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常见问题

变压器的输入端为什么不会短路?

发布时间:2020-11-17 14:59:49 浏览:148次


变压器工作时,初级线圈和次级线圈皆有电流流过,次级线圈是因为接有负载而不会短路,那么初级线圈没有接负载,直接接入交流电,为何不会发生短路呢?一起来看看电源变压器的初级线圈直接接入交流电源不会发生短路的原因吧。

电源变压器的构造如图所示,其初级线圈和次级线圈一般都缠绕在导磁良好的硅钢片或铁氧体磁芯上,变压器的线圈一般是由铜丝组成,铜丝相当于导线,导线是有相应电阻的,其电阻的公式为R=ρ*l/s,ρ为电阻率,l为导线的长度,s为导线的横截面积。

假设220VAC转24VAC的变压器,初级线圈匝数为1000,那么次级线圈匝数为109,分别绕在变压器铁芯上,假设平均每圈长度为20cm,则初级线圈导线总长度为200米,常温下铜的电阻率为0.0178Ω.m,假设使用0.25方的铜线,则导线电阻R=0.0178*200/0.25=14.24Ω。线圈电阻相对来说很小。


但是,变压器初级线圈属于感性负载,变压器初级线圈的电感公式为L=μN²S/l,可见其电感量与线圈的匝数N、变压器磁回路横截面积S、变压器铁芯磁回路平均长度l、变压器铁芯磁导率μ有关。

那又有疑问了,为什么电路如果接的交流电,就相当于短路,也就是阻抗无穷小呢?是不是接上交流电,电容就导通了呢,两块金属板之间就有电荷流动了呢?注意,电荷是不能在绝缘体流动的,就算接上交流电,两块金属板间也是没有电荷移动的,就是没有电流。那为什么说电容接交流电相当短路呢?这是因为,电容有一个充放电的功能,当接通电源时,正负电荷会迅速在电容器的两块金属板间聚集,假如这时候,左边的金属板聚集的是正电荷,右边的金属板聚集的是负电荷,因为是交流电,当电压反向时,左右两边的正负电荷就要互换位置,这时电荷就会在电路中流动,形成电流,当交流电频越高时,左右金属板的电荷互换位置的频率也就越高,电流也就越大,电容表现出来的阻抗也就越小,当交流电的频率达到一定程度,电容几乎无阻抗,电路也就短路了。

根据感抗的公式XL=2πfL,其中f为频率,L为电感量,220V交流电的频率为50HZ,假设初级线圈电感量为2H,则感抗XL=2*3.14*50*2=628(Ω),

由以上计算得知电感线圈的阻抗R为14.24Ω,感抗XL=628Ω,那么该电感线圈的总阻抗为Z= (R²+XL²)½=628.2(Ω)。

特别提醒:阻抗R与感抗XL相加后的总阻抗必须遵循三角形法则,而不是直接相加,比如Z=14.24Ω+628Ω=642.24Ω,是错误的!


再根据I=U/R可得,初级线圈的电流为I=220V/628.2Ω≈0.35A,0.25mm²的铜导线完全能够承载0.35A的电流,因此,初级线圈能够正常工作。

若是直接通220V的直流电压会发生什么?

根据I=U/R=220V/14.24Ω=15.4A,电流严重过大,线圈发热而烧断!

由此可见,电源变压器的初级线圈的直流电阻虽然较小,但由于初级线圈的感抗较大,故变压器初级线圈接入交流电源中不会发生短路。




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