¿Qué pasaría si un transformador está conectado a una fuente de CC?

¿Cómo puede alguien pensar en DC en un transformador?

Obviamente el transformador no funcionará normalmente.

En realidad, no quería hacer que nadie se sintiera mal por la pregunta, pero si conoces el principio básico detrás de la transformación del poder, no harías esta pregunta.

El principio detrás del funcionamiento de un transformador es la inducción mutua entre los dos devanados. Así es como se transforma el poder de un lado a otro.

Básicamente, el transformador es un dispositivo eléctrico que se compone de dos devanados, cada uno enrollado sobre el núcleo opuesto entre sí. El devanado de donde se suministra la fuente de alimentación de entrada se denomina devanado primario y el otro de donde se toma la salida se denomina devanado secundario.

Por lo tanto, existe una inducción mutua entre el devanado, de modo que la potencia se transforma de un lado a otro. Y esta inducción mutua solo se vuelve efectiva y útil cuando el suministro de entrada es un suministro de corriente alterna.

Para un suministro constante de corriente continua (CC), no habrá inducción mutua entre el devanado. Por lo tanto, no habría dudas sobre la transformación del poder.

Para un suministro de CC pulsante a la entrada, se producirá una inducción mutua entre el devanado, pero la salida de alto pico no sería útil, incluso después de usar filtros en ambos lados para mantener algún tipo de estabilidad en el transformador.

Un transformador de CA funciona en fenómenos de inducción magnética. Si se hace que la corriente CA fluya a través de una bobina (lectura de bobinado), produce un campo magnético a su alrededor. Si se inserta una pieza de hierro (léase núcleo de hierro) en la bobina, este campo magnético magnetiza este núcleo de hierro. Un transformador consiste en un núcleo de hierro, que tiene dos bobinados opuestos entre sí. Un devanado llamado devanado primario, está conectado a la fuente de energía y otro devanado llamado ala secundaria, está conectado a la carga. Cuando se suministra corriente alterna al devanado primario, se crea un EMF fluctuante debido a la naturaleza sinusoidal de la corriente alterna y este EMF crea voltaje en el alambrado secundario que alimenta la carga con corriente. Sin embargo, cuando se suministra CC al devanado primario, se crea un EMF estable, no el EMF fluctuante, en el núcleo magnético que cuando fluye a través del alambrado secundario, no crea ningún voltaje a través del transformador del devanado secundario y, por lo tanto, no hay corriente en el devanado secundario. . Además, debido a la corriente continua, la impedancia del devanado primario será considerablemente menor, resultando en una corriente excesiva de la fuente que puede provocar la quema del devanado del transformador.

Los devanados del transformador se quemarán.

Te diré por qué. Ver la siguiente figura.

Lo reconoces como el transformador ckt. diagrama. Bueno. Pero este diagrama solo es válido con corriente alterna. Eso es básicamente porque las inductancias entran en juego solo con corriente alterna. Entonces, ¿qué pasa con DC?

Ver el siguiente diagrama.

Este es el ckt. diagrama para el transformador conectado a una fuente de CC. El ckt secundario. se elimina porque no hay enlaces EMF a él. Entonces esto permanece. Y adivina qué, la resistencia que se muestra en la figura es solo la resistencia del cable, que se mantiene al mínimo.

Así que piénsalo. ¿Qué sucede cuando se aplica un voltaje fijo a un conductor con resistencia cero? Ley básica de ohmios. Duh!

V = I * R

Por lo tanto, cuando R = 0, ¡solo puedes imaginar lo que sucede!

Espero que haya ayudado.

¡Saludos!

Y sí, soy ingeniero eléctrico por educación, ¡pero soy mucho más por elección! ¡Mira mis otras respuestas para eso!

Hola

Permítanme explicar primero qué sucede si el transformador funciona con alimentación de CA o el principio del transformador.

Supongo que se conoce la construcción del transformador.

Cuando le damos suministro de CA al devanado primario del transformador, entonces la corriente fluirá en el devanado primario del transformador y, debido al mmf (N * I), se producirá un flujo alterno en el núcleo magnético en el que están conectados los devanados primario y secundario. Debido a ese flujo magnético alterno o tasa de cambio de flujo ENF [E = N * {d (flujo) / dt}] se inducirá en el devanado secundario y si el devanado secundario está conectado a la carga, entonces la corriente comenzará a fluir en el secundario.

Aquí N = vueltas de bobinado.

