Hvad er årsagen til ikke at bruge to vindinger på lange afstande i transformatorer?

I transformatorer er det typisk ikke anbefalet at bruge væsentligt adskilte vindinger (dvs. primær- og sekundærvindinger med en betydelig fysisk afstand mellem dem). Her er de hovedårsager til, at man undgår væsentligt adskilte vindinger:

1. Reduceret magnetisk koblingshøjdeffektivitet

Magnetisk kobling: Transformatorer fungerer på princippet om elektromagnetisk induktion, hvor den alternerende strøm i primærvindingen genererer et alternerende magnetfelt, der inducerer en spænding i sekundærvindingen. Hvis afstanden mellem primær- og sekundærvindingen er stor, vil styrken af magnetfeltet betydeligt svække, hvilket fører til dårlig magnetisk koblingshøjdeffektivitet.

Leckage flux: Væsentligt adskilte vindinger resulterer i mere leckage flux, som er den del af magnetfeltet, der ikke kobler effektivt med sekundærvindingen, men i stedet dissiperes i omgivelserne, hvilket reducerer transformatorens effektivitet.

2. Øget parasit kapacitans

Parasit kapacitans: Når afstanden mellem vindingerne øges, øges også parasitten kapacitans mellem vindingerne. Parasit kapacitans skaber uønskede strømbaner ved høje frekvenser, hvilket fører til energitab og støj.

Frekvenssvar: Parasit kapacitans påvirker frekvenssvaret hos transformatorer, især i høgfrekvensapplikationer, hvor øget parasit kapacitans kan forårsage signalnedtoning og forvrængning.

3. Øget produktionssværhedsgrad og -omkostninger

Produktionssværhedsgrad: Væsentligt adskilte vindinger kræver mere komplekse produktionsprocesser, hvilket øger produktionssværhedsgraden og -omkostningerne.

Materialforbrug: Væsentligt adskilte vindinger kræver mere isolerende materialer og understøttelsesstrukturer, hvilket øger materialeomkostningerne og vægten.

4. Øget størrelse og vægt

Størrelse og vægt: Væsentligt adskilte vindinger øger den samlede størrelse og vægt af transformatoren, hvilket gør den mindre egnet til miniaturisering og letvægtsdesign.

Installationsplads: Større størrelse og vægt begrænser installationspladsen for transformatoren, især i kompakte enheder.

5. Termiske ledelsesproblemer

Termisk ledelse: Væsentligt adskilte vindinger kan føre til ulige varmeudbredelse, hvilket øger sværheden af termisk ledelse. Lokal overophedning kan påvirke ydeevnen og levetiden af transformatoren.

Køling: Tæt pakket vindinger er lettere at køle effektivt ved hjælp af kylere eller andre kølemekanismer.

6. Elektromagnetisk støj

Elektromagnetisk støj (EMI): Væsentligt adskilte vindinger kan give stærkere elektromagnetisk støj (EMI), hvilket påvirker korrekt funktion af nærliggende elektroniske enheder.

Skjoldning: Yderligere skjoldningsforanstaltninger kan være nødvendige for at reducere EMI, hvilket yderligere øger omkostningerne og kompleksiteten.

Oversigt

I transformatorer er det vigtigt at undgå væsentligt adskilte vindinger for at forbedre magnetisk koblingshøjdeffektivitet, reducere leckage flux og parasit kapacitans, nedsætte produktionssværhedsgrad og -omkostninger, minimere størrelse og vægt, forbedre termisk ledelse og reducere elektromagnetisk støj. Disse faktorer bidrager kollektivt til at sikre effektivitet, pålidelighed og kostnadseffektivitet af transformatoren.