Чи є дуал трансформатора?

Конденсатори та індуктори є дуалами один одного .

Трансформатор складається з двох індукторів і передає потужність за допомогою взаємної індуктивності , через магнітне близьке поле (так?) Також ви можете змінювати співвідношення напруг чи струмів, змінюючи відношення витків на серцевині. Ви можете подумати про це як з'єднання однієї первинної петлі з багатьма вторинними петлями, а потім укладання вторинних циклів, щоб їх вихідні напруги підсумовувалися.

Чи є електричний двійник трансформатора? Щось, що використовує ємність і передає енергію через електричне близьке поле через ізоляційний бар'єр? Якимось чином з'єднати один основний конденсатор з кількома вторинними конденсаторами, а потім скласти їх, щоб зробити перетворення потужності шляхом підсумовування їх виходів?

Я знаю, що ізольований блок може бути побудований за допомогою двох конденсаторів, але я не впевнений, чи це точно подвійний, чи є еквівалент регулювання співвідношення витків:

джерело

А може, щось пов’язане з цим?

джерело

Наприклад, є ємнісні дільники напруги, але вони лише знижують напругу, вони не можуть збільшувати її, як автотрансформатор. Існують зарядні насоси, але для цього потрібні активні елементи, такі як вимикачі або діоди, яких немає в трансформаторі.

Більш коротко: Чи є спосіб перетворити потужність (1 В, 5 А на первинну до 5 В, 1 А на вторинну), використовуючи електричні поля замість магнітних полів та лише пасивні компоненти? Якщо ні, то чому б і ні? (Екранізація електричного поля?)

Власне, це звичайна річ, яку потрібно дивувати.

У цьому є двійник. Якщо у вас є пристрої, що використовують спільний обмоток і магнітний потік (магнітний "струм"), це ідеальний подвійний для пристроїв, що мають спільний електричний провідник. Приємна картинка з Вікіпедії :

2

Ви також можете подивитися на " Магнітні схеми ". Ви можете почати вивчати цікаві терміни, коли детально вивчите ці поняття, як-от " Магнітна ємність ", здається, що мій потік має ємність.

Те, як можна визначити, скільки енергії проходить через трансформатор, можна розбити на магнітний ланцюг, який працює так само, як електричний ланцюг з різними одиницями. Магнітні схеми - це аналог електричних ланцюгів , з якими набагато простіше працювати з багатьох причин.

Думайте про це як про джерело напруги або джерела струму. Вони є прямими аналогами, але коли ви будуєте джерело напруги, це набагато простіше, ніж джерело струму.

Бічна примітка

Магнітний потік ділиться в ядрі завдяки тому, що магнітний потік перпендикулярний до дроту, проблема з електричним потоком полягає в тому, що він вказує між двома поверхнями, а не петлями навколо. Якби він зациклився навколо діелектрика, він би виконав роботу.

По відношенню до конденсатора всередині іншого

Якщо менше стає більшим, воно в кінцевому підсумку буде діяти як два конденсатори, що з'єднують між собою серійний резистор, оскільки він стає меншим, загальне електричне поле буде мінімальним, але ви можете поставити велике велике Е-поле там, а не майже такий же ефективний, як трансформатор.

Почну з того, що я не знаю точно. Однак я схильний сказати "ні". Трансформатори не є "елементарними" електричними компонентами. Конденсатори та індуктори (і резистори з цього питання) - всі основні (складні) пристрої опору.

Трансформатор - це склад з двох індукторів. Як ви зазначали, вона перетворює енергію за принципом магнітної індуктивності. Зокрема, він працює на основі просторового побічного ефекту струму, що протікає через котушку (тобто з’єднання ліній магнітного поля, що змінюються за часом). Всі "дії" в конденсаторі є таким чином обмеженими тим, що відбувається між пластинами, так би мовити.