Ahora, si hablamos del suministro de CC al transformador, la aplicación de corriente de suministro de CC comenzará a fluir en el devanado primario y, debido a que el flujo se producirá en un núcleo que no es de naturaleza alterna, por lo que no se obtiene la tasa de cambio de flujo y debido a que EMF no se inducirá en el devanado secundario. Entonces la corriente no fluirá en el devanado secundario. Y lo peor del suministro de CC es para las mismas clasificaciones de voltaje de CA y CC, la magnitud de corriente de CC es alta (porque CC no tiene frecuencia. Entonces, la impedancia inductiva que depende de la frecuencia es cero y solo hay resistencia) y si irá por encima de la corriente nominal del transformador y luego se quemará el devanado del transformador. Y también se dañará el núcleo.

Espero que ayude.

Asunción: los devanados pueden soportar grandes corrientes

Transformador funciona según el principio de inducción.

Considere un transformador de dos devanados. Bobinado primario, bobinado secundario.

Digamos que el devanado primario está conectado a una fuente de alimentación de CC a través de un interruptor. Con el interruptor abierto, no hay campo magnético en el yugo (marco del transformador en el que se enrolla el devanado). Tan pronto como se cierra el interruptor, se activa el devanado primario. El voltaje a través del devanado primario impulsa la corriente, digamos corriente primaria , en el devanado

La corriente primaria establece un campo magnético en el yugo del transformador. Si cerramos el interruptor en el tiempo t = 0 seg, hay un cambio en el campo magnético de t = 0 a t = 0 +. (la corriente primaria cambia de cero a valor finito tan pronto como se cierra el interruptor. Esto es motivo de cambio en el campo magnético). Este cambio en el campo magnético induce un pico de voltaje en el devanado secundario.

Después de t = 0 +, la corriente primaria es constante ya que la fuente es el suministro de CC. Entonces el campo magnético es constante. Como el campo magnético que une el devanado secundario es constante, no hay voltaje inducido en el secundario.

Entonces, el pico de voltaje muere en secundaria después de t = 0 +.

Conclusión:

El voltaje a través del primario es igual al voltaje de la fuente, Vs

Corriente primaria Vs / Rp, Rp = resistencia del devanado primario

El campo magnético en el yugo es B

El voltaje a través del secundario es un pico de tiempo momentáneo que se apaga inmediatamente.

  • Cuando se aplica voltaje de CC a través del transformador primario, se aplica efectivamente a través de la inductancia de magnetización Lm. Así, la ecuación es e = Lm * di / dt. Esto implica una corriente de magnetización que aumenta linealmente a través de la inductancia de magnetización, causando una tasa constante de cambio de flujo (phi) en el núcleo.
  • Al tener un cambio en el flujo, la siguiente ecuación que se puede expresar es e = N * d (phi) / dt, es decir, habrá un voltaje inducido en el secundario. Dado que d (phi) / dt es constante (debido a la aplicación continua de cc), el voltaje inducido también será constante (cc), dependiendo de la relación de espiras.
  • Este proceso continuará hasta que la magnitud de la densidad de flujo se eleve por encima del punto de inflexión de la curva BH. Después de este punto, la pendiente de la curva BH se reduce, causando la reducción de la inductancia de magnetización efectiva (que es Lm = N * d (phi) / di). Por lo tanto, en la primera ecuación anterior, la tasa de aumento de la corriente aumentará. Finalmente, la magnitud actual puede llegar a ser muy grande cerca del punto de saturación y los fusibles o sistemas de protección se dispararán.
  • Este es el proceso estándar en cualquier transformador de pulso o varios convertidores CC-CC.
  • De hecho, se puede hacer la misma pregunta de una manera diferente: cuando se aplica una forma de onda de voltaje de CA de onda cuadrada a través de un transformador, ¿qué sucede con el flujo en el núcleo durante medio ciclo, cuando es CC? ¿No obtenemos un voltaje plano superior (cc) inducido en el secundario?
  • El análisis transitorio debe aplicarse y no el álgebra fasorial, por lo tanto, no existe “reactancia”. La referencia al material web también es una base de datos de información deficiente.

La función del transformador de pozo no se observará con certeza cuando se alimenta CC al primario.

Pero si conecta su primario a una batería de CC, la corriente aumentará lentamente de cero a un máximo (en realidad será un aumento exponencial de la corriente, suponiendo cierta resistencia interna en el primario). La corriente en realidad aumentará de acuerdo con la siguiente ecuación.

