Apakah ada dual transformator?

Kapasitor dan induktor adalah dual dari satu sama lain .

Sebuah transformator terbuat dari dua induktor, dan mentransfer daya melalui induktansi timbal balik , melalui medan dekat magnet (kan?) Juga, Anda dapat memvariasikan rasio voltase atau arus dengan mengubah rasio belokan pada inti. Anda bisa menganggap ini sebagai menyambungkan satu loop primer dengan banyak loop sekunder, dan kemudian menumpuk loop sekunder sehingga tegangan outputnya dijumlahkan.

Apakah ada dual listrik dari transformator? Sesuatu yang menggunakan kapasitansi dan mentransfer daya melalui medan dekat listrik di atas penghalang isolasi? Beberapa cara untuk memasangkan kapasitor primer tunggal dengan beberapa kapasitor sekunder dan kemudian menumpuknya untuk melakukan konversi daya dengan menjumlahkan output mereka?

Saya tahu bahwa pasokan terisolasi dapat dibangun menggunakan dua kapasitor, tapi saya tidak yakin apakah itu benar-benar dual, atau apakah ada yang setara dengan menyesuaikan rasio belokan:

sumber

Atau mungkin sesuatu yang berhubungan dengan ini?

sumber

Sebagai contoh, ada pembagi tegangan kapasitif, tetapi ini hanya mengurangi tegangan, mereka tidak dapat meningkatkannya seperti autotransformer. Ada pompa pengisian daya, tetapi pompa tersebut memerlukan elemen aktif seperti sakelar atau dioda, yang tidak ada pada trafo.

Lebih ringkas: Apakah ada cara untuk mengubah daya (1 V, 5 A pada primer ke 5 V, 1 A pada sekunder) menggunakan medan listrik alih-alih medan magnet, dan hanya komponen pasif saja? Jika tidak, mengapa tidak? (Penapisan medan listrik?)

Sebenarnya, ini adalah hal yang biasa ditanyakan.

Ada dual untuk ini. Ketika Anda memiliki perangkat yang berbagi lilitan umum dan fluks magnetis ("arus" magnetik), itu membuat dual sempurna untuk perangkat yang berbagi konduktor listrik bersama. Gambar yang bagus dari wikipedia :

2

Anda juga dapat melihat " Sirkuit Magnetik ". Anda dapat mulai mempelajari beberapa istilah yang menyenangkan ketika Anda masuk ke konsep-konsep ini secara detail, seperti " Magnetic Capacitance ," tampaknya fluks saya memang memiliki kapasitansi.

Cara Anda dapat menentukan berapa banyak energi yang melewati transformator dapat dipecah menjadi sirkuit magnetik yang berfungsi seperti sirkuit listrik dengan unit yang berbeda. Sirkuit Magnetik adalah analog dari Sirkuit Listrik , yang jauh lebih mudah digunakan karena berbagai alasan.

Anggap saja seperti sumber tegangan atau sumber arus. Mereka analog langsung, tetapi ketika Anda membangun sumber tegangan itu jauh lebih mudah daripada sumber arus.

Catatan Samping

Fluks magnetik dibagi dalam sebuah inti karena fakta bahwa fluks magnetik tegak lurus dengan kawat, masalah dengan fluks listrik adalah bahwa ia menunjuk di antara dua permukaan, tidak berputar-putar. Jika dilingkari dielektrik akan menyelesaikan pekerjaan.

Sehubungan dengan kapasitor di dalam yang lain

JIKA semakin kecil menjadi lebih besar, akhirnya akan bertindak seperti dua kapasitor kopling dengan resistor seri di antara mereka, karena semakin kecil, medan listrik keseluruhan akan minimal, tetapi Anda bisa meletakkan E-Field besar yang besar di sana, tidak hampir seefektif transformator.

Saya akan mulai dengan mengatakan saya tidak tahu pasti. Namun, saya cenderung mengatakan tidak. Transformer bukan komponen listrik "elemen". Kapasitor dan Induktor (dan Resistor dalam hal ini) adalah perangkat impedansi fundamental (kompleks).

Trafo adalah komposisi dua induktor. Seperti yang Anda catat, itu mengubah energi melalui prinsip induktansi magnetik. Secara khusus, ia beroperasi berdasarkan efek samping spasial dari arus yang mengalir melalui koil (yaitu penggandengan garis medan magnet yang bervariasi waktu). Semua "aksi" di kapasitor agak terbatas pada apa yang terjadi di antara pelat, sehingga untuk berbicara.