Найближче, що я можу придумати, що є дуальною аналогією того, що відбувається в трансформаторі, - це ідея ємнісного з’єднання, що викликає "перехресні розмови" між сусідніми слідами у високошвидкісних сигнальних автобусах ...

так, ви можете прийти вниз, принаймні, ви можете використовувати ковпачки так само, як резистивний міст - покладіть два в серії, скажімо, у співвідношенні 10: 1 (10nF і 1 nf) через 110 В змінного струму і вимірюйте напругу змінного струму через 10 nF - ви будете бачите приблизно 11 В змінного струму - це досить неефективний спосіб зробити меншу напругу - але це дешевий спосіб, якщо вам потрібен лише мА або близько того - але чим більше енергії потрібно натиснути (вам потрібні великі ковпачки), тим вона неефективніша ( як резистивний подільник)

Трансформатор електричний і магнітний. Це не суворо магнітно, тому немає сенсу просити електричний подвійний! Натомість ми можемо запитати, що таке трансформаторний пристрій, в якому магнетизм та електрика змінюються місцями. Я даю тобі:

Змінюється магнітне поле, що надходить через первинний сердечник, індукує потік струму в котушці, що індукує мінливе магнітне поле у ​​вторинному стрижні.

Зараз є ще одна подвійність - між струмом і напругою. Трансформатор не має подвійного в цьому сенсі, оскільки він фактично змінює імпеданс. Ми можемо запитати, що таке пристрій, який сприймає прийом як імпеданс (ці два є дуалами). Але це насправді лише сам трансформатор, просто із перевернутим співвідношенням обмоток. Тобто, пристрій, який збільшує опір на два, і пристрій, який посилює прийом двома, - це той самий трансформатор, що використовується тільки в зворотному напрямку.

Гаразд, я вже кілька місяців переслідую це в голові. Я створив пару прототипів, як вправу для розуміння задіяних полів. Нарешті, у мене є відповідь, в яку я можу повірити.

Скажімо, у вас є оригінальна концепція, конденсатор всередині конденсатора. Порівняйте це з цим:

Я б заперечив, що ця схема ідентична нашому розташуванню з чотирма пластинами. Кожна із внутрішніх пластин нашого чотирипластового стека все ще є провідником з великою площею поверхні та великою ємністю до плит з обох боків. Ми намалювали їх як дві окремі пластини без опору між ними, але це електрично нічого не змінює. Тепер схема виглядає більш звично. Це насправді лише три конденсатори. А той, що перебуває через вторинний, насправді нічого не додає, він просто створює дільник напруги. Це ви отримаєте, коли все-таки прикріпите вантаж.

Це має деякі дуже подібні властивості до трансформатора. DC не може переходити від первинного до вторинного, але змінне може. Це робить систему гальванічно ізольованою. Однак це не обов'язково робить його ізольованим для практичних цілей! Якщо поставити змінного струму між первинним і вторинним ідеального трансформатора, нічого не вийде. Якщо поставити змінного струму між первинним і вторинним цього ланцюга, ви отримаєте велику кількість струму. Таким чином, це не зможе тест привітного струму змінного струму, і шум у звичайному режимі з одного боку буде радісно переходити на інший.

Якщо це не проблема для додатка, це може бути певними перевагами перед магнітним трансформатором. Для одного ви можете передавати більше потужності на більш високих частотах, дещо зворотній від трансформатора. (Звичайно, залежно від трансформатора.) Немає недоліків основних матеріалів та геометрій, з якими слід мати справу. Я підозрюю, що це більш ефективно, ніж трансформатор, хоча я не маю даних, щоб це продемонструвати. Замість вихрових струмів, гістерезисних втрат і втрат намотування, все, що ми маємо, - це втрати ШОЕ в конденсаторах, які я б очікував бути значно нижчими. І це безпечно для постійного струму! Якщо ви поставите постійний струм на трансформатор, ядро ​​насичується, і ви, мабуть, щось зламаєте. Покладіть на це DC, і абсолютно нічого не відбувається.