Aquí I es una función del tiempo , R es la resistencia primaria. Y L es la inductancia del devanado primario. Cuando la corriente aumenta, el flujo en el núcleo del transformador también aumenta en consecuencia, y tendremos algo de voltaje en el lado secundario , debido a la variación del flujo.

Pero la corriente dejará de aumentar después de un tiempo , lo que depende de los valores de R y L , y luego se saturará . Y entonces la corriente no variará, y también lo hará el flujo, luego en el secundario, no tendremos cualquier voltaje inducido.

Si la resistencia es insignificante y puede ignorarse (o en condiciones ideales), en el lado primario tendremos una corriente instantánea de cortocircuito, que quemará los devanados primarios.

No habrá ninguna fuerza electromagnética inducida, por lo que la tensión inducida en el devanado secundario será cero. Según la ley de Lenz, desarrollar fem son dos condiciones que deben cumplir los equipos eléctricos como motores, generadores y transformadores.

  1. Campo magnético giratorio con devanado estacionario
  2. Bobinado giratorio con campo magnético estacionario

Para inducir la fem inducida, debe cumplir cualquiera de las condiciones anteriores.

Si conectamos el suministro de voltaje de CC con el devanado primario del transformador, la tasa de cambio de voltaje en CC es cero, por lo que no se generará ningún campo magnético en el núcleo. Si el campo magnético en el núcleo es cero, entonces no hay enlace de flujo o campo magnético con el devanado secundario del transformador. esto resulta en voltaje cero en el devanado secundario.

Cuando se aplica un voltaje de CC al primario de un transformador, justo en el momento de encender un campo magnético variable, se producirá un extremo posterior en el primario. Este extremo posterior del primario limita la corriente que fluye a través del primario .

A medida que se aplica dc aquí, un momento después de encender el flujo de corriente crearía un campo magnético constante y, debido a la ausencia de back-end, fluiría una corriente enorme a través del primario dañando el aislamiento y finalmente quemando la bobina.

Por lo tanto, DC nunca se aplica al transformador.

“¿Qué sucederá si un transformador está conectado con el suministro de CC?”

Si el transformador se conecta directamente a un suministro de CC, la corriente aumentaría rápidamente y, después de alcanzar la saturación del núcleo, continuaría creciendo aún más rápido. La corriente final está limitada por las resistencias (bobinado, resistencia interna de la fuente de alimentación), pero es probable que sea lo suficientemente alta como para causar daños catastróficos al transformador.

Si la corriente está limitada por los circuitos externos, no se producen daños y existen algunas aplicaciones interesantes para dichos circuitos.

  • Es posible polarizar el núcleo magnético cerca o en saturación por CC en uno de los devanados o usando un imán permanente. La transferencia de energía se puede controlar con el campo DC. Los sensores de proximidad / posición se basan en este principio.
  • Es posible usar dos bobinas para cancelar el campo de cada uno. El campo generalmente se mide con un sensor Hall. Los transductores de corriente CC se basan en este principio.
  • La CC pulsada funciona con transformadores y se utiliza en varias topologías de fuente de alimentación de modo conmutado,

El principio básico del funcionamiento de un transformador es la ley de inducción electromagnética de Faraday.

De acuerdo con este principio, cuando le damos una corriente de tiempo variable (CA) al primario del transformador, se genera un campo magnético variable de tiempo, debido a esto se produce un flujo de tiempo variable que se une al devanado secundario de los transformadores. en la secundaria

Ahora, en el caso de CC, ya que la CC no varía en el tiempo, por lo tanto, no habrá un campo magnético variable en el tiempo y, a continuación, no habrá un flujo variable en el tiempo vinculado al secundario.

Por lo tanto, si proporcionamos corriente continua a un transformador, se dañará.

Un transformador funciona según el principio de inducción mutua, en el que necesita un campo magnético variable en un devanado para inducir un EMF en el devanado secundario, lo que nos preocupa. Básicamente, una fuente de CC no puede proporcionarle un campo magnético variable, por lo tanto, la inducción mutua no es posible. Por lo tanto, no hay voltaje inducido en el secundario. Además, dado que el devanado primario tiene un valor bajo de resistencia al devanado, el alto valor de la corriente que fluye a través de él puede dañar el devanado. En resumen, un transformador con una entrada de CC sería una muy mala idea.

En realidad, en el momento en que enciende la entrada de CC, obtiene un campo magnético variable durante un intervalo de tiempo muy corto, ya que la entrada aumenta de cero a su valor máximo y poco después el campo magnético se vuelve constante. Utilizamos esta función para probar la polaridad de los transformadores de corriente con galvanómetro.

