لماذا تستخدم محولات الطاقة فقط التيار بالتناوب

محولات الطاقةتلعب دورًا حاسمًا في مجال نقل الطاقة وإمدادات الطاقة المعدات. قد يلاحظ المستخدمون الملاحظون أن محولات الطاقة "يقترن" دائمًا بمتناوبة （AC） ونادراً ما يتفاعلون مع التيار المباشر （DC）. ما هو المنطق التقني الذي يكمن وراء هذه الظاهرة؟

يعتمد مبدأ التشغيل الأساسي لمحولات الطاقة على الحث الكهرومغناطيسي. وهي تتكون بشكل أساسي من نواة حديدية （أو جوهر مغناطيسي） والملفات الأولية والثانوية. عندما يمر التيار المتردد عبر الملف الأساسي ، فإن التغييرات الدورية في حجم واتجاه التيار تولد مجالًا مغناطيسيًا دوريًا مشابهًا حول الملف. وفقًا لقانون فاراداي للتحريض الكهرومغناطيسي ، فإن المجال المغناطيسي المتغير يحث على قوة كهربائية في الملف الثانوي ، وبالتالي تحقيق تحول الجهد. على سبيل المثال ، في انتقال الطاقة في المناطق الحضرية ، صعدت التيار المتردد الذي تم إنشاؤه بواسطة محطات الطاقة إلى الجهد العالي للغاية من خلال محولات التدريج لتقليل فقدان الطاقة أثناء انتقال المسافات الطويلة. عندما تصل الكهرباء إلى مناطق بالقرب من المستخدمين النهائيين ، يتم استخدام المحولات التي تدور حولها لخفض الجهد إلى مستويات مناسبة للتطبيقات السكنية والصناعية.

العاصمة ، من ناحية أخرى ، يحافظ على اتجاه وحجم تيار ثابت. عندما يتم تطبيق DC على الملف الأساسي لمحول الطاقة ، يمكنه فقط توليد مجال مغناطيسي مستقر وغير متغير. ومع ذلك ، لا يمكن للحقل المغناطيسي المستقر أن يحفز قوة القدرة الكهرومتر في الملف الثانوي ، مما يجعل تحويل الجهد مستحيلًا. علاوة على ذلك ، قد يتسبب DC المستمر في تشبع قلب الحديد للمحول. بمجرد أن يشبع النواة ، ينخفض الحث في المحول بشكل حاد ، يزداد التيار المغنطيسي بشكل كبير ، وفي النهاية ، يسخن المحول بشدة ، مما يحترق لفائف وإلحاق إتلاف المعدات. كانت هناك حالة حيث قام المصنع بتوصيل مصدر طاقة التيار المستمر عن طريق الخطأ بمحول. في غضون بضع دقائق فقط ، يدخن المحول بسبب ارتفاع درجة الحرارة ويجب استبداله بشكل عاجل ، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الصيانة وتعطيل الإنتاج الطبيعي.

بالطبع ، في بعض التطبيقات الخاصة ، على الرغم من أنه قد يبدو أن المحول يتعامل مع DC ، في الواقع ، يتم استخدام دائرة العاكس لتحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد أولاً ، ثم يتم استخدام المحول لتحويل الجهد. على سبيل المثال ، في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية ، يجب تحويل التيار المستمر الذي تم إنشاؤه بواسطة الألواح الشمسية إلى التيار المتردد بواسطة العاكس قبل أن يتم تصاعده أو لأسفل بواسطة محول ودمج في شبكة طاقة التيار المتردد.

مع التطوير المستمر لتكنولوجيا الطاقة ، على الرغم من ذلكمحولات الطاقةتظل حاليًا متوافقة في الغالب مع AC ، ويقوم العلماء باستكشاف تقنيات ومواد جديدة لاختراق القيود التقليدية وتمكين المحولات من العمل بكفاءة في بيئات DC. ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، فإن الفهم العميق للعلاقة الوثيقة بين محولات الطاقة و AC لا يساعد المهندسين على تحسين تصميمات نظام الطاقة فحسب ، بل يساعد أيضًا المستخدمين العاديين في استخدام المعدات الكهربائية بشكل صحيح ، وتجنب مخاطر السلامة المحتملة والخسائر الاقتصادية الناجمة عن التشغيل غير الصحيحة.