Jaký je důvod, proč se v transformátorech nepoužívají dvě cíve na velké vzdálenosti?

V návrhu transformátorů není obvykle vhodné používat široce oddělené vinutí (tj. primární a sekundární vinutí s významnou fyzickou vzdáleností mezi nimi). Zde jsou hlavní důvody pro vyhýbání se široce odděleným vinutím:

1. Snížená efektivita magnetického spojení

Magnetické spojení: Transformátory fungují na principu elektromagnetické indukce, kdy střídavý proud v primárním vinutí generuje střídavé magnetické pole, které indukuje napětí v sekundárním vinutí. Pokud je vzdálenost mezi primárním a sekundárním vinutím velká, síla magnetického pole se značně oslabí, což vedou ke snížení efektivity magnetického spojení.

Únikový tok: Široce oddělená vinutí vedou k většímu únikovému toku, který je částí magnetického pole, která neefektivně spolupracuje s sekundárním vinutím a místo toho se rozptýlí do okolního prostředí, což snižuje efektivitu transformátoru.

2. Zvýšená parazitní kapacitance

Parazitní kapacitance: Když se vzdálenost mezi vinutími zvýší, zvýší se i parazitní kapacitance mezi vinutími. Parazitní kapacitance vytváří nechtěné cesty pro proudy vysokých frekvencí, což vede k ztrátám energie a interferenci.

Frekvenční charakteristika: Parazitní kapacitance ovlivňuje frekvenční charakteristiku transformátoru, zejména v aplikacích s vysokými frekvencemi, kde může zvýšená parazitní kapacitance způsobit ztlumení a zkreslení signálu.

3. Zvýšená výrobní obtížnost a náklady

Výrobní obtížnost: Široce oddělená vinutí vyžadují složitější výrobní procesy, což zvyšuje obtížnost a náklady výroby.

Použití materiálů: Široce oddělená vinutí vyžadují více izolačních materiálů a nosných struktur, což zvyšuje náklady na materiály a hmotnost.

4. Zvýšená velikost a hmotnost

Velikost a hmotnost: Široce oddělená vinutí zvyšují celkovou velikost a hmotnost transformátoru, což ho činí méně vhodným pro miniaturizaci a lehký design.

Prostor pro instalaci: Větší velikost a hmotnost omezují prostor pro instalaci transformátoru, zejména v kompaktních zařízeních.

5. Problémy s tepelným řízením

Tepelné řízení: Široce oddělená vinutí mohou vést k nerovnoměrnému rozdělení tepla, což zvyšuje obtížnost tepelného řízení. Lokální přehřívání může ovlivnit výkon a životnost transformátoru.

Chlazení: Těsně umístěná vinutí jsou snáz chladit efektivně pomocí tepelných odvodů nebo jiných chladicích mechanismů.

6. Elektromagnetická interference

Elektromagnetická interference (EMI): Široce oddělená vinutí mohou generovat silnější elektromagnetickou interferenci (EMI), což ovlivňuje správné fungování blízkých elektronických zařízení.

Chránění: Může být potřeba dodatečná ochrana proti EMI, což dále zvyšuje náklady a složitost.

Shrnutí

V návrhu transformátorů je zásadní vyhýbat se široce odděleným vinutím, aby se zlepšila efektivita magnetického spojení, snížil únikový tok a parazitní kapacitance, snížila výrobní obtížnost a náklady, minimalizovala velikost a hmotnost, zlepšilo tepelné řízení a snížila elektromagnetickou interferenci. Tyto faktory společně zajišťují efektivitu, spolehlivost a ekonomickou výhodnost transformátoru.