هل تعمل المحولات بالتيار المباشر؟

لماذا يحتاج المحول للتيار المتردد

يقوم المحول بنقل الطاقة بين اللفات عن طريق التدفق المغناطيسي الذي يتغير مع مرور الوقت. يتم إنتاج هذا التدفق المتغير بمرور الوقت عندما يرى الملف الأولي جهدًا متغيرًا (متناوبًا). مع التيار المباشر الثابت (DC)، يصل التدفق إلى قيمة ثابتة ولا يوجد تدفق متغير لحث الجهد في المرحلة الثانوية، لذلك يتوقف المحول عن نقل الطاقة بالطريقة المقصودة.

ماذا يحدث إذا قمت بتطبيق DC على محول أساسي

إذا قمت بتوصيل التيار المباشر بالمحول الأساسي، فإن قلب المحول يتمغنط بسرعة إلى تدفق شبه ثابت يحدده سعة التيار المستمر ومنحنى مغنطة القلب. عند تلك النقطة:

• لا يظهر أي جهد تيار متردد مستحث على المرحلة الثانوية بعد أن ينحسر العابر.
• أثناء اللحظة التي يتم فيها تطبيق التيار المستمر أو إزالته، هناك تغير عابر (تغير سريع) يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع في المرحلة الثانوية - وهذا قصير وغير قابل للاستخدام لتوصيل الطاقة بشكل ثابت.
• خطر التشبع: يؤدي انحياز التيار المستمر إلى دفع القلب نحو التشبع، مما يتسبب في حدوث تيارات ممغنطة كبيرة تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الملف وقد تؤدي إلى تفجير الصمامات أو إتلاف عزل الملف.

التجارب العملية وتحذيرات الاختبار

إذا كنت تريد مراقبة تأثيرات التيار المباشر بأمان، فاتبع الاختبارات الخاضعة للرقابة وممارسات الحماية. لا تقم أبدًا بتوصيل محول أساسي غير محمي مباشرةً بمصدر جهد متوقعًا سلوك التيار المتردد.

إعداد اختبار آمن

استخدم مصدر تيار مستمر قابل للتعديل بجهد منخفض، ومقاوم متسلسل للتيار أو منصهر عالي القيمة، وأميتر. قم بتطبيق التيار المستمر بزيادات صغيرة أثناء مراقبة تيار الملف ودرجة الحرارة الأساسية. توقف فورًا إذا ارتفع التيار بسرعة أو ارتفعت درجة الحرارة.

ما يجب قياسه

تتبع ما يلي: تيار العاصمة الأساسي (للكشف عن التشبع)، وأي ارتفاعات قصيرة في الجهد على المرحلة الثانوية أثناء التبديل، ودرجة حرارة الملف بعد فترة، وحالة العزل بعد الاختبار.

عند استخدام مصادر تشبه التيار المستمر مع المحولات (حالات شائعة في العالم الحقيقي)

هناك العديد من المواقف العملية حيث يتفاعل التيار المستمر أو التيار المستمر النبضي مع المحولات - فهم ذلك يوضح ما هو ممكن وما هو غير ممكن.

• تغذية التيار المتردد المصحح للمحول: يجب أن يرى المحول تدفقًا متناوبًا. إذا قمت بتصحيح التيار المتردد وقمت بتغذية التيار المباشر النقي إلى المكون الأساسي (لا يوجد مكون تيار متردد)، فلن يعمل. إذا كان شكل الموجة المصححة لا يزال يحتوي على مكون متناوب مهم (على سبيل المثال، نصف موجة بدون ترشيح ثقيل) فإن المحول سوف يواجه تغيرات في التدفق ويمكن أن ينتج مخرجات، ولكن مع تشويه وتسخين.
• الإختناقات والمحاثات ذات انحياز للتيار المستمر: تحمل المحاثات (المشابهة للمحولات أحادية الملف) انحيازًا للتيار المستمر في العديد من الدوائر (تنعيم الإختناقات). يقوم المصممون بحساب التيار المستمر عن طريق اختيار المواد الأساسية والفجوات الهوائية لمنع التشبع.
• إمدادات وضع التبديل: تقوم بتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد عالي التردد (عن طريق تحويل الترانزستورات) قبل استخدام محول صغير عالي التردد. لا يرى المحول تيارًا مستمرًا ثابتًا أبدًا، بل يرى التيار المتردد المولد عمدًا.

البدائل والحلول لنقل الطاقة DC

إذا كان يجب عليك نقل الطاقة لنظام يعتمد على التيار المستمر، فاستخدم البدائل المناسبة بدلاً من محول تردد الخط المتصل بالتيار المستمر.

• محولات التيار المستمر – التيار المباشر: استخدم محولات التحويل المصممة لتحويل جهد تيار مستمر إلى آخر مع خيارات العزل الجلفاني (الارتداد المعزول، المحولات الأمامية) التي تستخدم محولات مدفوعة بأشكال موجية عالية التردد.
• استخدم المحولات الدوارة أو مجموعات مولدات المحركات لتلبية الاحتياجات القديمة حيث يجب إنشاء مصدر تيار متردد من التيار المستمر (نادر وضخم).
• بالنسبة لاقتران الإشارة مع إزاحة التيار المستمر، استخدم مكثفات الاقتران أو أدوات التوصيل الضوئية بدلاً من الاعتماد على المحولات لتمرير مكونات التيار المستمر.

مرجع سريع: سلوك التيار المتردد مقابل التيار المستمر في المحولات

نصائح التصميم وقائمة التحقق من السلامة

• لا تتوقع أبدًا أن يقوم محول الطاقة بتوفير طاقة ثابتة عند تغذيته بواسطة تيار مستمر ثابت؛ تحمل الضرر ما لم يكن مصممًا خصيصًا لتحيز التيار المستمر.
• إذا كانت الدائرة تحتوي على مكونات التيار المستمر والتيار المتردد، فتأكد من أن تصميم قلب المحول والملف يمكن أن يتحمل انحياز التيار المستمر أو يتضمن مكثفات اقتران لمنع التيار المستمر.
• لتحويل التيار المستمر المعزول، اختر طوبولوجيا تبديل التيار المستمر-التيار المستمر باستخدام محول مدفوع بأشكال موجية عالية التردد يتم التحكم فيها.
• قم دائمًا بإضافة حماية التدفق/التيار الزائد والمراقبة الحرارية عند تجربة استخدام المحولات غير التقليدية.

الاستنتاج والوجبات الرئيسية

يتطلب المحول التقليدي تدفقًا متغيرًا حتى يعمل، لكن التيار المستمر الثابت لا يوفر ذلك. يؤدي استخدام التيار المستمر على المحول الأساسي إلى التشبع والتسخين وعدم وجود جهد ثانوي ثابت. بالنسبة للأنظمة التي تبدأ بـ DC، استخدم المحولات التي تقوم بتوليف التيار المتردد لمحول أو استخدم طبولوجيا محول DC-DC المصممة للعزل. اتبع إجراءات الاختبار الآمنة وقم بالتصميم بشكل متحفظ عند وجود انحياز للتيار المباشر.