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Transformers di poteresvolgere un ruolo cruciale nel campo della trasmissione di potenza e dell'alimentazione dell'attrezzatura. Gli utenti osservanti possono notare che i trasformatori di potenza sono sempre "abbinati" a corrente alternata （AC） e raramente interagiscono con la corrente continua （DC）. Quale logica tecnica sta dietro questo fenomeno?
Il principio operativo core dei trasformatori di potenza si basa sull'induzione elettromagnetica. Sono costituiti principalmente da un nucleo di ferro （o nucleo magnetico） e bobine primarie e secondarie. Quando l'AC passa attraverso la bobina primaria, i cambiamenti periodici nella grandezza e nella direzione della corrente generano un campo magnetico allo stesso modo periodico attorno alla bobina. Secondo la legge di Faraday di induzione elettromagnetica, il cambiamento del campo magnetico induce una forza elettromotrice nella bobina secondaria, raggiungendo così la trasformazione della tensione. Ad esempio, nella trasmissione di energia urbana, l'AC generata dalle centrali elettriche viene aumentata fino a una tensione altissima attraverso i trasformatori di step-up per ridurre le perdite di potenza durante la trasmissione a lunga distanza. Quando l'elettricità raggiunge le aree vicino agli utenti finali, i trasformatori a gradino vengono utilizzati per ridurre la tensione ai livelli adatti per applicazioni residenziali e industriali.
DC, d'altra parte, mantiene una direzione e una grandezza di corrente costante. Quando la DC viene applicata alla bobina primaria di un trasformatore di potenza, può solo generare un campo magnetico stabile e immutabile. Tuttavia, un campo magnetico stabile non può indurre una forza elettromotrice nella bobina secondaria, rendendo impossibile la conversione della tensione. Inoltre, la DC costante può causare saturi il nucleo di ferro del trasformatore. Una volta che il core si satura, l'induttanza del trasformatore diminuisce bruscamente, la corrente magnetizzante aumenta in modo significativo e, in definitiva, il trasformatore si surriscalda gravemente, bruciando potenzialmente le bobine e danneggiando l'attrezzatura. C'è stato un caso in cui una fabbrica collegava erroneamente una sorgente di alimentazione DC a un trasformatore. Nel giro di pochi minuti, il trasformatore fumava a causa del surriscaldamento e doveva essere sostituito con urgenza, con conseguenti elevati costi di manutenzione e interrompendo la normale produzione.
Naturalmente, in alcune applicazioni speciali, sebbene possa sembrare che il trasformatore stia gestendo DC, in effetti, un circuito di inverter viene utilizzato per convertire prima la DC in AC, quindi il trasformatore viene impiegato per la trasformazione di tensione. Ad esempio, nei sistemi di generazione di energia solare fotovoltaica, il DC generato dai pannelli solari deve essere convertito in AC da un inverter prima che possa essere aumentato o giù da un trasformatore e integrato nella griglia di alimentazione CA.
Con il continuo sviluppo della tecnologia di potere, sebbeneTransformers di potereAttualmente rimangono prevalentemente compatibili con AC, gli scienziati stanno esplorando nuove tecnologie e materiali per sfondare i limiti tradizionali e consentire ai trasformatori di operare in modo efficiente in ambienti DC. Tuttavia, al momento, una profonda comprensione della stretta relazione tra trasformatori di potenza e AC non solo aiuta gli ingegneri a ottimizzare i progetti del sistema di alimentazione, ma aiuta anche gli utenti ordinari nell'uso corretto delle apparecchiature elettriche, evitando potenziali pericoli per la sicurezza e perdite economiche causate da un funzionamento errata.
