Трансформаторная развязка: Развязка гальваническая — что это такое?

Содержание

Гальваническая развязка в силовых преобразователях

Введение

В контексте гальванической развязки все преобразователи можно разделить на две группы: низковольтные — до 600 В (пиковое напряжение) и высоко­вольтные — свыше 600 В, в частности достаточно распространенные преобразователи 12- и 17-го классов. Первую группу, в свою очередь, можно разделить на две подгруппы: с полной гальванической развязкой цепей управления от силовых цепей и с развязкой верхних ключей инвертора, при этом схема управления и силовые цепи остаются гальванически объединенными. Вторую группу (преобразователи 12-го класса и выше) так разделять некорректно; для высоковольтных преобразователей обязательна полная гальваническая развязка управления от силовой схемы. И хотя зачастую разработчики используют преобразователи без полной развязки, это создает такое множество проблем с надежностью, безопасностью и помехоустойчивостью, что данный вариант рассматривать не следует. Далее обратимся к элементной базе каждой из этих групп.

Благодаря компании «Кремний Эл» (г. Брянск) самый простой вариант — это низковольтные преобразователи без полной гальванической развязки. «Кремний Эл» успешно (то есть

реально, что немаловажно для микросхем специального назначения) производит микросхему 1308ЕУ3, являющуюся аналогом IR2113 от International Rectifier (Infineon). Данная микросхема, представляя собой драйвер полумоста с развязкой верхнего ключа прочностью 600 В, очень хорошо себя зарекомендовала и ее смело можно использовать по своему назначению. Единственный нюанс, который следует отметить из паспорта микросхемы совершенно непонятно значение напряжения управления. Указано «напряжение на выводе питания логической части» 5–20 В, из чего явно следует, что при питании 5 В можно осуществлять управление микросхемой с уровнем «лог.1» 5 В. Однако далее в паспорте указано: «Входное напряжение высокого уровня» не менее 9,5 В без привязки к напряжению питания. Значит, необходимо управление с «лог.1» 15 В. Из этого, помимо прочего, следует, что можно подать питание 5 В, а управление 15 В, что на самом деле, разумеется, недопустимо. На практике микросхема успешно работает как при питании 5 В (и «лог.1» 5 В), так и при питании 15 В (соответственно «лог.1» и 15 В). Единственно возможная здесь проблема: ВП может придраться, что нарушаются режимы эксплуатации (уровень «лог.1» ниже 9,5 В). Но тем не менее данная микросхема полностью решает проблему развязки верхних ключей для низковольтных преобразователей.

Для полной гальванической развязки 1308ЕУ3, к сожалению, не подходит, так как в данной микросхеме нижний ключ не изолирован от схемы управления. Необходимы микросхемы развязки (оптопары или на основе трансформаторной развязки) сигнальных цепей, а еще лучше — драйверы с развязкой. Прочность изоляции — не менее 1000 В (DC), а оптимально порядка 2000 В (DC) или 1000 В (АС). Начиная с 1980-х годов самая популярная микросхема для этих целей — 249ЛП8 производства «Протон» (г. Орел). Действительно, данная оптопара обладает достаточной прочностью изоляции (1500 В), очень хорошим быстродействием (задержки менее 100 нс) и проста в плане применения, однако при ее практическом использовании возникает одно «но», о котором, в связи с популярностью и практически безальтернативностью данной оптопары, будет сказано отдельно.

Помимо 249ЛП8, существуют и другие оптопары, сложнее в плане применения, медленнее, с менее прочной изоляцией, такие как, например, 3ОД120 или ряд диод-транзисторных оптопар, но такие микросхемы используются редко, поскольку каждая имеет какой-то критический недостаток, а потому о них речь идти не будет.

Есть и драйвер IGBT с опторазвязкой: 249АП1 также производства «Протон», который заявлен как аналог ACPL3120. Микросхема близка и к популярному драйверу TLP250. Однако и тут есть «но»: изоляция до 1500 В DC (у «аналога» 3750 В АС), то есть применяемость только для низковольтных преобразователей и несравнимо низкая устойчивость du/dt (которая, к слову, даже не нормируется). В результате 249АП1 никак не применим для той же области, что ACPL3120 или TLP250, и может использоваться только в низковольтных преобразователях по причине как низкой изоляции, так и слабой устойчивости к

du/dt.

В последнее время появились и микросхемы специального назначения трансформаторной развязки. Например, 2015ВВ014 производства НПО «Физика» или 2011ВВ014 от ПКК «Миландр». Последняя микросхема позиционируется как ближайший аналог ADUM1200 от Analog Devices. И действительно, микросхемы функционально аналогичны и очень похожи по параметрам, кроме некоторых «маленьких нюансов»: габаритные размеры в несколько раз больше (22×38,5 мм (!) для корпуса МК4140.20-1 против 5×6 для SO-8), ток потребления в несколько десятков раз больше, а изоляция в несколько раз ниже. Изоляцию следует отметить отдельно: 2000 В (DC) против 2500 В (АС). В результате ADUM1200 и множество подобных микросхем можно использовать в преобразователях до 17-го класса, а 2011ВВ014 максимум до шестого класса. Хотя теоретически 2011ВВ014 можно использовать и для 12-го класса, выход из строя от этого не произойдет, но столь низкая прочность изоляции противоречит всем стандартам и такое схемное решение полностью на совести разработчика. Справедливости ради, низкая прочность изоляции — это проблема не производителей и не кристаллов, а «болезнь» металлокерамических корпусов, которые по своей конструкции (в частности, металлическая крышка) не могут обеспечивать приемлемую изоляцию. В итоге, и 2011ВВ014, и другие подобные микросхемы применять практически невозможно: для высоковольтных, относительно мощных и крупногабаритных преобразователей они не подходят по изоляции, а для низковольтных — по совершенно неприемлемым размерам. Площадь порядка 15

