Va bene, lo sto inseguendo da mesi ormai. Ho realizzato un paio di prototipi, come esercizio per comprendere i campi coinvolti. Finalmente ho una risposta in cui posso credere.
Supponi di avere il concetto originale, un condensatore all'interno di un condensatore. Confrontalo con questo:
Direi che questo circuito è identico alla nostra disposizione a quattro piastre. Ciascuna delle piastre interne della nostra pila a quattro piastre è ancora un conduttore con una grande superficie, e una grande capacità alle piastre su entrambi i lati. Li abbiamo disegnati come due piastre separate senza impedenza tra loro, ma ciò non cambia nulla elettricamente. Ora il circuito sembra più familiare. In realtà sono solo tre condensatori. E quello attraverso il secondario in realtà non aggiunge nulla, crea semplicemente un divisore di tensione. Lo otterrai quando alleggerisci un carico comunque.
Questo ha alcune proprietà molto simili a un trasformatore. DC non può passare da primario a secondario, ma AC può farlo. Questo rende il sistema galvanicamente isolato. Tuttavia, questo non lo rende necessariamente isolato per scopi pratici! Se si inserisce CA tra il primario e il secondario di un trasformatore ideale, non accade nulla. Se si inserisce CA tra il primario e il secondario di questo circuito, si ottiene un sacco di flusso di corrente. Quindi questo fallirebbe un test hi-pot AC e il rumore di modo comune da un lato si trasferirebbe felicemente all'altro.
Se quelli non sono problemi per un'applicazione, potrebbero esserci dei vantaggi rispetto a un trasformatore magnetico. Per uno, puoi trasferire più potenza a frequenze più alte, un po 'l'inverso di un trasformatore. (A seconda del trasformatore, ovviamente.) Non ci sono oscurità dei materiali e delle geometrie del nucleo da affrontare. Ho il sospetto che sia più efficiente di un trasformatore, anche se non ho dati per dimostrarlo. Invece di correnti parassite, perdite di isteresi e perdite di avvolgimento, tutto ciò che abbiamo è la perdita ESR nei condensatori, che mi aspetterei di essere molto più bassa. Ed è sicuro per DC! Se metti DC su un trasformatore, il core si satura e probabilmente rompi qualcosa. Metti DC su questo e assolutamente non succede nulla.
Ora, perché non possiamo fare un passo avanti, se è davvero il doppio di un trasformatore? Perché i campi elettrici e magnetici hanno alcune asimmetrie fondamentali. Un campo elettrico inizia con una carica positiva e termina con una carica negativa. Non è possibile esporre un conduttore al campo elettrico di un altro conduttore; il campo elettrico di un condensatore coinvolge in modo definitivo due conduttori e, se si tenta di introdurre un terzo, sposta solo alcuni dei punti di terminazione. (Versione Cartoon, non sono un fisico.) Ma un campo magnetico finisce sempre dove inizia, quindi un singolo conduttore può avere un campo magnetico al quale il secondario può essere esposto con geometria variabile.
In altre parole, è perché i campi elettrici sono unipolari, con ciascuna estremità su una particella separata. I campi magnetici sono dipolari, che iniziano e finiscono su poli opposti dello stesso magnete, formando anelli. In modo divertente, il commento di @JustJeff è stato invertito! Abbiamo davvero bisogno di un dipolo elettrico, non di un monopolo magnetico!
Se un trasformatore è composto da due conduttori che condividono un campo magnetico, il suo doppio sarebbe due conduttori che condividono un campo elettrico. In altre parole, il doppio del trasformatore è una coppia di condensatori.
