變壓器的輸入端為什么不會短路?
變壓器工作時,初級線圈和次級線圈皆有電流流過,次級線圈是因為接有負(fù)載而不會短路,那么初級線圈沒有接負(fù)載,直接接入交流電,為何不會發(fā)生短路呢?一起來看看電源變壓器的初級線圈直接接入交流電源不會發(fā)生短路的原因吧。 電源變壓器的構(gòu)造如圖所示,其初級線圈和次級線圈一般都纏繞在導(dǎo)磁良好的硅鋼片或鐵氧體磁芯上,變壓器的線圈一般是由銅絲組成,銅絲相當(dāng)于導(dǎo)線,導(dǎo)線是有相應(yīng)電阻的,其電阻的公式為R=ρ*l/s,ρ為電阻率,l為導(dǎo)線的長度,s為導(dǎo)線的橫截面積。 假設(shè)220VAC轉(zhuǎn)24VAC的變壓器,初級線圈匝數(shù)為1000,那么次級線圈匝數(shù)為109,分別繞在變壓器鐵芯上,假設(shè)平均每圈長度為20cm,則初級線圈導(dǎo)線總長度為200米,常溫下銅的電阻率為0.0178Ω.m,假設(shè)使用0.25方的銅線,則導(dǎo)線電阻R=0.0178*200/0.25=14.24Ω。線圈電阻相對來說很小。 但是,變壓器初級線圈屬于感性負(fù)載,變壓器初級線圈的電感公式為L=μN(yùn)2S/l,可見其電感量與線圈的匝數(shù)N、變壓器磁回路橫截面積S、變壓器鐵芯磁回路平均長度l、變壓器鐵芯磁導(dǎo)率μ有關(guān)。 那又有疑問了,為什么電路如果接的交流電,就相當(dāng)于短路,也就是阻抗無窮小呢?是不是接上交流電,電容就導(dǎo)通了呢,兩塊金屬板之間就有電荷流動了呢?注意,電荷是不能在絕緣體流動的,就算接上交流電,兩塊金屬板間也是沒有電荷移動的,就是沒有電流。那為什么說電容接交流電相當(dāng)短路呢?這是因為,電容有一個充放電的功能,當(dāng)接通電源時,正負(fù)電荷會迅速在電容器的兩塊金屬板間聚集,假如這時候,左邊的金屬板聚集的是正電荷,右邊的金屬板聚集的是負(fù)電荷,因為是交流電,當(dāng)電壓反向時,左右兩邊的正負(fù)電荷就要互換位置,這時電荷就會在電路中流動,形成電流,當(dāng)交流電頻越高時,左右金屬板的電荷互換位置的頻率也就越高,電流也就越大,電容表現(xiàn)出來的阻抗也就越小,當(dāng)交流電的頻率達(dá)到一定程度,電容幾乎無阻抗,電路也就短路了。 根據(jù)感抗的公式XL=2πfL,其中f為頻率,L為電感量,220V交流電的頻率為50HZ,假設(shè)初級線圈電感量為2H,則感抗XL=2*3.14*50*2=628(Ω), 由以上計算得知電感線圈的阻抗R為14.24Ω,感抗XL=628Ω,那么該電感線圈的總阻抗為Z= (R2+XL2)?=628.2(Ω)。 特別提醒:阻抗R與感抗XL相加后的總阻抗必須遵循三角形法則,而不是直接相加,比如Z=14.24Ω+628Ω=642.24Ω,是錯誤的! 再根據(jù)I=U/R可得,初級線圈的電流為I=220V/628.2Ω≈0.35A,0.25mm2的銅導(dǎo)線*能夠承載0.35A的電流,因此,初級線圈能夠正常工作。 若是直接通220V的直流電壓會發(fā)生什么? 根據(jù)I=U/R=220V/14.24Ω=15.4A,電流嚴(yán)重過大,線圈發(fā)熱而燒斷! 由此可見,電源變壓器的初級線圈的直流電阻雖然較小,但由于初級線圈的感抗較大,故變壓器初級線圈接入交流電源中不會發(fā)生短路。 THE END
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