Hal terdekat yang dapat saya pikirkan tentang analogi ganda dengan apa yang terjadi pada transformator adalah gagasan penggandaan kapasitif yang menyebabkan "pembicaraan silang" antara jejak yang berdekatan di bus pensinyalan berkecepatan tinggi ...

ya, Anda dapat mundur setidaknya, Anda dapat menggunakan topi seperti jembatan resistif - masukkan dua seri mengatakan dalam rasio 10: 1 (10nF dan 1nf) di 110v AC dan mengukur tegangan AC di 10nF - Anda akan lihat kira-kira 11v AC - ini adalah cara yang agak tidak efisien untuk membuat tegangan yang lebih rendah - tapi itu cara yang murah jika Anda hanya membutuhkan mA atau lebih - tetapi semakin banyak energi yang Anda butuhkan untuk menyadap (Anda perlu tutup yang lebih besar) semakin tidak efisien ( seperti pembagi resistif)

Sebuah transformator adalah listrik dan magnet. Itu tidak sepenuhnya magnetis, jadi tidak masuk akal untuk meminta listrik ganda! Sebagai gantinya, kita dapat bertanya, apa itu perangkat seperti transformator di mana magnet dan tempat listrik berubah. Saya memberimu:

Medan magnet yang berubah datang melalui inti primer menginduksi aliran arus dalam koil, yang menginduksi medan magnet yang berubah dalam inti sekunder.

Sekarang ada dualitas lain, yaitu antara arus dan tegangan. Trafo tidak memiliki dual dalam arti karena itu sebenarnya mengubah impedansi. Kita bisa bertanya, apa perangkat yang memperlakukan penerimaan seperti impedansi (keduanya dual). Tapi itu hanya transformator itu sendiri, hanya dengan rasio belitan terbalik. Artinya, perangkat yang meningkatkan impedansi dua dan perangkat yang meningkatkan penerimaan dua adalah transformator yang sama, hanya digunakan dalam arah yang berlawanan.

Oke, saya sudah mengejar ini di kepala saya selama berbulan-bulan sekarang. Saya telah membangun beberapa prototipe, sebagai latihan dalam memahami bidang yang terlibat. Saya akhirnya punya jawaban yang bisa saya percayai.

Katakanlah Anda memiliki konsep asli, kapasitor di dalam kapasitor. Bandingkan dengan ini:

Saya berpendapat bahwa sirkuit ini identik dengan pengaturan empat-piring kami. Setiap pelat bagian dalam tumpukan empat-pelat kami masih merupakan konduktor dengan luas permukaan yang besar, dan kapasitansi yang besar untuk pelat-pelat tersebut di kedua sisi. Kami telah menggambar mereka sebagai dua pelat terpisah tanpa impedansi di antara mereka, tetapi itu tidak mengubah apa pun secara elektris. Sekarang sirkuit terlihat lebih akrab. Benar-benar hanya tiga kapasitor. Dan yang di sekunder tidak benar-benar menambahkan apa-apa, itu hanya menciptakan pembagi tegangan. Anda akan mendapatkannya saat Anda memasang beban.

Ini memiliki beberapa sifat yang sangat mirip dengan transformator. DC tidak dapat beralih dari primer ke sekunder, tetapi AC dapat. Ini membuat sistem terisolasi secara galvanis. Namun, ini tidak serta merta membuatnya terisolasi untuk tujuan praktis! Jika Anda menempatkan AC antara primer dan sekunder dari transformator ideal, tidak ada yang terjadi. Jika Anda menempatkan AC antara primer dan sekunder dari rangkaian ini, Anda mendapatkan banyak aliran arus. Jadi ini akan gagal pada tes hi-pot AC, dan noise mode umum di satu sisi akan mentransfer dengan senang hati ke yang lain.

Jika itu bukan masalah untuk aplikasi, mungkin ada beberapa keuntungan untuk ini daripada trafo magnetik. Untuk satu, Anda dapat mentransfer lebih banyak daya pada frekuensi yang lebih tinggi, agak kebalikan dari transformator. (Tergantung pada transformator, tentu saja.) Tidak ada ketidakjelasan bahan inti dan geometri yang harus dihadapi. Saya menduga itu lebih efisien daripada transformator, meskipun saya tidak punya data untuk menunjukkan itu. Alih-alih arus eddy, kerugian histeresis, dan kerugian berliku, yang kita miliki adalah kerugian ESR pada kapasitor, yang saya harapkan akan jauh lebih rendah. Dan DC-safe! Jika Anda meletakkan DC pada transformator, inti jenuh dan Anda mungkin merusak sesuatu. Masukan DC pada ini, dan sama sekali tidak ada yang terjadi.

