Được rồi, tôi đã theo đuổi điều này trong đầu của tôi trong nhiều tháng nay. Tôi đã xây dựng một vài nguyên mẫu, như một bài tập tìm hiểu các lĩnh vực liên quan. Cuối cùng tôi đã có một câu trả lời tôi có thể tin.
Nói rằng bạn có khái niệm ban đầu, một tụ điện bên trong một tụ điện. So sánh điều đó với điều này:
Tôi sẽ tranh luận rằng mạch này là giống hệt với sắp xếp bốn tấm của chúng tôi. Mỗi tấm bên trong của ngăn xếp bốn tấm của chúng tôi vẫn là một dây dẫn có diện tích bề mặt lớn và điện dung lớn cho các tấm ở hai bên. Chúng tôi đã vẽ chúng như hai tấm riêng biệt không có trở kháng giữa chúng, nhưng điều đó không thay đổi gì về điện. Bây giờ mạch trông quen hơn. Nó thực sự chỉ là ba tụ điện. Và một trong những thứ cấp thực sự không thêm bất cứ thứ gì, nó chỉ tạo ra một bộ chia điện áp. Bạn sẽ nhận được điều đó khi bạn đính kèm một tải.
Điều này có một số tính chất rất giống với một máy biến áp. DC không thể chuyển từ sơ cấp sang thứ cấp, nhưng AC thì có thể. Điều này làm cho hệ thống bị cô lập về mặt điện. Tuy nhiên, điều này không nhất thiết làm cho nó bị cô lập cho các mục đích thực tế! Nếu bạn đặt AC giữa sơ cấp và thứ cấp của một máy biến áp lý tưởng, không có gì xảy ra. Nếu bạn đặt AC giữa sơ cấp và thứ cấp của mạch này, bạn sẽ nhận được rất nhiều dòng điện. Vì vậy, điều này sẽ thất bại trong thử nghiệm hi-pot AC và tiếng ồn chế độ chung ở một bên sẽ chuyển hạnh phúc sang bên kia.
Nếu những vấn đề đó không xảy ra đối với một ứng dụng, có thể có một số lợi thế đối với điều này so với máy biến áp từ. Đối với một, bạn có thể truyền nhiều năng lượng hơn ở tần số cao hơn, phần nào là nghịch đảo của máy biến áp. (Tất nhiên tùy thuộc vào máy biến áp, tất nhiên.) Không có sự che khuất của vật liệu lõi và hình học để đối phó. Tôi nghi ngờ nó hiệu quả hơn máy biến áp, mặc dù tôi không có dữ liệu để chứng minh điều đó. Thay vì dòng điện xoáy, tổn thất trễ và tổn thất cuộn dây, tất cả những gì chúng ta có là tổn thất ESR trong các tụ điện, điều mà tôi mong đợi sẽ thấp hơn nhiều. Và nó an toàn DC! Nếu bạn đặt DC trên máy biến áp, lõi bão hòa và bạn có thể phá vỡ thứ gì đó. Đặt DC vào điều này, và hoàn toàn không có gì xảy ra.
Bây giờ, tại sao chúng ta không thể bước lên, nếu nó thực sự là máy biến áp kép? Bởi vì điện trường và từ trường có một số bất đối xứng cơ bản. Một điện trường bắt đầu ở một điện tích dương và kết thúc ở một điện tích âm. Bạn không thể để một dây dẫn cho điện trường của dây dẫn khác; điện trường của một tụ điện theo định nghĩa liên quan đến hai dây dẫn, và nếu bạn cố gắng giới thiệu một phần ba, nó chỉ di chuyển một số điểm kết thúc. (Phiên bản hoạt hình, tôi không phải là nhà vật lý.) Nhưng một từ trường luôn kết thúc ở nơi nó bắt đầu, vì vậy một dây dẫn duy nhất có thể có một từ trường mà thứ cấp có thể tiếp xúc với hình học khác nhau.
Nói cách khác, đó là vì điện trường là đơn cực, với mỗi đầu trên một hạt riêng biệt. Từ trường là lưỡng cực, bắt đầu và kết thúc trên các cực đối diện của cùng một nam châm, tạo thành các vòng. Thật thú vị, bình luận của @JustJeff đã bị đảo ngược! Chúng tôi thực sự cần một lưỡng cực điện, không phải là một đơn cực từ!
Nếu một máy biến áp là hai dây dẫn có chung một từ trường, thì hai dây dẫn của nó sẽ là hai dây dẫn dùng chung một điện trường. Nói cách khác, kép của máy biến áp là một cặp tụ điện.
