Трансформаторы-это электрические устройства, которые полагаются на принципы электромагнитной индукции для передачи энергии между двумя или более катушками. Основная работа трансформатора включает переменный ток (AC). Есть несколько причин, по которым трансформаторы не работают хорошо или вообще не работают с постоянным током (DC):
Принцип электромагнитной индукции: трансформаторы работают по принципу электромагнитной индукции, где изменяющееся магнитное поле индуцирует напряжение в соседней катушке. В переменном токе ток меняет направление, вызывая изменение магнитного поля. Однако в постоянном токе ток течет в одном направлении непрерывно, что приводит к постоянному магнитному полю. Без изменения магнитного поля во вторичной катушке нет индукции напряжения, и трансформатор не работает должным образом.
Магнитное насыщение: Трансформаторы предназначены для работы с различными магнитными полями. В случае постоянного тока магнитное поле может насыщать сердечник трансформатора. Когда сердечник насыщается, он теряет способность эффективно индуцировать напряжение, а эффективность трансформатора значительно снижается.
Вихревые токи и потери гистерезиса: Трансформаторы испытывают потери из-за вихревых токов и гистерезиса в основном материале. Эти потери более выражены в DC, чем в AC. Вихревые токи-это циркулирующие токи, индуцированные в ядре, а гистерезис включает потерю энергии, поскольку намагниченность ядра постоянно меняет направление. Эти потери делают операции постоянного тока менее эффективными и могут привести к перегреву.
Проблемы проектирования трансформатора постоянного тока: проектирование трансформатора специально для работы постоянного тока требует специальных соображений, таких как использование магнитного смещения для предотвращения насыщения. Трансформаторы постоянного тока имеют тенденцию быть более сложными и менее практичными, чем их аналоги переменного тока.
Хотя трансформаторы не подходят для постоянного тока, существуют устройства, называемые преобразователями или инвертерами, которые могут преобразовывать постоянный ток в переменный и наоборот. Эти устройства позволяют использовать трансформаторы в системах, которые включают источники постоянного тока. Кроме того, современные энергосистемы в основном используют переменный ток для передачи энергии на большие расстояния из-за простоты преобразования напряжения с использованием трансформаторов и снижения потерь во время передачи.