业机械·设备:工厂内的大型电动机、焊接机等设备对电压·电流要求不同。为适应设备容量和安装空间而设计的专用变压器,都用到这套基础理论。
电气铁路:从架空线获取高电压(例如1500V),变换为车内辅助设备(空调、照明、控制装置)所需的低电压(例如440V、110V)。这类车载变压器在振动、小型轻量化的严苛环境下工作。
可再生能源系统:太阳能发电的功率调节器、风力发电系统中,用变压器将发电的电力变换为并网所需的电压。
首先,不要把"定格容量"和"出力功率"混淆。定格容量是视在功率[VA],不是有效功率[W]。接上功率因数不是1的负载(例如电动机),同一容量下能输出的有效功率会变小。例如容量1000VA、负载功率因数0.8时,最多只能输出800W。其次,"铁芯截面积"并不是越大越好。确实增大截面积能减少匝数、降低铜损。但铁芯变大会增加铁损、材料费和重量。小型家用变压器用不上大型电力变压器的铁芯。找到最佳平衡点就是设计的技巧。最后,把模拟器算出的匝数看作"理论最小值"。实际设计中为了满足电压变动率和阻抗等规格,通常要多绕一些。本工具的输出是"出发点"。
工业用电源变压器设计示例:一次侧200V、二次侧24V(匝数比8.33:1)、铁芯截面积5000mm²、定格容量500VA。铜损2.5%·铁损1.2%,总效率96.3%。磁通密度约1.35T(硅钢板饱和点1.8T以下)。一次匝数约800匝、二次匝数约96匝、漏感约120μH,可抑制投入负荷时的电压浪涌。