×4 см (!) только на развязку — это редкая роскошь для маломощного низковольтного преобразователя.

В итоге и по габаритам, и по прочности изоляции, и по быстродействию 249ЛП8 остается вне конкуренции, чем и объясняется ее популярность.

Теоретически. Практически 249ЛП8, без дополнительных схем, вообще неприменима для силовой электроники. Причина тому — уникально низкая устойчивость du/dt, порядка 100 В/мкс (измерено практически, производитель данный параметр не нормирует), в то время как у ближайшего аналога HCPL-2211 не менее 10 000 В/мкс, то есть в 100 раз (!) хуже. Это не мешает успешно эксплуатировать 249ЛП8 для развязки сигнальных цепей, например в различных интерфейсах, то есть в системах, не связанных с собственно силовой электроникой. Здесь, при напряжении 5 В, скорость du/dt редко превышает несколько десятков В/мкс. Но даже для низковольтного силового инвертора du/dt в лучшем случае составляет порядка нескольких сотен В/мкс, а для 12-го класса и несколько кВ/мкс вполне обычный показатель. Относительно большое воздействующее на оптрон du/dt приводит к возбуждению выхода оптрона: на включении/выключении появляется кратковременная генерация. Далее, при большем
du/dt
выход переходит в постоянное возбуждение (рис. 1): вместо закрытого состояния выходной транзистор «генерит» даже при закороченном светодиоде. Частота возбуждения — порядка 20 МГц, а при наличии хотя бы минимальной емкости нагрузки такая генерация сглаживается, и фактически сбой работы проявляется в «полуоткрытом» состоянии выхода, когда он должен быть закрыт. Как следствие, почти неизбежные выходы из строя: либо из-за увеличившейся задержки включения/выключения, либо из-за несанкционированного отпирания силового ключа.

Рис. 1. Возбуждение выхода оптрона

Эта проблема (крайне низкая устойчивость к du/dt) характерна для всех быстродействующих оптопар производства «Протон» и, к сожалению, изготовителем никак не нормируется и тем более не исправляется. Как следствие — отдельная задача для разработчика преобразователя по исключению такого рода сбойных ситуаций. Один из наиболее эффективных способов (а нами, как активными пользователями данного рода оптопар, их было перепробовано множество) показан на рис. 2.

Резисторы на схеме рис. 2 порядка 1–10 кОм, в зависимости от параметров управляющей и выходной схемы. Резистивный делитель на выходе оптопары обеспечивает смещение уровня «лог.0» (период отпирания выходного транзистора оптопары), в результате чего напряжение в точке «Выход» значимо уменьшается (на 1–2 В) только при действительном отпирании выходного транзистора. Таким образом, при настройке последующего порогового элемента на уровень порядка 4 В возбужденное состояние уверенно считывается как «лог.1». Плюс к этому RC-фильтр, который, хотя и ухудшает быстродействие, успешно справляется с кратковременными помехами. Данный способ повышает устойчивость развязки до нескольких кВ/мкс. Но, тем не менее, не спасает полностью от сбойных ситуаций. Например, для высоковольтного преобразователя на основе 5П161Б (аналог 249ЛП8, но с изоляцией вход–выход не менее 4000 В DC) такого решения недостаточно; при значительных пусковых токах (порядка 100 А) не исключены сбои.

Рис. 2. Схема опторазвязки с повышенной устойчивостью du/dt

В итоге для низковольтных преобразователей существуют и микросхема с опторазвязкой, и микросхемы с трансформаторной развязкой, и даже развязанный драйвер IGBT. Все они имеют свои недостатки, но в принципе работать с этим можно, если позволяют габариты (для трансформаторной развязки) или если применены специальные схемные решения повышения устойчивости du/dt (для опторазвязки на основе 249ЛП8 и тому подобных оптопар). Для высоковольтных преобразователей (12-го класса и выше) применять такие микросхемы уже нежелательно. И если для подобных преобразователей на импортных комплектующих существует огромная элементная база, вплоть до микросхем законченных драйверов типа HCPL-316J, то в отечественной элементной базе, в частности заявленной в ЭКБ, нет ничего, что помогло бы решить задачу гальванической развязки высоковольтного преобразователя.

