03.06 交流电磁线圈通入直流电源会怎么样?为什么?

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线圈可以通直流隔交流,线圈接入直流电源,相当于把等效的直流电阻接入直流电源。如果线圈的圈数不多,它的直流直阻是很小的,甚至接近于零,如果直接接到电源的正负极,等于把电源短路了。

线圈(电感)工作原理

线圈其实就是一个电感,通电瞬间,中心会产生感应磁场,感应磁场会产生感应电流,感应电流会阻碍电流通过线圈;断电时,感应磁场产生的感应电流会阻碍电流的消失。这种电流与感应电流之间的对抗关系我们称之为感抗。交流电会以一定的频率不断的变化的,电流增大时感应电流阻止电流增大,电流减小时感应电流会阻止电流减少;所以在交流电环境下,电场和磁场不断的相互转换,阻碍交流电通过线圈。电感阻抗计算:X=2*π*f*L,由计算公式可知,电感量越大,交流电的频率越高,电感表现出来的阻抗就越大,能通过的电流就越小了。

线圈接入直流电源分析

如果线圈的圈数不多,直流电阻是非常小的,通入直流电后,线圈只会在通电瞬间产生感应电流来阻碍电流的增加。根据欧姆定律I=U/R,接入直流电后,电流极大,相当于电源短路。

如果线圈圈数有几百圈甚至几千圈,线圈的电阻会比较大,通过的电流就不会太大。比如继电器,它的内部也有一个圈线比较多的线圈。当给线圈通上直流电后,线圈中间会产生感应磁场,使铁芯产生磁力,吸住衔铁。

线圈(电感)在直流电中的应用

由于线圈(电感)有着隔交流通直流的特性,我们往往在滤波电路中串联接入电感,有效的阻止交流成分的干扰信号进入后端应用电路。

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同样的线圈在交流电和直流电中所表现出来的阻抗特性是不一样的,对于直流而言,其阻抗主要取决于直流电阻的大小,而在交流电路中,其阻抗由直流电阻和感抗构成。所以,交流电路中的线圈,如果通入直流电的话,要看线圈的阻值和直流电压的大小。下面详细介绍。

1 线圈在直流电路中的情况

在直流电路中,线圈可以等效成电阻,其阻值由线圈的直流电阻决定。即流过线圈的电流I=U/R。这种情况的模型如下图所示。

由计算公式可以看出,电流的大小取决于直流电压和线圈的直流电阻,如果电压较低或者直流电阻较大,那么线圈都不会被烧坏,否则线圈被烧。

2 线圈在交流电路中的情况

在交流电路中,线圈的阻抗由线圈自身的直流电阻和感抗构成,而感抗XL的计算公式为:XL = 2πfL。从公式中可以看出,感抗主要由交流电的频率和电感值决定。电感值越大、频率越大,那么感抗也就越大,在输入电压一定的情况下,流过线圈的电流也就越小。所以,同一个线圈,在直流和交流中的情况是不一样的。

所以,交流电磁线圈通入直流电源的话,要看直流电压有多大,以及线圈的直流电阻有多大。

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交流电磁线圈接入直流电源会怎样?这要看直流电压的大小及电磁线圈直流电阻的大小而定。若直流电压只有十几伏,而线圈的直流电阻达数百欧,此时就像直流继电器线圈一样,接入直流电不会损坏电磁线圈。若电磁线圈的直流电阻只有几十欧,而直流电压达上百伏,那么接入直流电源后,该线圈很容易被烧坏。


在交流电源中可以正常工作的电磁线圈,若接入相等电压的直流电源中,很可能会烧坏该线圈。这是因为在交流电源中,线圈的阻抗由线圈的直流电阻及其感抗XL两部分组成(见上图),由于感抗XL一般都较大,故线圈可以正常工作而不会被烧坏。


这里假定上图所示线圈的直流电阻为100Ω,线圈的电感量为10H,接入220V/50Hz交流电源中,我们来计算一下该线圈的感抗XL的大小,XL=2πfL=2π·50Hz·10H=3140Ω。可见该线圈的感抗可达3140Ω,若将其接入交流220V电源中,流过该线圈的电流在68mA左右,此电流很小,故不会烧坏线圈。

若将该线圈接于直流220V电源中,由于直流电的频率为0,那么线圈的感抗XL亦为0,此时线圈总的阻抗为线圈的直流电阻,该线圈接入220V直流电压,则流过线圈的电流可达2.2A,这么大的电流,很容易烧坏线圈。


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