변압기를 DC 전원에서 작동할 수 없는 이유는 무엇입니까?

변압기의 1차측이 DC 전원에 연결되면 어떻게 됩니까?

변압기는 기본(즉, 입력 소스) 주파수를 변경하지 않고 AC 전류 또는 전압의 레벨을 승압 또는 강압하는 장치입니다.

변압기는 AC에서만 작동하고 DC에서는 작동할 수 없습니다. 즉, 교류 및 전압에서만 작동하도록 설계되었습니다. DC 소스를 변압기의 1차측에 연결하면 어떻게 되는지 알아보려면 먼저 변압기를 AC에 연결한 다음 DC에 연결하는 다음 예를 참조하십시오.

AC 공급 장치에 연결된 변압기

다음 데이터를 사용하여 변압기를 AC 공급 장치에 연결한다고 가정합니다.

• 1차 전압 =V₁ =230V
• 저항 =R₁ =10Ω
• 인덕턴스 =L =0.4H
• 소스 주파수 =50Hz

AC의 경우 변압기의 1차측을 통해 흐르는 전류의 양을 확인합니다.

AC의 저항 =임피던스

임피던스 =Z = V / I Ω

Z =√(R ² ) + X_L ) ² 유도회로의 경우.

X_L  =2πf 패

X_L  =2 x 3.1415 x 50Hz x 0.4H

X_L  =125.67Ω

임피던스용

Z =√ (R ² + X_L ) ²

값 입력

Z =√ (10 ² Ω + 125.67 ² Ω)

Z =126.1Ω

이제 기본에서 최신

I =V / Z

I =230V / 126.1Ω =1.82A

AC =1.82A인 경우의 기본 전류

DC 공급 장치에 연결된 변압기

이제 동일한 변압기를 DC 전압에 연결하고 어떤 일이 일어나는지 봅시다.

우리는 DC에 주파수가 없다는 것을 알고 있습니다. 즉, f =0입니다. 따라서 유도성 리액턴스 X_L  f를 넣으면 0이 됩니다. =X_L 의 0 =2πf 엘.

따라서 DC 소스의 경우 변압기의 1차측 전류

I =V / R

I =230V / 10Ω

I =23A.

DC =23A인 경우의 기본 전류

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위의 계산은 변압기의 1차 코일을 태울 DC 공급의 경우 변압기의 1차에 과도한 전류가 흐를 것임을 보여줍니다. 이것이 전류가 DC가 되는 유일한 이유는 아닙니다. 이제 변압기에 정상 상태 전류가 발생하는 경우 어떤 일이 발생하는지 살펴보겠습니다.

변압기의 1차측이 DC 전원에 연결되면 1차측은 일정한 전류를 끌어와 일정한 플럭스를 생성합니다. 결과적으로 역기전력이 생성되지 않습니다. 1차 권선은 유도성 리액턴스(X_L )는 유도성 리액턴스 공식(X_L)으로 인해 0입니다. =2πf L) 여기서 DC 소스의 주파수는 0입니다. 따라서 1차 권선이 과열되어 타거나 퓨즈와 회로 차단기가 끊어집니다. DC 공급을 통해 변압기의 1차측을 연결하지 않도록 주의해야 합니다.

AC 대신 DC에서 변압기를 작동할 수 없는 이유는 무엇입니까?

트랜스의 1차측에 DC 전압이나 전류를 인가하면 다음과 같은 결과가 나온다.

우리는 알고 있습니다.

v =L(di/dt)

위치:

• v =1차 코일의 순시 전압
• L =인덕터의 인덕턴스
• di/dt =A/s의 순간 전류 변화율

이 경우 전압은 일정합니다. 즉, DC입니다. 이제 전류(i)는 변압기의 철심이 포화될 때까지 급격히 증가합니다.

이 단계에서 전류(i)는 위험한 수준으로 증가하고 변경을 중지합니다. 전류(i)에 변화가 없을 때 1차측의 유도 전압은 di/dt =0이므로 0이 되어 놀라운 DC 소스로 변압기 권선을 단락시킵니다.

전류가 안전 수준을 초과하면 P =I ² 와 같이 높은 전력 손실이 발생합니다. R . 온도가 위험한 수준까지 올라가 변압기가 폭발할 수 있으며 변압기 오일도 발화될 수 있습니다.

또는 패러데이의 제2법칙으로 봅시다.

e =N dΦ / dt

어디서

• e =유도 EMF
• N =회전 수
• dΦ =플럭스의 변화
• dt =시간 변화

트랜스에 DC 전압이 가해지면 정전류로 인해 1차측에 일정한 자속(Φ)이 유도됩니다.

이제 1차측에서 유도된 EMF는 (dΦ/dt =0) 즉 e =N dϕ/dt =0으로 정전류에 의해 유도된 일정한 플럭스로 인해 0이 됩니다.

또한 DC 공급에는 주파수가 없으며 플럭스는 주파수에 반비례합니다 (Φ =V / f ) 변압기 코어를 포화시킵니다.

즉, 변압기의 1차측이 전체 변압기를 끊을 수 있는 추가 DC 전류에 대한 단락 경로를 작동합니다. 이것이 AC 대신 DC 전원에 변압기를 연결해서는 안 되는 정확한 이유입니다. .

DC 전원이 변압기의 1차측에 안전하게 적용되는 조건은 무엇입니까?

대부분의 경우 이것은 전기 및 전자 공학 면접 유형의 질문이므로 변압기를 DC 전원에 연결하는 방법을 살펴보겠습니다.

트랜스포머를 DC에 연결할 수 있는 두 가지 조건이 있습니다.

• 맥동 DC를 입력으로
• 1차 권선이 있는 직렬의 고저항

변압기의 맥동 DC

이 방법에서 변압기의 1차측에 맥동 DC(정상 전류의 순수한 형태가 아닌 잔물결이 포함됨). 이 경우 음의 사이클은 자속을 재설정하고 전압의 시간 적분은 하나의 완전한 사이클에서 0이며 다시 권선의 자속을 재설정하는 데 도움이 됩니다. 이 개념은 SMPS(Switched-Mode Power Supply.

변압기와 직렬로 연결된 고저항기

변압기는 AC에서만 작동한다는 것을 알고 있습니다. DC 공급의 경우 변압기의 1차측에서 연기가 나기 시작할 수 있습니다. 그러나 변압기의 1차측과 직렬로 높은 값의 저항을 추가하여 DC에서 변압기를 작동할 수 있는 방법이 있습니다(회로는 출력이 없으면 쓸모가 없지만).

변압기의 1차 권선이 DC 전원에 연결되는 경우. 높은 저항은 1차측과 직렬로 연결됩니다. 이 직렬 저항은 1차 전류를 안전한 DC 값으로 제한하여 1차 전류가 소진되는 것을 방지합니다.

1차측과 직렬로 높은 저항 없이 변압기를 DC 전원에 연결하지 마십시오. DC에는 주파수가 없고 인덕터의 임피던스(Z)가 0이기 때문입니다. I =V/Z에 Z =0을 넣으면 전류가 너무 높아집니다. 즉 인덕터는 DC 전압 및 전류에 대한 단락 회로 역할을 합니다.