Фактически остается единственно возможный способ реализации развязки — трансформаторная развязка на отдельных, неспециализированных элементах. Существует два основных принципа построения трансформаторной развязки. Первый — на основе модулирования сигнала управления высокочастотным сигналом, который и передается на выходную часть трансформатора, после чего интегрируется и тем самым восстанавливается исходный сигнал. Второй принцип — на основе выделения переднего и заднего фронтов управляющего сигнала, после чего эти импульсы передаются трансформатором, а исходный сигнал восстанавливается триггером выходной схемы. Второй принцип обладает значительным преимуществом в плане быстродействия (вполне реально добиться задержки менее 10 нс), но имеет и недостаток: более сложная схема на выходе (в частности, триггер, то есть для инвертора шесть триггеров) и неизбежное наличие «мертвого времени». Здесь «мертвое время» — период перемагничивания трансформатора, в который трансформатор еще не может передать последующий сигнал после предыдущего. На практике это означает, что если подать короткий импульс, то по фронту включения триггер на выходе взведется, а выделенный импульс на выключении будет недостаточной амплитуды, чтобы сбросить триггер. Как следствие, ложное состояние отпирания, что для инвертора наверняка означает выход из строя. Бороться с этой особенностью схемы очень сложно, а итоговые габариты изделия могут оказаться совсем неприемлемыми.

Первый принцип хотя и обладает гораздо меньшим быстродействием, значительно проще в реализации. А учитывая, что для типового преобразователя вполне приемлемы задержки порядка нескольких мкс, такая организация гальванической развязки становится оптимальной. Тогда быстродействие схемы определяется только частотой модуляции сигнала управления. Без специальных схемных решений задержка такой трансформаторной передачи теоретически не менее чем в три раза больше периода, а практически больше в 5–10 раз. Следовательно, для обеспечения приемлемого быстродействия необходима частота 10–100 МГц, что соответствует задержкам в максимальных пределах 0,1–1 мкс. На рис. 3 показан пример схемы такой развязки.

Рис. 3. Схема трансформаторной развязки

Номиналы конденсаторов зависят от настраиваемой частоты контура. В частности, данная схема используется в модуле интеллектуального инвертора 5М31-50-12А (частота модуляции — 30 МГц). Осциллограммы работы такой развязки приведены на рис. 4 и 5, где сигнал канала 1 — управляющий, сигнал канала 2 — вторичная обмотка трансформатора.

Рис. 4. Сигнал трансформаторной развязки

Рис. 5. Сигнал трансформаторной развязки

Впрочем, схемных решений такого типа трансформаторной развязки множество, и на этом нет смысла заострять внимание. Также существует немало конструктивных решений. Наиболее распространенное — трансформатор на ферритовом кольце. Но подобное решение, несмотря на свою простоту и привычность, обладает целым рядом недостатков: трудоемкость сборки (шесть трансформаторов для одного инвертора), нетехнологичность, слабая виброустойчивость, относительно большие габариты и относительно низкая прочность изоляции. Например, для 5-мм кольца зазор между первичной и вторичной обмотками не позволяет получить прочность изоляции лучше 2 кВ (АС). Герметизация сборки для повышения прочности изоляции, помимо усложнения и еще большего ухудшения технологичности, чревата потерей устойчивости к термоциклированию, поскольку компаунд, который не разрывает 0,1–0,2-мм проволоку при расширении, — это отдельная задача. А тонкий изолированный высоковольтный провод отечественная промышленность еще не изобрела.

Но есть гораздо более простой и причем лучший по всем параметрам способ: трансформатор на печатной плате без сердечника как такового. На одной стороне стеклотекстолита «рисуется» первичная обмотка, на другой — вторичная. Связь между первичной и вторичной обмотками на частоте 10–100 МГц вполне достаточна для устойчивой передачи сигнала при индуктивности обмоток порядка мкГн. Конечно, КПД такого трансформатора (контура) невелик и желателен повышающий трансформатор, что легко реализовать последовательным включением обмоток, нанесенных на нескольких слоях многослойной платы, — в частности, в вышеупомянутом 5М31 две вторичные обмотки на третьем и четвертом слое платы, соединенные последовательно. Пример реализации такой развязки приведен на рис. 7.

Рис. 6. Плата с опторазвязкой на основе 5П161Б

Если сравнивать опторазвязку на отечественных комплектующих и трансформаторную развязку в плане габаритов, то, как видно из рис. 6 и 7, трансформаторная развязка сильно не проигрывает. А если сравнить с 2011ВВ014 (и т. п.), то трансформаторная развязка, обладая площадью около 2–3 см2 на канал, включая всю необходимую обвязку трансформатора, еще и выигрывает.

Рис. 7. Плата с трансформаторной развязкой

Изоляция предложенной конструкции трансформатора также значительно превосходит показатели микросхем. На рис. 8 приведены пробивные напряжения (АС, 50 Гц) для четырехслойной платы толщиной 1,5 мм производства «Резонит»; напряжения фактически измеренные. То есть если не учитывать ухудшение связи между обмотками при их отдалении, на обычном стеклотекстолите типа FR-4 теоретически можно получить развязку с прочностью изоляции 7,5 кВ (АС), что в принципе недостижимо для любых сборок в металлокерамических корпусах.

