Dây AC chạm vào dây DC : Điều gì xảy ra khi thiết bị một chiều hoạt động trên điện áp xoay chiều và điện áp thấp?

Đó là một câu hỏi phức tạp và câu trả lời phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Chúng tôi sẽ thảo luận về các yếu tố có thể ảnh hưởng đến tình hình như sau.

Trước hết, có một số thiết bị hoạt động trên cả điện áp và dòng điện AC và DC như động cơ đa năng (động cơ quấn dây), động cơ máy hút bụi, quạt hoạt động AC và DC, v.v. Những thiết bị này có thể chạy trên DC nhanh hơn AC ở cùng một mức điện áp. Ngoài ra, tín hiệu AC và DC được trộn lẫn và được sử dụng cho nhiều mục đích khi cần thiết. Ví dụ, trong mạch kẹp (bằng cách sử dụng mạch kẹp) để khuếch đại. Trong quá trình này, Nếu điện áp một chiều dương được thêm vào sóng sin, nó sẽ dịch chuyển lên trên (với trục giao bằng 0). Nếu điện áp DC được thêm vào, điều ngược lại sẽ xảy ra.

Trong các tình huống trên, (tức là khi AC trộn với DC)

Phương trình của dòng điện xoay chiều :

i = I _m Sin ωt + θ

Ở đây:

• i = Giá trị tức thời của dòng điện
• I _m = Giá trị lớn nhất hoặc giá trị cao nhất của dòng điện
• ω = 2 π f = Tần số góc
• θ = Chênh lệch góc pha

Bây giờ, nếu DC được trộn với AC, nó sẽ trở thành

i = I _m Sin ωt + θ ± I ‘

Trong đó I ‘= là Dòng điện một chiều và chúng tôi sử dụng nó cho nhiều mục đích. Nhưng hãy nhớ rằng không phải lúc nào cũng vậy, tức là bạn không thể áp dụng cùng một hỗn hợp AC và DC cho tất cả các thiết bị, dụng cụ điện và điện tử. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta áp dụng DC cho thiết bị AC và ngược lại và kết quả là gì.

Xem thêm : Phương pháp dòng điện mạch vòng

Nói chung, điện áp cung cấp cho khu dân cư và gia đình là 120V AC (230V ở EU) và 3-18V DC trong trường hợp mạch điện tử. Nếu vô tình dây AC chạm vào đường dây DC nối với mạch điện tử và các linh kiện, kết quả có thể là khói có mùi hôi, bốc cháy hoặc thậm chí tệ hơn. Điều này là do các thiết bị DC được thiết kế để hoạt động ở điện áp và dòng điện DC cụ thể và thuần túy. Trong trường hợp các thành phần AC khi DC được kết nối với nó, nó có thể không hoạt động bình thường (đó là lý do tại sao máy biến áp không thể hoạt động trên điện áp DC ) hoặc thậm chí bắt đầu bốc khói và cháy.

Điều gì xảy ra khi thiết bị AC hoạt động trên DC?

Chúng ta biết rằng hầu hết các máy điện xoay chiều sử dụng cuộn cảm và cuộn dây như động cơ, máy biến áp, v.v … Trở kháng (điện trở tổng thể) của máy điện xoay chiều phụ thuộc vào tần số của điện áp cung cấp.

Về mặt toán học,

Cảm kháng trong mạch xoay chiều: Z = V / I tính bằng Ω

Ở đây:

• Z = tổng trở của AC = Z = √ (R ² + (X _L + X _C ) ²
• X _L  = Điện kháng cảm ứng tính bằng Ω
• X _C  = Điện dung tính bằng Ω
• V = Điện áp tính bằng Volts
• I = Dòng điện tính bằng Ampe

Nhưng X _L  và X _C phụ thuộc vào freqeuncy tức là

• X _L  = 2 π f L
• X _L = 1/2 π f C

Bây giờ, chúng ta biết rằng không có tần số trong DC. tức là f = 0 trong mạch điện một chiều. Bây giờ điện trở tổng thể cho DC sẽ quá thấp so với AC. theo cách này, dòng điện quá mức sẽ chạy trong các cuộn dây trường hoặc cuộn cảm có thể làm cháy hoặc nổ mạch tổng thể.

Hãy xem ví dụ đơn giản dưới đây, trong đó điện áp được áp dụng là 50V và 10Ω ở cả AC và DC:

Dòng điện trong mạch AC:

• I = V / Z
• I = 50V / 10Ω
• I = 5A

Dòng điện trong mạch DC:

• Z = không vì tần số 0 (đặt X _L = 2 π f L = 0 vì f = 0)
• I = V / Z
• I = 50V / 0Ω
• I = ∞ (Vô cực).

