چرا در ترانسفورماترهای دوردست از دو پیچش استفاده نمی‌شود

در طراحی ترانسفورماتور، معمولاً پیشنهاد نمی‌شود از سیم‌پیچ‌های به طور گسترده جدا شده (یعنی سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه با فاصله فیزیکی قابل توجه بین آنها) استفاده شود. دلایل اصلی برای اجتناب از سیم‌پیچ‌های به طور گسترده جدا شده عبارتند از:

1. کاهش کارایی جفت‌سازی مغناطیسی

جفت‌سازی مغناطیسی: ترانسفورماتورها بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می‌کنند، که در آن جریان متناوب در سیم‌پیچ اولیه میدان مغناطیسی متناوبی را تولید می‌کند که ولتاژی را در سیم‌پیچ ثانویه القا می‌کند. اگر فاصله بین سیم‌پیچ اولیه و ثانویه زیاد باشد، قوت میدان مغناطیسی به طور قابل توجهی ضعیف خواهد شد، که منجر به کارایی ضعیف جفت‌سازی مغناطیسی می‌شود.

جریان تسربیحی: سیم‌پیچ‌های به طور گسترده جدا شده منجر به افزایش جریان تسربیحی می‌شوند، که بخشی از میدان مغناطیسی است که به طور مؤثری با سیم‌پیچ ثانویه جفت نمی‌شود و به جای آن در محیط اطراف تلف می‌شود، که کارایی ترانسفورماتور را کاهش می‌دهد.

2. افزایش ظرفیت پارازیتی

ظرفیت پارازیتی: هنگامی که فاصله بین سیم‌پیچ‌ها افزایش می‌یابد، ظرفیت پارازیتی بین سیم‌پیچ‌ها نیز افزایش می‌یابد. ظرفیت پارازیتی مسیرهای جریان ناخواسته در فرکانس‌های بالا ایجاد می‌کند، که منجر به تلفات انرژی و اخلال می‌شود.

پاسخ فرکانسی: ظرفیت پارازیتی بر پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور تأثیر می‌گذارد، به ویژه در کاربردهای با فرکانس بالا، که افزایش ظرفیت پارازیتی می‌تواند منجر به تضعیف و تحریف سیگنال شود.

3. افزایش سختی تولید و هزینه

سختی تولید: سیم‌پیچ‌های به طور گسترده جدا شده نیازمند فرآیندهای تولید پیچیده‌تری هستند، که سختی تولید و هزینه را افزایش می‌دهد.

استفاده از مواد: سیم‌پیچ‌های به طور گسترده جدا شده نیازمند مواد عایق‌بندی و ساختارهای حمایتی بیشتری هستند، که هزینه مواد و وزن را افزایش می‌دهد.

4. افزایش اندازه و وزن

اندازه و وزن: سیم‌پیچ‌های به طور گسترده جدا شده اندازه و وزن کل ترانسفورماتور را افزایش می‌دهند، که آن را برای مینیاتوری‌سازی و طراحی سبک‌وزن مناسب‌تر نمی‌کند.

فضای نصب: اندازه و وزن بزرگتر محدودیت‌هایی برای فضای نصب ترانسفورماتور ایجاد می‌کند، به ویژه در دستگاه‌های فشرده.

5. مشکلات مدیریت حرارتی

مدیریت حرارتی: سیم‌پیچ‌های به طور گسترده جدا شده می‌توانند منجر به توزیع نامتعادل حرارت شوند، که سختی مدیریت حرارتی را افزایش می‌دهد. گرم شدن محلی می‌تواند عملکرد و عمر مفید ترانسفورماتور را تحت تأثیر قرار دهد.

سرماخوردگی: سیم‌پیچ‌های به طور گسترده نزدیک به هم راحت‌تر با استفاده از پرتزهای گرمایی یا مکانیسم‌های سرمایش دیگر سرمایش مؤثر می‌شوند.

6. اختلال الکترومغناطیسی

اختلال الکترومغناطیسی (EMI): سیم‌پیچ‌های به طور گسترده جدا شده می‌توانند اختلال الکترومغناطیسی (EMI) قوی‌تری ایجاد کنند که عملکرد صحیح دستگاه‌های الکترونیکی نزدیک را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

حفاظت: اقدامات محافظتی اضافی ممکن است برای کاهش EMI لازم باشد که هزینه و پیچیدگی را افزایش می‌دهد.

خلاصه

در طراحی ترانسفورماتور، اجتناب از سیم‌پیچ‌های به طور گسترده جدا شده برای بهبود کارایی جفت‌سازی مغناطیسی، کاهش جریان تسربیحی و ظرفیت پارازیتی، کاهش سختی تولید و هزینه، حداقل سازی اندازه و وزن، بهبود مدیریت حرارتی و کاهش اختلال الکترومغناطیسی ضروری است. این عوامل به طور جمعی کارایی، قابلیت اطمینان و کارایی هزینه‌ای ترانسفورماتور را تضمین می‌کنند.