Рис. 8. Пробивное напряжение слоев платы

Таким образом, учитывая современное состояние элементной базы, гальваническую развязку в схемах управления силовыми преобразователями целесообразно реализовать следующим образом:

  • Для низковольтных преобразователей без полной развязки — на основе 1308ЕУ3.
  • Для низковольтных преобразователей с полной развязкой — надежнее на микросхемах с трансформаторной развязкой, если габариты позволяют, или на основе 249ЛП8 (и т. п. оптопар) со схемой повышения устойчивости du/dt.
  • Для преобразователей 12-го класса без полной развязки — на основе микросхем с трансформаторной развязкой; оптопары производства «Протон» для этих целей почти неприменимы из-за крайне низкой устойчивости du/dt.
  • Для высоковольтных преобразователей — на основе трансформаторной развязки на отдельных универсальных элементах. Это фактически безальтернативно. Наилучшее решение — развязка с модуляцией входного сигнала частотой 10–100 МГц и его передача через трансформатор, представляющий собой дорожки соответствующей формы на разных сторонах (слоях) печатной платы. Данный способ надежен в плане прочности изоляции, вибропрочности, температуроустойчивости, не занимает много места. Плюс к этому технологичен, прост в реализации и дешев, что, конечно, для изделия с «приемкой 5» последний аргумент, но тем не менее. По крайней мере нами получен положительный опыт при использовании такой развязки в высоковольтных преобразователях, тем более на фоне весьма отрицательного опыта организации развязки на основе отечественных оптронов.

Гальваническая развязка. виды и работа. особенности


Применение

Без использования развязки предельный ток, протекающий между цепями, ограничен только электрическими сопротивлениями, которые обычно относительно малы. В результате возможно протекание выравнивающих токов и других токов, способных повреждать компоненты цепи или поражать людей, прикасающихся к оборудованию, имеющему электрический контакт с цепью. Прибор, обеспечивающий развязку, искусственно ограничивает передачу энергии из одной цепи в другую. В качестве такого прибора может использоваться разделительный трансформатор или оптрон. В обоих случаях цепи оказываются электрически разделёнными, но между ними возможна передача энергии или сигналов.

Работа электромеханической развязки

Помимо уже перечисленных, существует электромеханический вариант развязки. Вопрос для чего он нужен, практически не возникает, поскольку устройства на этой основе широко применяются в электротехнике.

Основой таких приборов служит реле, соединяющее электрические цепи в результате каких-либо изменений входных данных. В итоге они оказываются развязанными, а сама система получила название релейной.

Наиболее ярким примером является схема электромагнитного реле. Эти приборы нужны для защиты электроустановок и в различных автоматических системах. Они разделяются на реле постоянного и переменного тока. Основным элементом считается якорь, которые под действием электромагнита и пружины осуществляет замыкание и размыкание контактов.

Принцип работы гальванического элемента

Что такое гальванический элемент

Импульсный блок питания

Принцип действия поляризованного реле

Трансформаторы тока назначение и принцип действия

Твердотельное реле

Принцип действия емкостной развязки

Нередко возникает вопрос, зачем нужны различные виды развязок, в том числе и емкостная развязка. Эта схема представляет собой систему, в которой между цепями отсутствуют связи через ток, землю и другие элементы.

В этом случае передача данных электрических цепей осуществляется с помощью переменного электрического поля. Изоляция цепей происходит за счет диэлектрика, расположенного между конденсаторными пластинами. Качество развязывающего конденсатора определяется свойствами диэлектрика, размером обкладок и расстоянием между ними. Данный вид изоляции обладает повышенной энергетической эффективностью, устройства на его основе отличаются незначительными размерами, способны передавать электроэнергию и не реагируют на внешние электромагнитные поля.

Нормальная работа устройств обеспечивается разделением частоты сигнала и помех. Таким образом, емкость оказывает рабочему сигналу совсем небольшое сопротивление, а для помех создает преграду.

Виды гальванической развязки

В микросхемах гальванической развязки используются, в основном, три способа гальванического разделения:

  • оптронная развязка;
  • трансформаторная развязка;
  • КМОП.

Оптронная развязка известна очень давно. Пожалуй, наибольших успехов в производстве гальванических оптронных развязок достигли компании Avago (ныне Broadcom) и Toshiba. Основными ограничивающими факторами в использовании оптронных развязок являются температурная зависимость, временные задержки, из-за которых может происходить рассинхронизация тактовых сигналов и данных, ограничение скорости передачи и довольно большое энерго­потребление. В высокоскоростных интерфейсах оптронная развязка не находит широкого применения.

Трансформаторная развязка наилучшим способом реализована в технологии iCoupler компании Analog Devices, а развязка с использованием КМОП-технологии — в технологиях компаний Texas Instruments и SiLabs. Обе эти технологии позволяют увеличить электрическую прочность изоляции до более чем 5 кВ (АС).

В технологии iCoupler планарный микротрансформатор формируется на кристалле кремния. Первичная и вторичная части этого трансформатора разделены полиимидом с высокой электрической прочностью. В КМОП-технологии кристаллы, образующие первичную и вторичную часть развязки, разделены дифференциальным емкостным изолирующим барьером. С точки зрения автора, трансформаторная развязка и емкостная развязка КМОП-технологии практически равноценны при использовании в сетях передачи данных. Ни одна из них не имеет явных преимуществ над другой.