Тепер, чому ми не можемо посилити, якщо це справді подвійний трансформатор? Тому що електричні та магнітні поля мають деякі фундаментальні асиметрії. Електричне поле починається з позитивного заряду і закінчується на негативному заряді. Ви не можете піддавати провідник електричному полі іншого провідника; електричне поле конденсатора, безумовно, включає два провідника, і якщо ви спробуєте ввести третій, воно просто переміщує деякі точки закінчення. (Версія мультфільму, я не фізик.) Але магнітне поле завжди закінчується там, де воно починається, тому один провідник може мати магнітне поле, до якого може бути підданий вплив вторинної речовини з різною геометрією.

Іншими словами, це тому, що електричні поля однополярні, з кожним кінцем на окремій частинці. Магнітні поля диполярні, починаючи і закінчуючи на протилежних полюсах того ж магніту, утворюючи петлі. Так забавно, коментар @JustJeff був перевернутий! Нам справді потрібен електричний диполь, а не магнітний монополь!

Якщо трансформатор - це два провідники, що розділяють магнітне поле, його подвійним буде два провідники, що розділяють електричне поле. Іншими словами, двійник трансформатора - це пара конденсаторів.

Так, є. Це "хвилевод, пов'язаний з гніздом". Хоча він не такий чистий, як лише 2 сполучені конденсатори, але він базується на майже 100% ємності і включає притаманну індуктивність та магнітне повітряне ядро ​​та більше провідників.

Моя ідея дуалу - це дипольна антена , або, ширше кажучи, будь-які антени.

Я бачу головну складність у пошуку дуалу в тому, що лінії магнітного поля завжди закриті, тоді як лінії електричного поля - ні. Це означає, що хоча індуктор сам по собі є автономною системою і не потребує випромінювання енергії, конденсаторна арматура завжди буде "шукати свою пару" і випромінювати в більшій чи меншій мірі. Інакше кажучи, якщо у вас є струм проводів та впорскувань (високої частоти), велика ймовірність, що струм буде насправді присутній, навіть якщо схема не помітно замкнута. Точно там, де саме знаходиться шлях повернення, залежить від того, який великий провідник у вас є поблизу (наприклад, шафа з файлами, сантехніка тощо). Можна визначити взаємний опір , дуже в моді визначається взаємна індуктивність між котушками в трансформаторі.

Чи відповідає Вільям Біті на ваше запитання в "ПРАВИЛЬНОГО КРИЛУ АНГЛЕ - або -" Електроніка змінного струму для чужих розумів " ?

Трансформатор часто малюється як котушка мідного дроту зліва, котушка мідного дроту праворуч і феритове кільце посередині, що проходить через центр кожного.

Ця стаття передбачає можливість феритової "котушки" зліва, феритової "котушки" праворуч і мідного кільця посередині, що проходить через центр кожного.

Основна проблема полягає в тому, що індуктори включають " багатопроменевий зв'язаний простір"З чисто електростатичними електронними полями, якщо заряд рухається від точки А до точки В, він завжди проходить той самий потенційний падіння, незалежно від шаленого шляху, який він може пройти. Але із зміною b-полів, доданих до суміші, якщо a заряд, що рухається від А до В, повинен робити одне, два, три кола, що охоплюють мінливий магнітний потік, тоді заряд проходить 1x або 2x або 3-кратне потенційне падіння. Якщо не проходить через "просто пов'язаний простір", шлях, який він проходить, може вплинути на накопичений Потенціал. Отже, якщо ви ходите по колу, ви ніколи не повернетесь до своєї початкової точки, і якщо неодноразово ходите навколо і навколо, ви закінчуєтесь далі і далі від місця, з якого ви почали. (І отже, якщо ви просуньте руку крізь котушку зі струмом, що швидко піднімається, З іншого боку виходить ОСНОВНА РІЗНА РУКА!)