Sekarang, mengapa kita tidak melangkah, jika itu benar-benar dual transformator? Karena medan listrik dan medan magnet memiliki beberapa asimetri yang mendasar. Medan listrik dimulai dengan muatan positif dan berakhir dengan muatan negatif. Anda tidak dapat mengekspos konduktor ke medan listrik konduktor lain; medan listrik kapasitor secara definitif melibatkan dua konduktor, dan jika Anda mencoba memperkenalkan yang ketiga, ia hanya memindahkan beberapa titik terminasi. (Versi kartun, saya bukan fisikawan.) Tetapi medan magnet selalu berakhir di tempat permulaannya, jadi satu konduktor dapat memiliki medan magnet yang dapat diekspos oleh sekunder dengan berbagai geometri.

Dengan kata lain, itu karena medan listrik adalah unipolar, dengan masing-masing ujung pada partikel yang terpisah. Medan magnet adalah dipolar, dimulai dan berakhir pada kutub yang berlawanan dari magnet yang sama, membentuk loop. Sangat mengherankan, komentar @JustJeff terbalik! Kami benar-benar membutuhkan dipol listrik, bukan monopole magnetik!

Jika sebuah transformator adalah dua konduktor yang berbagi medan magnet, dualnya adalah dua konduktor yang berbagi medan listrik. Dengan kata lain, dual transformator adalah sepasang kapasitor.

Ya ada. Ini adalah "Waveguide ditambah slot". Meskipun tidak semurni hanya 2 kapasitor berpasangan, tetapi kapasitansi hampir 100% berbasis, dan melibatkan induktansi yang melekat dan inti udara magnetik dan lebih banyak konduktor.

Ide saya tentang dual adalah antena dipol , atau, lebih luas lagi, antena apa pun.

Saya melihat kesulitan utama dalam menemukan dual dalam kenyataan bahwa garis-garis medan magnet selalu tertutup, sedangkan garis-garis medan listrik tidak. Ini berarti bahwa sementara induktor sendiri adalah sistem mandiri dan tidak perlu memancarkan energi, kapasitor armature akan selalu 'mencari pasangannya' dan memancarkan ke tingkat yang lebih besar atau lebih kecil. Dengan kata lain, Jika Anda memiliki kawat dan menyuntikkan arus (frekuensi tinggi), sangat mungkin bahwa arus akan benar-benar ada, bahkan jika rangkaian tidak terlihat tertutup. Persis di mana jalur pengembalian berada, tergantung pada seberapa besar konduktor yang Anda miliki di sekitarnya (mis. Lemari arsip, pipa ledeng, dll.). Dimungkinkan untuk mendefinisikan impedansi timbal balik , sangat mirip dengan induktansi timbal balik antara kumparan dalam transformator didefinisikan.

Apakah William Beaty menjawab pertanyaan Anda dalam "RIGHT ANGLE CIRCUITRY - or - AC Electronics for Alien Minds" ?

Sebuah transformator sering digambarkan sebagai gulungan kawat tembaga di sebelah kiri, gulungan kawat tembaga di sebelah kanan, dan cincin ferit di tengah melalui masing-masing pusat.

Artikel itu menunjukkan kemungkinan ferit "koil" di sebelah kiri, "koil" ferit di sebelah kanan, dan cincin tembaga di tengah melalui masing-masing tengah.

Masalah utama adalah bahwa induktor melibatkan " ruang multiply terhubung"Dengan medan elektrostatik murni, jika muatan bergerak dari titik A ke titik B, ia selalu melintasi potensi penurunan yang sama, terlepas dari jalur gila yang mungkin diperlukan. Tetapi dengan mengubah b-bidang yang ditambahkan ke dalam campuran, jika muatan yang bergerak dari A ke B harus membuat satu, dua, tiga lingkaran yang menyertakan perubahan fluks magnet, kemudian muatan melintasi potensi penurunan 1x atau 2x atau 3x.Jika tidak melewati "ruang yang terhubung sederhana," jalur yang diambil dapat memengaruhi akumulasi Jadi voltase, jika Anda berputar-putar, Anda tidak akan pernah kembali ke titik awal, dan jika Anda berputar-putar berulang kali, Anda berakhir semakin jauh dari tempat Anda mulai. (Dan karena itu, jika Anda mendorong tangan Anda melalui kumparan dengan arus yang naik cepat, TANGAN BERBEDA YANG FUNDAMENTALLY keluar dari sisi lain!)

