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2025-01-14
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2025-01-14
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为什么变压器不能用DC直流电源供电？
发布时间：
2022-10-31 14:10
来源：
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?
01 、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是电磁感应，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)。
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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