Несмотря на отмеченные выше недостатки оптронных развязок, следует сказать несколько слов в их защиту. Нередко в специализированных СМИ высказывается мнение о том, что этот вид развязки якобы устарел и она во всех отношениях уступает конкурентам. В качестве доказательства приводятся результаты сравнительных испытаний или моделирования.

Например, в среди прочих характеристик рассматривается важный параметр — стойкость к изменению синфазного напряжения (common-mode transient immunity, CMTI). Сравнивается реакция на изменение синфазного напряжения оптронной развязки HCPL‑4506 (с CMTI = 20 кВ/мкс) и развязки Si8712A (с CMTI свыше 50 кВ/мкс), производимой по КМОП-технологии. Как и следовало ожидать, результаты сравнительных испытаний показали, что Si8712A значительно меньше реагирует на изменение синфазного напряжения, чем HCPL‑4506.

Результат объясняется наличием паразитных емкостей и несовершенством схемы HCPL‑4506 (рис. 7). Действительно, как уже упоминалось, паразитные проходные емкости ухудшают характеристики развязки, но дело в том, что для испытаний был отобран далеко не лучший вариант оптронной развязки. Например, оптронная развязка ACNW3410 от Avago (Broadcom) в драйвере затвора использует улучшенную схему и ее величина CMTI = 100 кВ/мкс та же, что у развязок, производимых по двум другим технологиям.

Рис. 7. Схема HCPL-450 с паразитными емкостями

В заключение отметим, что оптронные развязки имеют свою нишу применения. Прежде всего, это одноканальные развязки сигнальных линий и драйверы затворов. Из-за относительно больших задержек распространения сигналов и возможных рассогласований этих задержек между каналами не рекомендуется использовать их в многоканальных системах передачи данных и в драйверах затвора силовых каскадов с двумя и более силовыми ключами.

Гальваническая развязка оптоэлектронного типа

С развитием высоких технологий, использующих полупроводниковые элементы, все более широкое распространение получают БГР – блоки гальванической изоляции на основе оптоэлектронных узлов. Их основой служат оптроны, известные среди электротехников в качестве оптопар, выполненных на основе диодов, транзисторов, тиристоров и других элементов, обладающих повышенной светочувствительностью.

Общая схема оптической части, связывающая источник данных с приемником, использует в качестве сигнала нейтральные фотоны. Благодаря этому свойству, выполняется развязка цепи на входе и выходе, а также ее согласование с входными и выходными сопротивлениями.

Когда используется оптоэлектронная схема, приемник совершенно не влияет на источник сигнала, поэтому сигналы могут модулироваться в широком частотном диапазоне. Данные устройства обладают компактными размерами, поэтому они часто используются в микроэлектронике.

В конструкцию оптической пары входит световой излучатель, проводящая среда для светового потока, а также приемник, преобразующий свет в электрические сигналы. Сопротивление на входе и выходе оптрона очень большое, прядка нескольких миллионов Ом.

Вначале входной сигнал попадает на светодиод, далее в виде света он по световоду попадает на фототранзистор. На выходе устройства данная схема создает перепад или импульс выходного электрического тока. В результате цепи, связанные с двух сторон со светодиодом и фототранзистором, оказываются изолированными между собой.

Что такое гальваническая развязка, основные виды и принципы работы

Здравствуйте уважаемые посетители моего канала! В этой статье я хочу поговорить с вами о таком немаловажном элементе практически любой электронной схемы, как гальваническая развязка. Расскажу о существующих видах, а также о преимуществах и недостатках. Итак, приступим.

Что такое гальваническая развязка

И начнем мы с вами с определения.

Гальваническая развязка — это выполнение передачи энергии либо определенного сигнала между электрическими цепями, которые не имеют непосредственного контакта.

Так же гальваническая развязка используется для передачи сигналов с максимально возможным уровнем помех, для бесконтактного управления, а также для непосредственной защиты электрооборудования от возможных повреждений и людей от вероятного поражения электрическим током.

Еще необходимо знать, что при таком виде развязки электрические потенциалы разделенных цепей могут существенно разливаться.

По какому принципу работает гальваническая развязка

Для осознания алгоритма работы давайте разберемся в конструкции трансформатора.

yandex.ru

Итак, в трансформаторе первичная обмотка не имеет электрической связи с вторичной обмоткой. То есть попадание электрического тока с первички возможно только в результате пробоя изолирующего материала. Но при этом разность потенциалов на выводах катушек достигает существенных величин.

И получается, если мы вторичную катушку соединим с корпусом устройства (то есть будет соединение с землей), то на аппарате будут отсутствовать паразитные токи, которые несли угрозу обслуживающему персоналу.