Jika kita memiliki konduktor "magnetik" yang penuh dengan monopol magnetik seluler, maka luka koil dari konduktor seperti itu akan jauh lebih baik daripada kumparan konvensional.

Ini adalah dual non-dual. Buat kapasitor dengan dielektrik yang sangat panjang, seperti batang PZT yang menghubungkan kedua pelat. Sekarang tekuk batang dan putar untuk membentuk gelung. (Atau mungkin dilemparkan lalu dipanggang agar mengeras.) Oleskan AC ke pelat kapasitor yang telah Anda pasang di ujung batang dielektrik. Tikus, itu hanya menghasilkan medan magnet, sama seperti koil apa pun, meskipun "koil" adalah isolator. Hmm. Tapi tidak sepenuhnya sia-sia. Kita mungkin bisa menghubungkan batang keramik serupa ke transformator neon, lalu melompati busur di antara ujungnya. Mungkin tidak berfungsi dengan baik pada 60Hz, jadi gunakan salah satu driver neon solid state 30KHz tersebut.

Sebuah kapasitor dikonfigurasi sebagai filter high pass, yang mentransfer informasi (dan energi) di celah menggunakan medan listrik.

Perlu dicatat dalam konteks ini bahwa "kapasitor" biasa yang Anda letakkan di papan memiliki dua kutub, tetapi tidak ada yang perlu tentang pengaturan ini. Konduktor longgar yang nongkrong di ruang angkasa memiliki kapasitansi (kecil!) Dan merupakan kapasitor.

Saya tidak tahu apakah model tiga kapasitor di atas memang merupakan analog dari konsep empat piring. (Sesuatu yang saya bingung selama 5 tahun terakhir atau lebih tanpa kesempatan melakukan studi eksperimental yang komprehensif.)

Saya ingin mengusulkan bahwa efek kapasitif perlu mengelilingi pelat bagian dalam untuk memastikan bahwa muatan pada sekunder (C1 dalam diagram 4 pelat asli) sama dengan muatan pada primer. Masalah dengan dual ini telah ditunjukkan di atas dengan menyebutkan "ruang yang terhubung multiply" sehubungan dengan kopling magnetik dari kumparan transformator. Di sini kita perlu memiliki kopling elektrostatik. (Aku melempar kata-kata tapi aku harap kamu mengerti maksudku.)

Ketika ini tercapai (anggap frekuensi pasokan tinggi untuk memberikan reaktansi rendah untuk dua kapasitor) kita dapat mengatakan bahwa jika Q = CV, dan Q1 = Q2 maka

C1V1 = C2V2 dan Anda memiliki sesuatu yang merupakan ganda dari Rasio Pembalikan untuk Transformer.

Transformator induktif, kita tahu, lebih baik pada frekuensi rendah. Transformasi - dan transfer energi melalui elektrostatik - akan lebih baik pada frekuensi tinggi seperti yang disiratkan oleh dual.

Karena transformasi bergantung pada pertukaran biaya HF yang konstan, Anda dapat menyebutnya "Flux Capacitor" kecuali saya pikir nama itu diambil! :)

Alamat email saya adalah jeffrey.stokes@tafensw.edu.au. Saya akan mengundang diskusi lebih lanjut tentang ide ini.

Sunting terlambat ... Jika Anda ingin meningkatkan tegangan, Anda hanya perlu membuat kapasitansi primer lebih tinggi daripada sekunder. Menjadikan Pratama pasangan pelat bagian dalam akan menjadi cara termudah karena jarak dielektrik secara alami lebih besar. Jika memang C1V1 = C2V2 sebagai eksperimen pemikiran saya telah menyarankan kepada saya maka, di primer, kita akan memiliki kapasitansi yang lebih tinggi dan tegangan yang lebih rendah. Dalam Secondary kita akan memiliki kapasitansi yang lebih rendah dan tegangan yang lebih tinggi.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Saya telah menyusun percobaan menggunakan lembaran aluminium tipis, film plastik dan sekrup nilon untuk menyatukan perangkat 4 piring praktis. Sambungan listrik akan dilakukan di tepi setiap lempeng. Saya akan menggunakan persediaan 100kHz dan beban 1 kOhm. Saya akan mempublikasikan hasil saya di sini dan termasuk gambar gelombang serta RMS saat ini masuk dan keluar. Saya akan mereka membagi dua frekuensinya dan memeriksa "kopling". Selanjutnya, saya akan mengurangi kapasitansi untuk pasangan terluar dengan menyisipkan lapisan film tambahan dan menentukan apakah itu memiliki efek meningkatkan tegangan keluaran seperti yang saya perkirakan seharusnya.