Whatsapp
Μετασχηματιστές ισχύοςΔιαδραματίζετε κρίσιμο ρόλο στον τομέα της παροχής ρεύματος μετάδοσης και εξοπλισμού. Οι χρήστες παρατηρητών ενδέχεται να παρατηρήσουν ότι οι μετασχηματιστές ισχύος είναι πάντα "ζευγαρωμένοι" με εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) και σπάνια αλληλεπιδρούν με το άμεσο ρεύμα (DC). Ποια τεχνική λογική βρίσκεται πίσω από αυτό το φαινόμενο;
Η βασική αρχή λειτουργίας των μετασχηματιστών ισχύος βασίζεται στην ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Αποτελούνται κυρίως από έναν πυρήνα σιδήρου (ή μαγνητικό πυρήνα) και πρωτογενή και δευτερογενή πηνία. Όταν το AC διέρχεται από το πρωτογενές πηνίο, οι περιοδικές αλλαγές στο μέγεθος και την κατεύθυνση του ρεύματος δημιουργούν ένα παρόμοιο περιοδικό μαγνητικό πεδίο γύρω από το πηνίο. Σύμφωνα με τον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday, το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί μια ηλεκτρομορφική δύναμη στο δευτερεύον πηνίο, επιτυγχάνοντας έτσι μετασχηματισμό τάσης. Για παράδειγμα, στην αστική μετάδοση ισχύος, το AC που παράγεται από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ενισχύεται σε εξαιρετικά υψηλή τάση μέσω μετασχηματιστών βήμα προς τα πάνω για να μειώσουν τις απώλειες ισχύος κατά τη διάρκεια της μετάδοσης μεγάλων αποστάσεων. Όταν η ηλεκτρική ενέργεια φτάσει σε περιοχές κοντά στους τελικούς χρήστες, οι μετασχηματιστές βημάτων χρησιμοποιούνται για να μειώσουν την τάση σε επίπεδα κατάλληλα για οικιστικές και βιομηχανικές εφαρμογές.
Το DC, από την άλλη πλευρά, διατηρεί μια σταθερή κατεύθυνση και μέγεθος ρεύματος. Όταν το DC εφαρμόζεται στο πρωτεύον πηνίο ενός μετασχηματιστή ισχύος, μπορεί να παράγει μόνο ένα σταθερό, αμετάβλητο μαγνητικό πεδίο. Ωστόσο, ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο δεν μπορεί να προκαλέσει μια ηλεκτρομαγνητική δύναμη στο δευτερεύον πηνίο, καθιστώντας αδύνατη τη μετατροπή τάσης. Επιπλέον, η σταθερή DC μπορεί να προκαλέσει τον πυρήνα του σιδήρου του μετασχηματιστή να κορεστεί. Μόλις ο πυρήνας κορεσμένος, η επαγωγή του μετασχηματιστή πέφτει απότομα, το μαγνητιστικό ρεύμα αυξάνεται σημαντικά και τελικά ο μετασχηματιστής υπερθερμαίνεται σοβαρά, ενδεχομένως καύση των πηνίων και καταστρέφοντας τον εξοπλισμό. Υπήρχε μια περίπτωση όπου ένα εργοστάσιο έσφαλε λανθασμένα μια πηγή ισχύος DC σε έναν μετασχηματιστή. Μέσα σε λίγα λεπτά, ο μετασχηματιστής καπνίζει λόγω υπερθέρμανσης και έπρεπε να αντικατασταθεί επειγόντως, με αποτέλεσμα το υψηλό κόστος συντήρησης και διαταράσσει την κανονική παραγωγή.
Φυσικά, σε ορισμένες ειδικές εφαρμογές, αν και μπορεί να φαίνεται ότι ο μετασχηματιστής χειρίζεται το DC, στην πραγματικότητα, ένα κύκλωμα μετατροπέα χρησιμοποιείται για να μετατρέψει το DC σε AC πρώτα και στη συνέχεια ο μετασχηματιστής χρησιμοποιείται για μετασχηματισμό τάσης. Για παράδειγμα, σε συστήματα ηλιακής φωτοβολταϊκής παραγωγής ενέργειας, το DC που παράγεται από ηλιακούς συλλέκτες πρέπει να μετατραπεί σε AC από έναν μετατροπέα προτού να μπορεί να εντοπιστεί προς τα πάνω ή κάτω από έναν μετασχηματιστή και να ενσωματωθεί στο δίκτυο AC.
Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας ισχύος, αν καιΜετασχηματιστές ισχύοςΕπί του παρόντος, παραμένουν κυρίως συμβατά με το AC, οι επιστήμονες διερευνούν νέες τεχνολογίες και υλικά για να διασπάσουν τους παραδοσιακούς περιορισμούς και να επιτρέψουν στους μετασχηματιστές να λειτουργούν αποτελεσματικά σε περιβάλλοντα DC. Ωστόσο, επί του παρόντος, η βαθιά κατανόηση της στενής σχέσης μεταξύ των μετασχηματιστών ισχύος και του AC όχι μόνο βοηθά τους μηχανικούς να βελτιστοποιήσουν τα σχέδια του συστήματος ισχύος, αλλά βοηθούν επίσης τους απλούς χρήστες στη χρήση του ηλεκτρικού εξοπλισμού σωστά, αποφεύγοντας πιθανούς κινδύνους ασφαλείας και οικονομικές απώλειες που προκαλούνται από λανθασμένη λειτουργία.