Si suministramos CC al extremo primario del transformador, luego la corriente de CC fluye a través del devanado primario y eso será constante, por lo que el voltaje neto en el devanado primario será (Vin-0) mayor por el cual el devanado primario extrae más corriente que podría conducir a la quema de la bobina.

Obtenga más detalles sobre la producción y prueba de transformadores.

Si un transformador es energizado por el suministro de CC, la naturaleza de la producción de flujo en el núcleo es constante, lo que no induce ningún EMF en los devanados primario y secundario.

E1 = E2 = 0 V

En ausencia de EMF autoinducida en el devanado primario, extrae una corriente muy alta de la fuente que puede quemar el devanado primario. Es por eso que nunca conecte un transformador a un suministro de CC, incluso de pequeña magnitud.

No funcionará Un transformador funciona según el principio de fem inducida estáticamente, se necesita un flujo alterno para inducir fem en el devanado secundario, que no puede ser proporcionado por un suministro de CC.

Como tampoco hay fem de retorno en el primario, la corriente de entrada será muy alta, lo que provocará la quema del devanado.

1. Si el primario del transformador está conectado al voltaje de CC nominal, el flujo producido en el núcleo del transformador no variará con el tiempo y permanecerá constante en magnitud. En consecuencia, no se induce fem en el devanado secundario, excepto durante el encendido del suministro de CC en el lado primario. Como resultado, no aparece voltaje en el secundario, excepto durante un pequeño período transitorio al inicio debido a la corriente de entrada.

2. Cuando el lado primario está conectado al suministro de CA, el flujo une ambos lados y también hay una fem autoinducida que se opone al voltaje aplicado. Esto, a su vez, limita la corriente primaria durante el funcionamiento normal. Pero cuando el suministro de CC se da a la primaria, no se establece una fem autoinducida. Como resultado, una corriente alta fluye a través del devanado primario (baja resistencia) y eventualmente lo quema debido al calor excesivo. El devanado primario y secundario en un transformador físico están envueltos uno encima del otro con el devanado de bajo voltaje más interno. Posteriormente, esto también puede causar daños al devanado secundario.

Supongo que se refiere a una CC constante y no a una CC pulsante (como en un transformador SMPS). La corriente extraída de la fuente dependerá de la densidad de flujo operativo que debe mantenerse por debajo de la saturación. Si el voltaje es lo suficientemente alto como para que la resistencia del devanado primario solo pueda limitar la corriente a un valor mucho más allá del valor seguro, el flujo en el núcleo seguirá aumentando y la corriente aumentará muy rápidamente después de la saturación, de modo que la sobrecorriente resultante sobrecalentará los devanados. El aislamiento de los devanados está clasificado solo para una temperatura determinada y al exceder esa temperatura máxima de operación, hará que el aislamiento falle, lo que provocará un cortocircuito en el primario.

Un transformador ideal pasará CC ya que no hay saturación para limitar el aumento de la densidad de flujo y no hay resistencia en serie para limitar la corriente.

Para responder esto en un simple término laico.

Como hay devanados, la reactancia inductiva viene dada por Xl = 2 * pi * f * L.

Como no hay frecuencia en DC, naturalmente, la reactancia también es cero.

Como la resistencia a asumir es cero, es su caso. La impedancia total también es cero, por lo tanto, comienzan a fluir fuertes corrientes en el devanado y, en última instancia, rompen el aislamiento del devanado y el devanado se quema.

Nada pasará. Por una fracción de segundo generará un EMF en la bobina secundaria mientras que la corriente y el voltaje alcanzan sus valores estables.

Puede dañar el transformador dependiendo de la magnitud de la corriente y el voltaje de CC y la construcción del transformador, sin embargo, eso no es una garantía.

Como sabemos, la Ley de Inducción Electromagnética de Faraday establece que cada vez que hay un cambio en el flujo que se une a través de una bobina, se desarrolla una fem en la bobina. Por lo tanto, para la producción de fem, el flujo de enlace a través de la bobina debe cambiar, pero para el flujo de corriente a través de la bobina, el circuito debe estar completo, es decir, la bobina no debe estar abierta.

Un transformador trabaja en este principio básico de la ley de Faraday. Transformer Action entiende bien el funcionamiento de Transformer. Supongamos un transformador de tipo de núcleo como se muestra en la figura a continuación. Lea más en ¿Por qué Transformer no funciona con DC? El | Conceptos electricos