Wat is de reden voor het niet gebruiken van twee windingen op grote afstanden in transformatoren

Bij het ontwerpen van transformatoren is het meestal niet aan te raden om windingen met een grote fysieke afstand tussen hen (bijvoorbeeld, primaire en secundaire windingen) te gebruiken. Hier zijn de belangrijkste redenen om windingen met een grote afstand te vermijden:

1. Verminderde magnetische koppelings-efficiëntie

Magnetische koppeling: Transformatoren werken op het principe van elektromagnetische inductie, waarbij wisselstroom in de primaire winding een wisselend magnetisch veld genereert, dat een spanning in de secundaire winding induceren. Als de afstand tussen de primaire en secundaire windingen groot is, zal de kracht van het magnetisch veld aanzienlijk afnemen, wat leidt tot een slechte magnetische koppelings-efficiëntie.

Lekkageflux: Windingen die ver uit elkaar liggen, resulteren in meer lekkageflux, dat deel van het magnetisch veld dat niet effectief koppelt met de secundaire winding, maar in plaats daarvan verspreidt naar de omgeving, waardoor de efficiëntie van de transformator afneemt.

2. Toegenomen parasitaire capaciteit

Parasitaire capaciteit: Wanneer de afstand tussen de windingen toeneemt, neemt ook de parasitaire capaciteit tussen de windingen toe. Parasitaire capaciteit creëert ongewenste stroompaden bij hoge frequenties, wat leidt tot energieverliezen en interferentie.

Frequentierespons: Parasitaire capaciteit beïnvloedt de frequentierespons van de transformator, vooral in toepassingen met hoge frequenties, waarbij een toegenomen parasitaire capaciteit kan leiden tot signaalverzwakking en vervorming.

3. Toegenomen productiedifficulteiten en -kosten

Productiedifficulteiten: Windingen die ver uit elkaar liggen, vereisen complexere productieprocessen, waardoor de productiedifficulteiten en -kosten toenemen.

Materialengebruik: Windingen die ver uit elkaar liggen, vereisen meer isolatiematerialen en steunstructuren, waardoor de materialenkosten en het gewicht toenemen.

4. Toegenomen grootte en gewicht

Grootte en gewicht: Windingen die ver uit elkaar liggen, vergroten de totale grootte en het gewicht van de transformator, waardoor deze minder geschikt is voor miniaturisatie en lichtgewichtontwerp.

Installatieruimte: Grotere grootte en gewicht beperken de installatieruimte voor de transformator, vooral in compacte apparaten.

5. Problemen met thermisch beheer

Thermisch beheer: Windingen die ver uit elkaar liggen, kunnen leiden tot onevenwichtige warmteverspreiding, waardoor het moeilijker wordt om de temperatuur te beheren. Lokale oververhitting kan de prestaties en levensduur van de transformator beïnvloeden.

Koeling: Dicht opeengepakte windingen zijn gemakkelijker te koelen met behulp van koellichamen of andere koelmiddelen.

6. Elektromagnetische interferentie

Elektromagnetische interferentie (EMI): Windingen die ver uit elkaar liggen, kunnen sterkere elektromagnetische interferentie (EMI) genereren, wat de juiste werking van nabijgelegen elektronische apparaten kan beïnvloeden.

Beveiliging: Extra beveiligingsmaatregelen kunnen nodig zijn om EMI te verminderen, wat de kosten en complexiteit nog verder doet toenemen.

Samenvatting

Bij het ontwerpen van transformatoren is het essentieel om windingen met een grote afstand te vermijden om de magnetische koppelings-efficiëntie te verbeteren, de lekkageflux en parasitaire capaciteit te verminderen, de productiedifficulteiten en -kosten te verlagen, de grootte en het gewicht te minimaliseren, het thermisch beheer te verbeteren en de elektromagnetische interferentie te verminderen. Deze factoren zorgen gezamenlijk voor de efficiëntie, betrouwbaarheid en kosteneffectiviteit van de transformator.