変圧器がDC電源で動作できないのはなぜですか？

変圧器の1次側がDC電源に接続されるとどうなりますか？

変圧器は、一次（つまり入力ソース）周波数を変更せずに、AC電流または電圧のレベルをステップアップまたはステップダウンするデバイスです。

変圧器はACでのみ動作し、DCで動作することはできません。つまり、交流と電圧でのみ動作するように設計されています。 DC電源を変圧器の一次側に接続するとどうなるかを知るには、最初に変圧器をACに接続し、次にDCに接続する次の例を参照してください。

AC電源に接続された変圧器

次のデータを使用して変圧器をAC電源に接続するとします。

• 一次電圧=V ₁ =230V
• 抵抗=R ₁ =10Ω
• インダクタンス=L=0.4 H
• ソース周波数=50Hz

ACの場合、変圧器の一次側に流れる電流の量を見てみましょう。

ACの抵抗=インピーダンス

インピーダンス=Z = V / I Ωで

ここで、Z =√（R ² + X _L ） ² 誘導回路の場合。

X _L =2πf L

X _L =2 x 3.1415 x 50Hz x 0.4H

X _L =125.67Ω

インピーダンスについて

Z =√（R ² + X _L ） ²

値を入力する

Z =√（10 ² Ω+125.67 ² Ω）

Z=126.1Ω

現在プライマリにあります

I =V / Z

I =230V/126.1Ω=1.82A

AC=1.82Aの場合の一次電流

DC電源に接続された変圧器

次に、同じ変圧器をDC電圧に接続して、何が起こるかを確認します。

DCには周波数がないことがわかっています。つまり、f =0です。したがって、誘導性リアクタンスX _L f を置くと、ゼロになります =X _Lでは0 =2πf L。

したがって、DC電源の場合は変圧器の一次側に電流が流れます。

I =V / R

I =230V/10Ω

I=23A。

DC=23Aの場合の一次電流

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上記の計算は、変圧器の一次コイルを燃焼させるDC電源の場合、変圧器の一次側に過剰な電流が流れることを示しています。電流がDCになるのはこれだけではありません。ここで、変圧器に定常状態の電流が流れた場合に何が起こるかを見てみましょう。

変圧器の一次側がDC電源に接続されている場合、一次側には定常電流が流れ、一定の磁束が生成されます。したがって、逆起電力は生成されません。誘導性リアクタンス（X _L ）がわかっているため、一次巻線の抵抗が低いため、一次巻線に過大な電流が流れます。 ）は、誘導性リアクタンスの式（X _L ）によりゼロになります。 =2πf L）DCソースの周波数がゼロの場合。その結果、一次巻線が過熱して焼損したり、ヒューズと回路ブレーカーが飛んだりします。変圧器の一次側をDC電源に接続しないように注意する必要があります。

変圧器をACではなくDCで操作できないのはなぜですか？

変圧器の一次側にDC電圧または電流を印加すると、次の結果が得られます

私たちはそれを知っています

v =L（di / dt）

場所：

• v=一次コイル間の瞬時電圧
• L=インダクタのインダクタンス
• di / dt =A/sの瞬時変化率

この場合、電圧は一定です。つまりDCです。これで、変圧器の鉄心が飽和するまで電流（i）が急速に増加します。

この段階で、現在の（i）は危険なレベルまで増加し、変化を停止します。電流に変化がない場合（i）、di / dt =0であるため、一次側の誘導電圧はゼロになります。これにより、変圧器の巻線が恐ろしいDC電源と短絡します。

電流が安全レベルを超えると、 P =I ² として大きな電力損失が発生します。 R 。温度が危険なレベルまで上昇し、変圧器が爆発する可能性があり、変圧器の油も発火する可能性があります。

または、ファラデーの第二法則で見てみましょう

e=NdΦ/dt

場所

• e=誘導起電力
• N=ターン数
• dΦ=フラックスの変化
• dt=時間の変化

変圧器へのDC電圧の場合、定電流により一次側に一定の磁束（Φ）が誘導されます。

これで、一次側に誘導されるEMFは、（dΦ/ dt =0）としてゼロになります。つまり、定電流によって誘導される一定の磁束により、e =Ndϕ / dt=0になります。

DC電源には周波数がなく、フラックスは周波数に反比例することもわかっています。 （Φ=V / f ）トランスコアを飽和させます。

つまり、変圧器の一次側は、変圧器全体を吹き飛ばす可能性のある追加のDC電流への短絡経路として機能します。これが、ACではなくDC電源に変圧器を接続しない正確な理由です。 。

DC電源が変圧器の1次側に安全に適用される条件は何ですか？

ほとんどの場合、これは電気電子工学のインタビュータイプの質問なので、変圧器をDC電源に接続する方法を見てみましょう。

変圧器をDCに接続できる条件は2つあります。

• 入力としての脈動DC
• 一次巻線と直列の高抵抗

トランスフォーマーの脈動DC

この方法では、変圧器の一次側への脈動DC（リップルを含み、純粋な形の定常電流ではありません）。この場合、負のサイクルは磁束をリセットし、電圧の時間積分は1つの完全なサイクルでゼロになります。これは、巻線の磁束をリセットするのに役立ちます。この概念は、SMPS（スイッチモード電源）で使用されています。

トランスと直列の高抵抗

変圧器はACでのみ動作することがわかっています。 DC電源の場合、変圧器の一次側が煙を出し、燃焼し始める可能性があります。ただし、変圧器の1次側と直列に高い値の抵抗を追加することにより、DCで変圧器を動作させる方法があります（ただし、回路は出力がないと役に立たない）。

トランスの一次巻線をDC電源に接続する場合。高抵抗が一次側と直列に接続されています。この直列抵抗により、一次電流が安全なDC値に制限されるため、一次電流が焼損するのを防ぎます。

一次側と直列に高抵抗がない場合は、変圧器をDC電源に接続しないでください。 DCには周波数がなく、インダクタのインピーダンス（Z）がゼロであるためです。 I =V/ZにZ=0を入れると、電流が高すぎます。つまり、インダクタがDC電圧と電流への短絡として機能します。