Существующие виды гальванических развязок

Существует несколько способов выполнить такое разделение. Вот о них и поговорим более подробно:

1. Индуктивная (она же трансформаторная) развязка. Для реализации подобного варианта развязки потребуется использовать магнитоиндукционный элемент (трансформатор). В данном случае сердечник может и не использоваться.

yandex.ru

При этом для подобной развязки в основном используют трансформаторы с коэффициентом равным «1». И «первичка» подсоединяется к источнику сигнала, а «вторичка» к приемнику. И величина напряжения на приемнике имеет прямую зависимость от напряжения на источнике. К минусам такого варианта можно отнести следующие моменты:

— Размеры такого девайса не позволяют производить миниатюрные изделия, что в современных реалиях очень большой минус.

— Частотная модуляция гальванической развязки накладывает жесткие ограничения на частоту пропускания.

— Помехи входного сигнала существенно снижают качество выходного сигнала.

— Такая развязка функционирует исключительно в сетях с переменным напряжением.

Оптоэлектронная развязка

Развитие электроники и полупроводниковых элементов позволило создать принципиально новые развязки, основанные на использовании оптоэлектронных узлов. Основными элементами таких изделий являются оптроны (оптопары) реализованные на основе тиристоров, диодов, транзисторов и других подобных компонентов, обладающих повышенной чувствительностью к свету.

yandex.ru

Причем в оптической части схемы, которая связывает приемную и передающую часть, в роли переносчика сигнала выступает свет. Нейтральность фотонов позволяет реализовать электрическую развязку входной и выходной сети. И так же выполнить согласование цепи с разными сопротивлениями на входе и выходе.

Оптическая пара выполнена из следующих компонентов: источника света, светопроводящей среды и непосредственного приемника света, где как раз и происходит преобразование светового потока в электрический импульс (сигнал). Причем величина сопротивления входа и выхода в оптроне может иметь величину в десятки Мом.

yandex.ru

Принцип работы оптоэлектронной развязки заключен в следующем: на светодиод поступает входной сигнал, что побуждает светодиод к испусканию света, который через проводящую среду попадает на фототранзистор, на электродах которого формируется перепад напряжения либо же импульс тока. Таким образом, выполняется гальваническая развязка цепей, которые имеют связь со светодиодом с одного края и связь с фототранзистором с другого.

Несомненными преимуществами данного вида гальванической развязки считаются: достаточно скромные размеры готового элемента (что позволяет использовать их в микроэлектронике) и отсутствие помех (наводок) от приемника, что позволяет модулировать сигналы достаточно широкого диапазона частот.

Диодная оптопара

yandex.ru

В данном варианте гальванической развязки источником света является светодиод, а приемником выступает фотодиод. Принцип работы таков: когда нужно передать сигнал на светодиод подается напряжение. Излученный светодиодом световой поток попадает на фотодиод, в результате чего фотодиод открывается и пропускает ток.

Подобная пара может использоваться вместо ключа и функционировать с сигналами частотой до нескольких десятком МГц.

Главным недостатком такого варианта развязки является невозможность управления большими токами без использования дополнительных элементов. Кроме этого КПД такого элемента достаточно низок.

yandex.ru

На этом я хочу прервать повествование о гальванической развязке. Если вам понравилась статья, тогда оцените ее лайком. В следующей части будут рассмотрены: емкостная гальваническая развязка, электромеханическая развязка, а также поговорим о задачах гальванической развязки и главных ее недостатках. Спасибо за ваше внимание!

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5aef12c13dceb76be76f1bb1/5d7e072df557d000ae5d7bbb

В электронике и электротехнике используется большое количество схем, в которых требуется изолировать или отделить высокое силовое напряжение от низкого напряжения управляющих цепей. За счет этого создается своеобразная защита низковольтных устройств от влияния высокого напряжения.

Трансформаторная (индуктивная) развязка

Для того чтобы построить индуктивную развязку, следует использовать магнитоиндукционные устройства – трансформаторы. Его конструкция может быть с сердечником или без сердечника.

Оборудование цепей гальваноразвязкой индуктивного типа осуществляется с помощью трансформаторов, у которых коэффициент трансформации составляет единицу. К источнику сигнала подключается первичная катушка, а вторичная соединяется с приемником. На этом принципе гальванические развязки трансформаторного типа служат основой для создания магнитомодуляционных устройств.

Выходное напряжение, возникающее во вторичной обмотке, напрямую связано с напряжением на входе трансформаторного устройства. В связи с этим, индуктивная развязка имеет серьезные недостатки, почему и ограничивается ее применение:

  • Невозможно изготовить компактное устройство из-за существенных габаритных размеров трансформатора.
  • Частота пропускания ограничивается частотной модуляцией самой развязки.
  • Помехи, возникающие во входном сигнале, снижают качество сигнала на выходе.
  • Подобная трансформаторная гальваническая развязка может нормально работать только при наличии переменного напряжения.

Принцип действия

Гальваническая развязка в соответствии со своей функцией известна также под понятием гальванической изоляции. Данные системы обеспечивают электрическую изоляцию конкретной цепи по отношению к другим видам цепей, находящихся рядом. Применение гальванических развязок дает возможность бесконтактного управления, обеспечивает надежную защиту людей и оборудования от поражения электротоком.

