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为什么变压器不能用DC直流电源供电?

华秋商城 2022-10-27 11:17 次阅读

变压器是一种升高或降低交流电流或电压的装置。它只能在交流电(AC)下工作,不能在直流电(DC)下工作。

但是,如果我们将DC电源连接到变压器会发生什么呢?149e2c64-5582-11ed-b116-dac502259ad0.png01变压器接上DC电源会发生什么?

我们都知道变压器的工作原理电磁感应只有在初级线圈通入不断变化的交流电,次级线圈才会产生持续的感应电动势,进而实现变压(两线圈匝数比等于电压比)。而接上直流电源,虽然也能产生感应电流,但只是在刚接能电源和刚断开电源的瞬间才能产生感应电动势,因此无法变压。但这不是变压器不能接DC电源的唯一原因。

接下来,我们将一个变压器连接到DC电源,看看会发生什么。

假设:

初级电压V= 230V电阻R= 10 Ω电感L = 0.4 H

频率f=0

根据欧姆定律,变压器初级线圈中的电流为:

I= V/R=230V/10Ω=23A

在DC供电的情况下,初级线圈的电流是23A。23A意味着什么呢?

大电流!!!

要知道,电流达到50mA就能致人性命。现在我们把变压器接到AC电源,就可以明显对比出他们初级线圈电流的巨大差别。02变压器接上AC电源的电流是多少?

我们让AC电源和DC电源的电压大小一样:

初级电压V= 230V

电阻R= 10 Ω

电感L = 0.4 H

频率f=50Hz

让我们看看在交流电的情况下,有多少电流会流过变压器的初级线圈。

我们知道交流电阻=阻抗(Z):

Z=√ (R2+ XL)2

其中感抗 XL

XL=2πfL

XL=2*3.1415*50Hz*0.4H=125.67Ω

整合两式可得:

Z = √ (102+ 125.672)=126.1Ω

所以初级线圈电流为:

I = V / Z=230V/126.1Ω=1.82A

由此可见:变压器接AC电源时,感抗很大,所以交流阻抗很大,因此初级线圈电流较小。但如果接DC电源,感抗直接为0,电阻又小,导致初级线圈电流过大。

而且23A的初级线圈电流,还是稳定电流。因为是DC电源,初级线圈的电流不会变化,从而产生恒定的磁通量,磁通变化率为零,故感应电势也为零。由于初级绕组的低电阻,初级绕组将消耗大部分的电流,结果就是初级线圈将持续过热烧毁,并烧坏保险丝和断路器,甚至导致整个变压器爆炸!

所以务必不要将变压器的初级线圈连接到DC电源上。不过,变压器也不是绝对不能用DC电源供电,在某些条件下,也是可以安全使用的。03什么条件下变压器可以接DC电源?

在两种情况下,我们可以将变压器连接到DC电源:

● 脉冲DC电源作为输入

● 初级线圈与高电阻与串联

脉冲DC电源作为输入:

当向变压器的初级线圈输入脉冲直流电时,负周期重置磁通量,电压的时间积分在一个完整周期中为零,从而重置线圈中的磁通量。这种情况会用于SMPS开关电源)。

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初级线圈与高电阻与串联:

我们可以通过在变压器的初级线圈上串联一个高阻值的电阻,实现在直流电源上运行变压器。

当变压器的初级线圈连接到直流电源时,高电阻与初级串联连接,该串联电阻将初级电流限制在安全值内,从而防止初级线圈烧毁。

结语:

综上,变压器只能在交流电下工作。如果用直流电源供电,是非常危险的!!!可能会导致变压器的初级线圈冒烟和燃烧。所以若不是特定要求,一定不要让变压器接上直流电源。

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