Есть ли двойной трансформер?

На самом деле, это обычное дело.

В этом есть двойственность. Когда у вас есть устройства с общей обмоткой и магнитным потоком (магнитный «ток»), это идеально подходит для устройств с общим электрическим проводником. Хорошая картинка из википедии :

2

Вы также можете взглянуть на « Магнитные цепи ». Вы можете начать изучать некоторые забавные термины, когда подробно изучите эти понятия, такие как « Магнитная емкость », кажется, что мой поток действительно имеет емкость.

Способ, которым вы можете определить, сколько энергии проходит через трансформатор, можно разбить на магнитную цепь, которая работает точно так же, как электрическая цепь с другими единицами измерения. Магнитные цепи — это аналог электрических цепей , с которыми намного проще работать по многим причинам.

Думайте об этом как об источнике напряжения или источнике тока. Они являются прямыми аналогами, но когда вы создаете источник напряжения, это чертовски проще, чем источник тока.

Примечание

Магнитный поток распределяется в сердечнике из-за того, что магнитный поток перпендикулярен проводу, проблема с электрическим потоком заключается в том, что он направлен между двумя поверхностями, а не зацикливается. Если бы он зацикливался вокруг диэлектрика, он бы выполнил свою работу.

По отношению к конденсатору внутри другого

ЕСЛИ меньший становится больше, он в конечном итоге будет действовать как два разделительных конденсатора с последовательным резистором между ними, когда он станет меньше, общее электрическое поле будет минимальным, но вы можете поместить туда большое большое электронное поле, а не почти эффективен как трансформатор.

Начну с того, что точно не знаю. Тем не менее, я склонен сказать нет. Трансформаторы не являются «элементарными» электрическими компонентами. Конденсаторы и катушки индуктивности (и резисторы в этом отношении) являются фундаментальными (сложными) устройствами импеданса.

Трансформатор представляет собой композицию из двух катушек индуктивности. Как вы заметили, он преобразует энергию по принципу магнитной индуктивности. В частности, он работает на основе пространственного побочного эффекта тока, протекающего через катушку (т.е. связи изменяющихся во времени силовых линий магнитного поля). Все «действие» в конденсаторе, так сказать, ограничено тем, что происходит между пластинами.

Самое близкое, что я могу придумать к двойной аналогии того, что происходит в трансформаторе, - это идея емкостной связи, которая вызывает «перекрестные помехи» между соседними дорожками в высокоскоростных сигнальных шинах...

да, вы можете по крайней мере уйти вниз, вы можете использовать конденсаторы точно так же, как резистивный мост - соедините два последовательно, скажем, в соотношении 10: 1 (10 нФ и 1 нФ) на 110 В переменного тока и измерьте переменное напряжение на 10 нФ - вы будете см. примерно 11 В переменного тока - это довольно неэффективный способ сделать более низкое напряжение - но это дешевый способ, если вам нужен только мА или около того - но чем больше энергии вам нужно использовать (вам нужны большие конденсаторы), тем более неэффективным он становится ( как резистивный делитель)

Мое представление о дуале — это дипольная антенна , или, шире говоря, любые антенны.

Я вижу основную трудность в поиске дуала в том, что силовые линии магнитного поля всегда замкнуты, а силовые линии электрического поля — нет. Это означает, что в то время как индуктор сам по себе является автономной системой и не должен излучать энергию, якорь конденсатора всегда будет «искать свою пару» и излучать в большей или меньшей степени. Иными словами, если у вас есть провод и подается (высокочастотный) ток, очень вероятно, что ток действительно будет присутствовать, даже если цепь не замкнута. То, где именно находится обратный путь, зависит от того, какой большой кусок проводника у вас есть поблизости (например, картотека, сантехника и т. д.). Можно определить взаимное сопротивление , очень похоже на то, как определяется взаимная индуктивность между катушками в трансформаторе.

Трансформатор бывает электрический и магнитный. Он не строго магнитный, поэтому нет смысла просить электрический дуал! Вместо этого мы можем спросить, что такое трансформатороподобное устройство, в котором магнетизм и электричество меняются местами. Я даю тебе:

Изменяющееся магнитное поле, поступающее через первичный сердечник, индуцирует ток в катушке, который индуцирует изменяющееся магнитное поле во вторичном сердечнике.

Теперь есть еще одна двойственность, между током и напряжением. В этом смысле у трансформатора нет двойного, потому что он фактически изменяет импеданс. Мы могли бы спросить, что это за устройство, которое рассматривает проводимость как импеданс (эти два являются двойными). Но на самом деле это только сам трансформатор, только с обратным соотношением обмоток. Другими словами, устройство, повышающее импеданс на два, и устройство, повышающее проводимость на два, являются одним и тем же трансформатором, только используемым в противоположном направлении.

