變壓器是一種升高或降低交流電流或電壓的裝置。它只能在交流電(AC)下工作,不能在直流電(DC)下工作。
但是,如果我們將DC電源連接到變壓器會發生什么呢?
我們都知道變壓器的工作原理是電磁感應,只有在初級線圈通入不斷變化的交流電,次級線圈才會產生持續的感應電動勢,進而實現變壓(兩線圈匝數比等于電壓比)。而接上直流電源,雖然也能產生感應電流,但只是在剛接能電源和剛斷開電源的瞬間才能產生感應電動勢,因此無法變壓。但這不是變壓器不能接DC電源的唯一原因。
接下來,我們將一個變壓器連接到DC電源,看看會發生什么。
假設:
初級電壓V= 230V電阻R= 10 Ω電感L = 0.4 H頻率f=0
根據歐姆定律,變壓器初級線圈中的電流為:
I= V/R=230V/10Ω=23A
在DC供電的情況下,初級線圈的電流是23A。23A意味著什么呢?
大電流?。。?/span>
要知道,電流達到50mA就能致人性命。現在我們把變壓器接到AC電源,就可以明顯對比出他們初級線圈電流的巨大差別。02 變壓器接上AC電源的電流是多少?我們讓AC電源和DC電源的電壓大小一樣:
初級電壓V= 230V
電阻R= 10 Ω
電感L = 0.4 H
頻率f=50Hz
讓我們看看在交流電的情況下,有多少電流會流過變壓器的初級線圈。
我們知道交流電阻=阻抗(Z):
Z=√ (R2+ XL)2
其中感抗 XL:
XL=2πfL
XL=2*3.1415*50Hz*0.4H=125.67Ω
整合兩式可得:
Z = √ (102+ 125.672)=126.1Ω
所以初級線圈電流為:
I = V / Z=230V/126.1Ω=1.82A
由此可見:變壓器接AC電源時,感抗很大,所以交流阻抗很大,因此初級線圈電流較小。但如果接DC電源,感抗直接為0,電阻又小,導致初級線圈電流過大。
而且23A的初級線圈電流,還是穩定電流。因為是DC電源,初級線圈的電流不會變化,從而產生恒定的磁通量,磁通變化率為零,故感應電勢也為零。由于初級繞組的低電阻,初級繞組將消耗大部分的電流,結果就是初級線圈將持續過熱燒毀,并燒壞保險絲和斷路器,甚至導致整個變壓器爆炸!
所以務必不要將變壓器的初級線圈連接到DC電源上。不過,變壓器也不是絕對不能用DC電源供電,在某些條件下,也是可以安全使用的。03 什么條件下變壓器可以接DC電源?
在兩種情況下,我們可以將變壓器連接到DC電源:
● 脈沖DC電源作為輸入
● 初級線圈與高電阻與串聯
脈沖DC電源作為輸入:
當向變壓器的初級線圈輸入脈沖直流電時,負周期重置磁通量,電壓的時間積分在一個完整周期中為零,從而重置線圈中的磁通量。這種情況會用于SMPS(開關電源)。
初級線圈與高電阻與串聯:
我們可以通過在變壓器的初級線圈上串聯一個高阻值的電阻,實現在直流電源上運行變壓器。
當變壓器的初級線圈連接到直流電源時,高電阻與初級串聯連接,該串聯電阻將初級電流限制在安全值內,從而防止初級線圈燒毀。
結語:
綜上,變壓器只能在交流電下工作。如果用直流電源供電,是非常危險的!??!可能會導致變壓器的初級線圈冒煙和燃燒。所以若不是特定要求,一定不要讓變壓器接上直流電源。
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原文標題:為什么變壓器不能用DC直流電源供電?
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