Благодаря своим особенностям, гальваническая развязка обеспечивает обмен сигналами или энергией между цепями, исключая при этом непосредственный электрический контакт. С ее помощью образуется независимая сигнальная цепь за счет формирования независимого контура тока сигнальной цепи по отношению к токовым контурам других цепей.

Для того чтобы лучше представить себе, что такое гальваническая развязка, можно рассмотреть ее действие на примере стандартного промышленного электродвигателя. На производстве в большинстве случаев используется значение питающего напряжения, значительно превышающее 220 вольт и представляющее серьезную опасность для обслуживающего персонала.

В связи с этим, подача тока на обмотки и включение двигателя осуществляется с применением специальных устройств, обеспечивающих коммутацию силовых цепей. В свою очередь, коммутаторы также управляются, чаще всего кнопками включение и выключения. Именно на этом участке и требуется развязка, защищающая оператора от воздействия опасного напряжения. Оно не попадает на пульт управления, благодаря механическому взаимодействию конструктивных элементов пускателя с магнитным полем.

В настоящее время данные системы используются в различных вариантах технических решений: индуктивные, оптические, емкостные и электромеханические.

Зачем нужна изоляция?

По своей природе токи помех могут быть как переменными, так и постоянными. Например, когда датчик размещается непосредственно на тестируемом объекте (источнике питания), напряжение которого превышает 0 вольт, это может вызывать смещение постоянной составляющей сигнала. Электрические помехи или шумы могут также принимать форму сигналов переменного тока, создаваемых другими электрическими компонентами в сигнальном канале или в окружающей среде в месте проведения испытания.

Изоляция особенно важна в отношении аналоговых входных сигналов, которые мы хотим измерить. Многие из этих сигналов существуют на относительно низких уровнях, и внешнее электрическое напряжение может сильно влиять на сигнал, приводя к неправильным показаниям. Представьте себе выход термопары, который составляет всего несколько тысяч вольт, и как легко перегрузить его электрическими помехами.

Даже обычная питающая линия в здании генерирует электрическое поле частотой 50 или 60 Гц в зависимости от страны. Вот почему лучшие системы сбора данных имеют изолированные входы — для сохранения целостности сигнальной цепи и эффективного считывания выходных сигналов датчиков.

Кроме того, существуют высокие напряжения, которые при перекрестном подключении неизолированной системы могут повредить или вывести из строя дорогостоящее оборудование. В худшем случае это может привести к травмам или даже смерти испытателя. Считается, что для людей опасны напряжения, превышающие ср.кв. напряжение 30 Vrms, 42,4 В переменного тока или 60 В постоянного тока.

В сфере испытаний и измерений предотвращение или устранение паразитного заземления и синфазных перенапряжений имеет решающее значение для проведения точных измерений, защиты испытательного оборудования и проверяемых объектов и, самое главное, защиты людей от воздействия опасного напряжения.

Прежде чем сигналы пройдут через усилитель и будут переданы в аналого-цифровые преобразователи, мы должны обеспечить их целостность, и лучший способ сделать это — использовать изоляцию.

Ознакомьтесь с современными цифровыми системами сбора данных с полной межканальной изоляцией от компании Dewesoft

Гальваническая развязка: принципы и схему

Гальваническая развязка – принцип электроизоляции рассматриваемой цепи тока по отношению к другим цепям, которые присутствуют в одном устройстве и улучшающий технические показатели. Гальваническая изоляция используется для решения следующих задач:

  1. Достижение независимости сигнальной цепи. Применяется во время подключения различных приборов и устройств, обеспечивает независимости электрического сигнального контура относительно токов, возникающих во время соединения разнотипных приборов. Независимая гальваническая связь решает проблемы электромагнитной совместимости, уменьшает влияние помех, улучшает показатели соотношения сигнал/шум в сигнальных цепях, повышает фактическую точность измерения протекающих процессов. Гальваническая развязка с изолированным входом и выходом способствует совместимости приборов с различными устройствами при сложных параметрах электромагнитной обстановки. Многоканальные измерительные приборы имеют групповую или канальную развязки. Развязка может быть единой для нескольких каналов измерения или поканальной для каждого канала автономно.
  2. Выполнение требований действующего ГОСТа 52319-2005 по электробезопасности. Стандарт регламентирует устойчивость изоляции в электрическом оборудовании управления и измерения. Гальваническая развязка рассматривается как один из комплекса мер по обеспечению электробезопасности, должна работать параллельно с иными методами защиты (заземление, цепи ограничения напряжения и силы тока, предохранительная арматура и т. д.).

Развязка может обеспечиваться различными методами и техническими средствами: гальванические ванны, индуктивные трансформаторы, цифровые изоляторы, электромеханические реле.

Схемы решений гальванической развязки

Во время построения сложных систем для цифровой обработки поступаемых сигналов, связанных с функционированием в промышленных условиях, гальваническая развязка должна решать следующие задачи:

  1. Защищать компьютерные цепи от воздействия критических токов и напряжений. Это важно, если условия эксплуатации предполагают воздействие на них промышленных электромагнитных волн, существуют сложности с заземлением и т. д. Такие ситуации встречаются также на транспорте, имеющем большой фактор человеческого влияния. Ошибки могут становиться причиной полного выхода из строя дорогостоящего оборудования.
  2. Предохранять пользователей от поражения электрическим током. Наиболее часто проблема актуальна для приборов медицинского назначения.
  3. Минимизации вредного влияния различных помех. Важный фактор в лабораториях, выполняющих точные измерения, при построении прецизионных систем, на метрологических станциях.