Điều này cho thấy rằng dòng điện quá mức sẽ chạy trong mạch nếu chúng ta kết nối máy điện xoay chiều hoặc thiết bị với nguồn điện một chiều dẫn đến cháy cuộn dây rôto hoặc cuộn dây stato. Nếu chúng sống sót, chúng sẽ không thể hoạt động ở tình trạng bình thường.

Một trường hợp khác là các mạch điện xoay chiều sử dụng tụ điện mà chúng ta biết rằng một tụ điện chặn dòng điện một chiều và cho dòng điện xoay chiều đi qua nó. Đây là một lý do khác khiến thiết bị AC sẽ không hoạt động hoàn hảo trên nguồn DC.

Tóm lại, nếu chúng ta kết nối thiết bị AC với nguồn DC:

• Một số máy móc như động cơ có thể không hoạt động bình thường hoặc thậm chí bị hỏng (ngoại trừ động cơ đa năng hoạt động trên cả AC và DC).
• Một Transformer có thể bắt đầu với khói thuốc lá và đốt nếu DC cung cấp được kết nối với cơ bản của một máy biến áp. Tương tự là trường hợp của người thay thế.
• Các cuộn dây và cuộn dây điện từ có thể nhanh chóng bị cháy nếu được kết nối với nguồn điện một chiều.
• Trong một số trường hợp, bộ lọc chỉnh lưu AC và cung cấp DC. Một số thiết bị chỉ cần giá trị đỉnh của AC cao hơn 40% so với giá trị RMS của AC. Nếu hoạt động với điện áp một chiều cao, hoạt động có thể được chấp nhận.
• Nhìn chung, nếu DC được áp dụng cho các thiết bị định mức AC, một số có thể cháy, bắt đầu bốc khói, hoạt động một phần hoặc hoàn toàn không theo thiết kế và hoạt động.

Điều gì xảy ra khi thiết bị DC hoạt động trên AC?

Nếu chúng tôi kết nối nguồn cung cấp AC với các thiết bị và thiết bị DC:

• Điện áp âm và dương sẽ phá hủy (không phải lúc nào cũng vậy) một số linh kiện điện tử như bóng bán dẫn và tụ điện. Trong trường hợp điện áp AC cao hơn, chúng có thể cháy nổ và bắt lửa.
• Pin chỉ sạc trên nguồn DC, Nếu bạn kết nối nguồn AC với pin . Nó sẽ không sạc và có thể xảy ra cháy nổ. 
• Trong các rơ le và thiết bị khuếch đại âm thanh, sự biến đổi tín hiệu AC tạo ra tiếng ồn không thể chấp nhận được.
• Một số thành phần có thể không đặt lại hoặc hoạt động không bình thường ngay cả khi chúng tồn tại trong nửa chu kỳ âm.
• Bộ vi điều khiển và bộ vi xử lý trong máy tính kỹ thuật số hoạt động trên logic kỹ thuật số “1” và “0” là BẬT / TẮT. AC sẽ tạo ra rất nhiều tín hiệu BẬT / TẮT, trong đó bộ vi xử lý sẽ không thể quyết định hướng là BẬT hoặc TẮT, điều này dẫn đến hoạt động khó chịu hoặc vô ích của hệ thống.

Điều gì sẽ xảy ra khi dây AC chạm vào dây DC ?

Tất cả các kịch bản đã thảo luận ở trên sẽ xảy ra cùng một lúc. Nếu vô tình đường dây AC chạm vào đường dây DC được kết nối với các thiết bị và linh kiện định mức DC, chúng có thể bị phá hủy như  thyristor , bóng bán dẫn, điện trở , tụ điện , cuộn cảm , vi mạch, IC . Nếu mức điện áp thấp và thời lượng nhỏ, cầu chì hoặc cầu dao có thể thổi và ngắt mạch khỏi nguồn điện. Bạn có thể nhận thấy ánh sáng nhấp nháy tia lửa và khói có mùi hôi.

Phần kết luận:

Nếu bạn từng thắc mắc rằng điều gì sẽ xảy ra khi AC được kết nối với DC và ngược lại, hãy ghi nhớ định luật Murphy (bất cứ điều gì có thể sai sẽ xảy ra sai). tức là thiết bị AC sẽ không hoạt động bình thường trên DC và các thiết bị DC có thể không hoạt động tốt trên AC. Vì vậy, hãy an toàn và không bao giờ thử điều này ở nhà (tức là chạm vào đường dây AC với đường dây DC) vì các thương tích nghiêm trọng có thể xảy ra do điện giật và hỏa hoạn. Giữ an toàn. Nếu không có thiết bị bảo vệ thích hợp được lắp đặt trên hệ thống, điều này có thể làm hỏng cả thiết bị và thành phần định mức AC và DC.