Хорошо, я гонялся за этим в своей голове уже несколько месяцев. Я построил пару прототипов в качестве упражнения в понимании задействованных полей. Наконец-то у меня есть ответ, которому я могу поверить.

Скажем, у вас есть исходная концепция, конденсатор внутри конденсатора. Сравните это с этим:

Я бы сказал, что эта схема идентична нашей схеме с четырьмя пластинами. Каждая из внутренних пластин нашего пакета из четырех пластин по-прежнему является проводником с большой площадью поверхности и большой емкостью по отношению к пластинам с обеих сторон. Мы нарисовали их как две отдельные пластины без импеданса между ними, но электрически это ничего не меняет. Теперь схема выглядит более знакомой. Это действительно всего три конденсатора. А тот, что на вторичной обмотке, действительно ничего не добавляет, он просто создает делитель напряжения. Вы все равно получите это, когда прикрепите нагрузку.

Это имеет некоторые очень похожие свойства на трансформатор. DC не может перейти от первичного к вторичному, но AC может. Это делает систему гальванически развязанной. Однако это не обязательно делает его изолированным для практических целей! Если вы поместите переменный ток между первичной и вторичной обмотками идеального трансформатора, ничего не произойдет. Если вы поместите переменный ток между первичной и вторичной обмотками этой цепи, вы получите большой ток. Таким образом, это не пройдёт испытание на переменном токе, и синфазный шум с одной стороны благополучно передастся на другую.

Если это не проблема для приложения, у этого могут быть некоторые преимущества по сравнению с магнитным трансформатором. Во-первых, вы можете передавать больше мощности на более высоких частотах, что несколько противоположно трансформатору. (Конечно, в зависимости от трансформатора.) Нет никаких неясностей в отношении материалов и геометрии сердечника, с которыми нужно иметь дело. Я подозреваю, что он более эффективен, чем трансформатор, хотя у меня нет данных, подтверждающих это. Вместо вихревых токов, потерь на гистерезис и потерь в обмотках все, что у нас есть, это потери ESR в конденсаторах, которые, как я ожидаю, будут намного ниже. И это безопасно для постоянного тока! Если вы поставите постоянный ток на трансформатор, сердечник насытится, и вы, вероятно, что-то сломаете. Поставьте DC на это, и абсолютно ничего не произойдет.

Теперь, почему мы не можем подойти, если это действительно двойной трансформер? Потому что электрические поля и магнитные поля имеют некоторые фундаментальные асимметрии. Электрическое поле начинается с положительного заряда и заканчивается с отрицательным зарядом. Вы не можете подвергать проводник воздействию электрического поля другого проводника; электрическое поле конденсатора по определению включает в себя два проводника, и если вы попытаетесь ввести третий, он просто сдвинет некоторые точки подключения. (Версия из мультфильма, я не физик.) Но магнитное поле всегда заканчивается там, где оно начинается, поэтому одиночный проводник может иметь магнитное поле, которому может подвергаться вторичный провод с различной геометрией.

Другими словами, это потому, что электрические поля униполярны, и каждый их конец находится на отдельной частице. Магнитные поля диполярны, начинаются и заканчиваются на противоположных полюсах одного и того же магнита, образуя петли. Так забавно, что комментарий @JustJeff был инвертирован! Нам действительно нужен электрический диполь, а не магнитный монополь!

Если трансформатор представляет собой два проводника, разделяющих магнитное поле, его двойник будет состоять из двух проводников, разделяющих электрическое поле. Другими словами, сдвоенный трансформатор представляет собой пару конденсаторов.

Да, есть. Это «волновод с щелевой связью». Хотя это не так чисто, как просто 2 связанных конденсатора, но оно почти на 100% основано на емкости и включает в себя внутреннюю индуктивность, магнитный воздушный сердечник и большее количество проводников.

Ответит ли Уильям Бити на ваш вопрос в «Прямоугольной цепи или электронике переменного тока для инопланетных разумов» ?

Трансформатор часто изображают в виде катушки медного провода слева, катушки медного провода справа и ферритового кольца посередине, проходящего через центр каждого.

В этой статье предлагается возможность ферритовой «катушки» слева, ферритовой «катушки» справа и медного кольца посередине, проходящего через центр каждой из них.