Якби у нас були «магнітні» провідники, переповнені рухомими магнітними монополями, то намотка котушки від такого провідника була б набагато кращою подвійною від звичайної котушки.

Ось неподвійний подвійний. Зробіть конденсатор з дуже довгим діелектриком, як стрижень PZT, що з'єднує дві пластини. Тепер зігніть стрижень і спірально, щоб утворилася котушка. . Щури, він просто генерує магнітне поле, таке ж, як і будь-яка котушка, хоча "котушка" є ізолятором. Хм. Не зовсім марно, хоча. Напевно, ми могли б з'єднати подібні керамічні стрижні до неонових знакових трансформаторів, а потім перестрибнути дугу між їх кінцями. Можливо, він не працює на 60 ГГц, тому використовуйте один із цих твердотільних неонових драйверів 30 КГц.

Конденсатор налаштований як фільтр високих частот, є передача інформації (і енергії) через зазор , використовуючи електричне поле.

У цьому контексті варто відзначити, що звичайний «конденсатор», який ви ставите на плату, має два полюси, але в цьому розташуванні немає нічого необхідного. Вільний провідник, що висить у просторі, має (малу!) Ємність і є конденсатором.

Я не знаю, чи є модель вище трьох конденсаторів дійсно аналогом концепції чотирьох пластин. (Щось, що я спантеличую протягом останніх 5 років або близько того, не маючи можливості зробити всебічне експериментальне дослідження.)

Я хотів би запропонувати, що ємнісний ефект повинен оточувати внутрішні пластини, щоб забезпечити, щоб заряд на вторинному (С1 в оригінальній схемі 4 пластин) дорівнював заряду на первинному. На цю проблему з подвійним було вказано вище із згадкою про "багатопроменевий простір" стосовно магнітного з'єднання котушок трансформатора. Тут нам потрібно мати електростатичну муфту. (Я кидаю слова навколо, але сподіваюся, ви зрозумієте моє значення.)

Коли це досягається (припускаючи, що частота живлення висока для забезпечення низьких реакцій для двох конденсаторів), можна сказати, що якщо Q = CV, а Q1 = Q2, то

C1V1 = C2V2, і у вас є щось, що є подвійним коефіцієнтом оборотів для трансформаторів.

Індуктивні трансформатори, ми знаємо, краще на низькій частоті. Перетворення - і передача енергії за допомогою електростатики - було б краще на високій частоті, як це означало б подвійне.

Оскільки трансформація покладається на постійний обмін зарядом HF, ви можете назвати це "конденсатором потоку" за винятком того, що я думаю, що це ім'я прийнято! :)

Моя адреса електронної пошти jeffrey.stokes@tafensw.edu.au. Я б запросив будь-яку подальшу дискусію щодо цієї ідеї.

Пізнє редагування ... Якщо ви хочете посилити напругу, вам просто потрібно зробити ємність первинного набагато вищим, ніж вторинного. Зробити первинну внутрішню пару пластин було б найпростішим способом, оскільки діелектричне відстань природно більша. Якщо дійсно C1V1 = C2V2, як мені запропонували мої мислівні експерименти, то в первинному випадку ми мали б більш високу ємність і нижчу напругу. У Вторинній ми мали б меншу ємність і більш високу напругу.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Я розробив експеримент, використовуючи тонкий алюмінієвий лист, пластикову плівку та капронові гвинти, щоб зв'язати практичний пристрій на 4 пластини. Електричне підключення буде зроблено на краю кожної пластини. Я буду використовувати живлення 100 кГц і навантаження 1 кОм. Я опублікую свої результати тут і включатиму зображення хвиль, а також RMS-струму в і поза. Я їх знижу вдвічі і перевіряю "муфти". Далі я зменшу ємність для зовнішньої пари, вставивши зайві шари плівки і визначу, чи це призведе до збільшення вихідної напруги, як я прогнозую.