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(huì)發(fā)生什么呢?01變壓器接上DC電源會(huì)發(fā)生什么?
我們都知道變壓器的工作原理是電磁感應(yīng),只有在初級(jí)線圈通入不斷變化的交流電,次級(jí)線圈才會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變壓(兩線圈匝數(shù)比等于電壓比)。而接上直流電源,雖然也能產(chǎn)生感應(yīng)電流,但只是在剛接能電源和剛斷開(kāi)電源的瞬間才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),因此無(wú)法變壓。但這不是變壓器不能接DC電源的唯一原因。
接下來(lái),我們將一個(gè)變壓器連接到DC電源,看看會(huì)發(fā)生什么。
假設(shè):
初級(jí)電壓V= 230V電阻R= 10 Ω電感L = 0.4 H
頻率f=0
根據(jù)歐姆定律,變壓器初級(jí)線圈中的電流為:
I= V/R=230V/10Ω=23A
在DC供電的情況下,初級(jí)線圈的電流是23A。23A意味著什么呢?
大電流!!!
要知道,電流達(dá)到50mA就能致人性命。現(xiàn)在我們把變壓器接到AC電源,就可以明顯對(duì)比出他們初級(jí)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(jí)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(huì)流過(guò)變壓器的初級(jí)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(jí)線圈電流為:
I = V / Z=230V/126.1Ω=1.82A
由此可見(jiàn):變壓器接AC電源時(shí),感抗很大,所以交流阻抗很大,因此初級(jí)線圈電流較小。但如果接DC電源,感抗直接為0,電阻又小,導(dǎo)致初級(jí)線圈電流過(guò)大。
而且23A的初級(jí)線圈電流,還是穩(wěn)定電流。因?yàn)槭荄C電源,初級(jí)線圈的電流不會(huì)變化,從而產(chǎn)生恒定的磁通量,磁通變化率為零,故感應(yīng)電勢(shì)也為零。由于初級(jí)繞組的低電阻,初級(jí)繞組將消耗大部分的電流,結(jié)果就是初級(jí)線圈將持續(xù)過(guò)熱燒毀,并燒壞保險(xiǎn)絲和斷路器,甚至導(dǎo)致整個(gè)變壓器爆炸!
所以務(wù)必不要將變壓器的初級(jí)線圈連接到DC電源上。不過(guò),變壓器也不是絕對(duì)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(jí)線圈與高電阻與串聯(lián)
脈沖DC電源作為輸入:
當(dāng)向變壓器的初級(jí)線圈輸入脈沖直流電時(shí),負(fù)周期重置磁通量,電壓的時(shí)間積分在一個(gè)完整周期中為零,從而重置線圈中的磁通量。這種情況會(huì)用于SMPS(開(kāi)關(guān)電源)。
初級(jí)線圈與高電阻與串聯(lián):
我們可以通過(guò)在變壓器的初級(jí)線圈上串聯(lián)一個(gè)高阻值的電阻,實(shí)現(xiàn)在直流電源上運(yùn)行變壓器。
當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈連接到直流電源時(shí),高電阻與初級(jí)串聯(lián)連接,該串聯(lián)電阻將初級(jí)電流限制在安全值內(nèi),從而防止初級(jí)線圈燒毀。
結(jié)語(yǔ):
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(xiǎn)的!!!可能會(huì)導(dǎo)致變壓器的初級(jí)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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