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Transformadores de energiadesempenhar um papel crucial no campo da transmissão de energia e da fonte de alimentação do equipamento. Os usuários observadores podem notar que os transformadores de energia são sempre "emparelhados" com a corrente alternada （AC） e raramente interagem com a corrente direta （DC）. Que lógica técnica está por trás desse fenômeno?
O principal princípio operacional dos transformadores de energia é baseado na indução eletromagnética. Eles consistem principalmente em um núcleo de ferro （ou núcleo magnético) e bobinas primárias e secundárias. Quando o AC passa pela bobina primária, as alterações periódicas na magnitude e na direção da corrente geram um campo magnético igualmente periódico ao redor da bobina. De acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, a mudança do campo magnético induz uma força eletromotiva na bobina secundária, alcançando assim a transformação de tensão. Por exemplo, na transmissão de energia urbana, o CA gerado pelas usinas é intensificado até a tensão ultra-alta através de transformadores de avanço para reduzir as perdas de energia durante a transmissão de longa distância. Quando a eletricidade atinge áreas próximas aos usuários finais, os transformadores de redução são usados para diminuir a tensão para níveis adequados para aplicações residenciais e industriais.
DC, por outro lado, mantém uma direção e magnitude de corrente constante. Quando CC é aplicado à bobina primária de um transformador de potência, ele pode gerar apenas um campo magnético estável e imutável. No entanto, um campo magnético estável não pode induzir uma força eletromotiva na bobina secundária, impossibilitando a conversão de tensão. Além disso, DC constante pode fazer com que o núcleo de ferro do transformador sature. Uma vez que o núcleo satura, a indutância do transformador cai acentuadamente, a corrente de magnetização aumenta significativamente e, finalmente, o transformador supera -se severamente, potencialmente queimando as bobinas e danificando o equipamento. Houve um caso em que uma fábrica conectou erroneamente uma fonte de energia CC a um transformador. Em apenas alguns minutos, o transformador fumou devido ao superaquecimento e teve que ser substituído com urgência, resultando em altos custos de manutenção e interrompendo a produção normal.
Obviamente, em algumas aplicações especiais, embora possa parecer que o transformador está lidando com DC, de fato, um circuito de inversor é usado para converter o CC em CA primeiro e, em seguida, o transformador é empregado para transformação de tensão. Por exemplo, em sistemas solares de geração de energia fotovoltaica, o DC gerado por painéis solares precisa ser convertido em CA por um inversor antes que ele possa ser intensificado ou descendo por um transformador e integrado à rede de energia CA.
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de energia, emboraTransformadores de energiaAtualmente, permanecem predominantemente compatíveis com a CA, os cientistas estão explorando novas tecnologias e materiais para romper as limitações tradicionais e permitir que os transformadores operem com eficiência em ambientes DC. No entanto, atualmente, uma profunda compreensão da estreita relação entre transformadores de energia e AC não apenas ajuda os engenheiros a otimizar os projetos do sistema de energia, mas também auxilia os usuários comuns a usar o equipamento elétrico corretamente, evitando riscos potenciais de segurança e perdas econômicas causadas por operação incorreta.