Основная беда в том, что катушки индуктивности включают в себя « многосвязное пространство ».." В чисто электростатических электронных полях, если заряд движется из точки А в точку В, он всегда пересекает один и тот же перепад потенциала, независимо от того, какой сумасшедший путь он может выбрать. Но с добавлением к смеси изменяющихся b-полей, если заряд, путешествуя от А к В, должен сделать один, два, три круга, которые охватывают изменяющийся магнитный поток, затем заряд проходит 1х, 2х или 3х падение потенциала.Если он не проходит через «односвязное пространство», путь, по которому он движется, может повлиять на Таким образом, с точки зрения напряжения, если вы движетесь по кругу, вы никогда не вернетесь к исходной точке, а если вы будете ходить по кругу несколько раз, вы в конечном итоге будете все дальше и дальше от места, с которого начали (и, следовательно, если вы просуньте руку через катушку с быстро нарастающим током, с другой стороны выйдет ПРИНЦИПИАЛЬНО ДРУГАЯ РУКА!)

Если бы у нас были проводники «магнетизма», набитые подвижными магнитными монополями, то катушка, намотанная из такого проводника, была бы намного лучше Dual обычной катушки.

Вот недвойственный дуал. Сделайте конденсатор с очень длинным диэлектриком, например, стержнем PZT, соединяющим две пластины. Теперь согните стержень и закрутите его, чтобы получилась спираль. (Или, возможно, отлили его, а затем прокалили, чтобы он затвердел.) Подайте переменный ток на пластины конденсатора, которые вы прикрепили к концам диэлектрического стержня. Крысы, он просто генерирует магнитное поле, как и любая катушка, хотя "катушка" является изолятором. Хм. Хотя не совсем зря. Вероятно, мы могли бы соединить подобные керамические стержни с трансформатором неоновой вывески, а затем прыгнуть по дуге между их концами. Может плохо работать на частоте 60 Гц, поэтому используйте один из этих твердотельных неоновых драйверов на 30 кГц.

Конденсатор, сконфигурированный как фильтр верхних частот, передает информацию (и энергию) через зазор с помощью электрического поля.

В этом контексте стоит отметить, что обычный «конденсатор», который вы ставите на плату, имеет два полюса, но в этом расположении нет ничего необходимого. Свободно болтающийся в космосе проводник имеет (небольшую!) емкость и является конденсатором.

Я не знаю, является ли описанная выше модель с тремя конденсаторами аналогом концепции с четырьмя пластинами. (Что-то, над чем я ломал голову последние 5 лет или около того, не имея возможности провести какое-либо всестороннее экспериментальное исследование.)

Я хотел бы предложить, чтобы емкостной эффект окружал внутренние пластины, чтобы гарантировать, что заряд на вторичной обмотке (C1 на исходной схеме с 4 пластинами) равен заряду на первичной обмотке. На эту проблему с двойником указывалось выше с упоминанием «многосвязного пространства» в отношении магнитной связи катушек трансформатора. Здесь нам нужна электростатическая связь. (Я бросаюсь словами, но надеюсь, вы поняли, что я имею в виду.)

Когда это достигается (при условии, что частота источника питания высока, чтобы обеспечить низкие реактивные сопротивления для двух конденсаторов), мы можем сказать, что если Q = CV и Q1 = Q2, то

C1V1 = C2V2, и у вас есть что-то, что является двойным рационом поворотов для трансформеров.

Индуктивные трансформаторы, как известно, лучше работают на низких частотах. Трансформация — и передача энергии посредством электростатики — будет лучше на высокой частоте, как предполагает двойственность.

Поскольку преобразование основано на постоянном высокочастотном обмене зарядом, вы могли бы назвать его «конденсатор потока», за исключением того, что я думаю, что это имя занято! :)

Мой адрес электронной почты: jeffrey.stokes@tafensw.edu.au. Я приглашаю к дальнейшему обсуждению этой идеи.

Поздняя правка... Если вы хотите повысить напряжение, вам просто нужно сделать емкость первичной обмотки намного выше, чем емкость вторичной. Сделать первичную обмотку внутренней парой пластин было бы проще всего, так как диэлектрическое расстояние, естественно, больше. Если действительно C1V1 = C2V2, как подсказали мне мои мысленные эксперименты, то в первичной обмотке у нас будет более высокая емкость и более низкое напряжение. Во вторичной обмотке у нас будет более низкая емкость и более высокое напряжение.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Я разработал эксперимент, используя тонкий алюминиевый лист, пластиковую пленку и нейлоновые винты, чтобы скрепить практичное устройство с 4 пластинами. Электрическое соединение будет выполнено на краю каждой пластины. Я буду использовать источник питания 100 кГц и нагрузку 1 кОм. Я опубликую свои результаты здесь и включу изображения волн, а также среднеквадратичные значения входного и выходного тока. Я урежу вдвое частоту и проверю "сцепление". Кроме того, я уменьшу емкость внешней пары, вставив дополнительные слои пленки, и определю, повлияет ли это на увеличение выходного напряжения, как я предсказываю.