¿Por qué un transformador no puede funcionar con suministro de CC?

¿Qué sucede cuando el primario de un transformador está conectado al suministro de CC?

Un transformador es un dispositivo que aumenta o reduce el nivel de corriente o voltaje de CA sin cambiar la frecuencia principal (es decir, la fuente de entrada).

El transformador solo funciona con CA y no puede funcionar con CC, es decir, ha sido diseñado para funcionar únicamente con corriente y tensión alternas. Para saber qué sucederá si conectamos una fuente de CC al primario de un transformador, vea los siguientes ejemplos donde conectamos un transformador a la CA primero y luego a la CC.

Transformador conectado al suministro de CA

Supongamos que conectamos un transformador al suministro de CA con los siguientes datos.

• Voltaje primario =  V₁ =230V
• Resistencia =R₁ =10 Ω
• Inductancia =L =0,4 H
• Frecuencia de fuente =50 Hz

Veamos cuánta corriente fluirá a través del primario de un transformador en el caso de CA.

Sabemos que la resistencia en CA =Impedancia

Impedancia =Z = V / I en Ω

Donde Z =√ (R ² + X_L ) ² en caso de circuito inductivo.

X_L  =2πf L

X_L  =2 x 3,1415 x 50 Hz x 0,4 H

X_L  =125,67 Ω

Ahora la impedancia

Z =√ (R ² + X_L ) ²

Poner los valores

Z =√ (10 ² Ω + 125,67 ² Ω)

Z =126,1 Ω

Ahora actual en la primaria

I =V/Z

I =230 V / 126,1 Ω =1,82 A

La corriente primaria en caso de AC =1.82A

Transformador conectado a la fuente de CC

Ahora conecte el mismo transformador al voltaje de CC y veamos qué sucede.

Sabemos que no hay frecuencia en CC, es decir, f =0. Por lo tanto, la reactancia inductiva X_L  sería cero si ponemos f =0 en la X_L  =2πf L.

Por lo tanto, la corriente en el primario de un transformador en el caso de una fuente de CC.

I =V / R

I =230V / 10Ω

I =23A.

La corriente primaria en el caso de DC =23A

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El cálculo anterior muestra que fluirá una corriente excesiva en el primario de un transformador en caso de suministro de CC que quemará las bobinas primarias del transformador. Esta no es la única razón, ya que la corriente será CC, ahora veamos qué sucede en el caso de una corriente de estado estacionario en el transformador.

Si el primario de un transformador está conectado al suministro de CC, el primario consumirá una corriente constante y, por lo tanto, producirá un flujo constante. En consecuencia, no se producirá EMF de retorno. El devanado primario consumirá una corriente excesiva debido a la baja resistencia del primario porque sabemos que la reactancia inductiva (X_L ) es cero debido a la fórmula de la reactancia inductiva (X_L =2πf L) donde la frecuencia de la fuente de CC es cero. El resultado es que el devanado primario se sobrecalentará y se quemará o el fusible y el disyuntor se quemarán. Se debe tener cuidado de no conectar el primario de un transformador a través del suministro de CC.

¿Por qué un transformador no puede funcionar con CC en lugar de CA?

Si aplicamos el voltaje o corriente DC al primario de un transformador, los siguientes son los resultados

Lo sabemos 

v =L (di/dt)

Dónde:

• v =Voltaje instantáneo a través de las bobinas primarias
• L =Inductancia del inductor
• di/dt =Tasa instantánea de cambio de corriente en A/s

Ahora, en este caso, el voltaje es constante, es decir, CC. Ahora la corriente (i) aumentará rápidamente hasta que se sature el núcleo de hierro del transformador.

En esta etapa, la corriente (i) aumentará al nivel peligroso y dejará de cambiar. Cuando no hay cambio en la corriente (i), el voltaje inducido en el primario será cero como di/dt =0, lo que provoca un cortocircuito en el devanado del transformador con la fuente de CC dañada.

Cuando la corriente supere el nivel seguro, se producirá una gran pérdida de potencia como P =I ² R . lo que aumentará la temperatura a un nivel peligroso y puede haber una posibilidad de explosión del transformador y el aceite del transformador también puede incendiarse.