03.06 交流電磁線圈通入直流電源會怎麼樣?為什麼?

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線圈可以通直流隔交流,線圈接入直流電源,相當於把等效的直流電阻接入直流電源。如果線圈的圈數不多,它的直流直阻是很小的,甚至接近於零,如果直接接到電源的正負極,等於把電源短路了。

線圈(電感)工作原理

  • 線圈其實就是一個電感,通電瞬間,中心會產生感應磁場,感應磁場會產生感應電流,感應電流會阻礙電流通過線圈;斷電時,感應磁場產生的感應電流會阻礙電流的消失。這種電流與感應電流之間的對抗關係我們稱之為感抗。
  • 交流電會以一定的頻率不斷的變化的,電流增大時感應電流阻止電流增大,電流減小時感應電流會阻止電流減少;所以在交流電環境下,電場和磁場不斷的相互轉換,阻礙交流電通過線圈。
  • 電感阻抗計算:X=2*π*f*L,由計算公式可知,電感量越大,交流電的頻率越高,電感表現出來的阻抗就越大,能通過的電流就越小了。

線圈接入直流電源分析

如果線圈的圈數不多,直流電阻是非常小的,通入直流電後,線圈只會在通電瞬間產生感應電流來阻礙電流的增加。根據歐姆定律I=U/R,接入直流電後,電流極大,相當於電源短路。

如果線圈圈數有幾百圈甚至幾千圈,線圈的電阻會比較大,通過的電流就不會太大。比如繼電器,它的內部也有一個圈線比較多的線圈。當給線圈通上直流電後,線圈中間會產生感應磁場,使鐵芯產生磁力,吸住銜鐵。

線圈(電感)在直流電中的應用

由於線圈(電感)有著隔交流通直流的特性,我們往往在濾波電路中串聯接入電感,有效的阻止交流成分的干擾信號進入後端應用電路。

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同樣的線圈在交流電和直流電中所表現出來的阻抗特性是不一樣的,對於直流而言,其阻抗主要取決於直流電阻的大小,而在交流電路中,其阻抗由直流電阻和感抗構成。所以,交流電路中的線圈,如果通入直流電的話,要看線圈的阻值和直流電壓的大小。下面詳細介紹。

1 線圈在直流電路中的情況

在直流電路中,線圈可以等效成電阻,其阻值由線圈的直流電阻決定。即流過線圈的電流I=U/R。這種情況的模型如下圖所示。

由計算公式可以看出,電流的大小取決於直流電壓和線圈的直流電阻,如果電壓較低或者直流電阻較大,那麼線圈都不會被燒壞,否則線圈被燒。

2 線圈在交流電路中的情況

在交流電路中,線圈的阻抗由線圈自身的直流電阻和感抗構成,而感抗XL的計算公式為:XL = 2πfL。從公式中可以看出,感抗主要由交流電的頻率和電感值決定。電感值越大、頻率越大,那麼感抗也就越大,在輸入電壓一定的情況下,流過線圈的電流也就越小。所以,同一個線圈,在直流和交流中的情況是不一樣的。

所以,交流電磁線圈通入直流電源的話,要看直流電壓有多大,以及線圈的直流電阻有多大。

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交流電磁線圈接入直流電源會怎樣?這要看直流電壓的大小及電磁線圈直流電阻的大小而定。若直流電壓只有十幾伏,而線圈的直流電阻達數百歐,此時就像直流繼電器線圈一樣,接入直流電不會損壞電磁線圈。若電磁線圈的直流電阻只有幾十歐,而直流電壓達上百伏,那麼接入直流電源後,該線圈很容易被燒壞。


在交流電源中可以正常工作的電磁線圈,若接入相等電壓的直流電源中,很可能會燒壞該線圈。這是因為在交流電源中,線圈的阻抗由線圈的直流電阻及其感抗XL兩部分組成(見上圖),由於感抗XL一般都較大,故線圈可以正常工作而不會被燒壞。


這裡假定上圖所示線圈的直流電阻為100Ω,線圈的電感量為10H,接入220V/50Hz交流電源中,我們來計算一下該線圈的感抗XL的大小,XL=2πfL=2π·50Hz·10H=3140Ω。可見該線圈的感抗可達3140Ω,若將其接入交流220V電源中,流過該線圈的電流在68mA左右,此電流很小,故不會燒壞線圈。

若將該線圈接於直流220V電源中,由於直流電的頻率為0,那麼線圈的感抗XL亦為0,此時線圈總的阻抗為線圈的直流電阻,該線圈接入220V直流電壓,則流過線圈的電流可達2.2A,這麼大的電流,很容易燒壞線圈。


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