В настоящее время широкое использование имеют трансформаторная и оптоэлектронная развязки.

Принцип работы оптрона

Схема оптрона

Светоизлучающий диод смещается в прямом направлении и принимает только излучение от фототранзистора. По такому методу осуществляется гальваническая связь цепей, имеющих связь с одной стороны со светодиодом и с другой стороны с фототранзистором. К преимуществам оптоэлектронных устройств относится способность передавать связи в широком диапазоне, возможность передачи чистых сигналов на больших частотах и небольшие линейные размеры.

Размножители электрических импульсов

Обеспечивают требуемый уровень электроизоляции, состоят из передатчиков-излучателей, линий связи и приемных устройств.

Размножители импульсов

Линия связи должна обеспечивать требуемый уровень изоляции сигнала, в приемных устройствах происходит усиление импульсов до значений, необходимых для запуска в работу тиристоров.

Применение электрических трансформаторов для развязки повышает надежность установленных систем, построенных на основании последовательных мультикомплексных каналов в случае выхода из строя одного из них.

Параметры мультикомплексных каналов

Сообщения каналов состоят из информационных, командных или ответных сигналов, один из адресов свободен и используется для выполнения системных задач. Применение трансформаторов повышает надежность функционирования систем, собранных на основе последовательных мультикомплексных каналов и обеспечивает работу устройства при выходе из строя нескольких получателей. За счет применения многоступенчатого контроля передач на уровне сигналов обеспечиваются высокие показатели помехозащищенности. В общем режиме функционирования допускается отправка сообщений нескольким потребителям, что облегчает первичную инициализацию системы.

Простейшее электрическое устройство – электромагнитное реле. Но гальваническая развязка на основе этого прибора имеет высокую инертность, относительно большие размеры и может обеспечить только небольшое число потребителей при большом количестве потребляемой энергии. Такие недостатки препятствуют широкому применению реле.

Гальваническая развязка типа push-pull позволяет значительно уменьшить количество используемой электрической энергии в режиме полной нагрузки, за счет этого улучшаются экономические показатели использования устройств.

Развязка типа push-pull

За счет использования гальванических развязок удается создавать современные схемы автоматического управления, диагностики и контроля с высокой безопасностью, надежностью и устойчивостью функционирования.

Если вас интересует стоимость изготовления продукции, отправьте нам техническое задание на почту [email protected]‑product.ru или позвоните по телефону 8 800 555‑17‑56

ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РАЗВЯЗКА

02.08.2018


Гальваническая развязка — термин все чаще появляется у производителей электротехнического оборудования. Мы — не исключение. В ассортименте бренда LC есть промышленные светильники и уличные светильники серии PLO с гальванической развязкой в драйвере.

Что же это такое? 

1. Гальваническая развязка — это специальная защита человека от воздействия электрическим током при резком скачке напряжения.
2. С помощью гальванической развязки можно подключить современное устройство даже в устаревшую сеть без заземления.
3. Гальваническая развязка решает проблемы, связанные с электромагнитной совместимостью, т.е. с ее помощью технические средства одновременно функционируют в реальных условиях эксплуатации без потери качества, а так же не создают электромагнитных помех другим техническим средствам. 

Гальваническая развязка может применяется в самых разных электрических устройствах от фена и утюга, до промышленного оборудования, которое работает от электрической сети.
 
Способов организовать гальваническую развязку несколько, в зависимости от технического принципа реализации:

1) электромеханический
Релейная развязка основывается на реле, которое соединяет цепи при определённых условиях.

2) ёмкостной
Приёмник и передатчик при этом не связаны, для передачи применяется переменное поле конденсатора.

3) оптический (оптоэлектронный)
Диодные, тиристорные, транзисторные оптопары чувствительны к свету. На их основе выполнены оптроны.

4) трансформаторный (индуктивный)
Трансформаторы и цифровые изоляторы разделяют цепи по катушкам, между которыми нет прямого взаимодействия.

На основе гальванической развязки по разным принципам работают устройства, которые позволяют передавать между разделёнными электрически элементами сигналы или энергию.
— оптрон (передаёт электросигнал через световое излучение)
— конденсатор (передаёт сигнал посредством электростатического поля)
— трансформатор (работает через магнитное поле)

4.3. Гальваническая развязка

Гальваническая развязка сигнальных цепей — это отсутствие связи по постоянному току между ними, «схемной землей» и другими питающими шинами. При наличии гальванической развязки потенциал сигнальных цепей относительно «схемной земли» может быть весьма значительным, но не должен превышать напряжения изоляции, допустимого для данного интерфейса. Гальваническая развязка может обеспечиваться разными способами, применимость их зависит от требований к напряжению изоляции и особенностей интерфейсных сигналов.

Оптическая развязка позволяет передавать дискретные сигналы в широком диапазоне частот, от постоянного тока до предела, обусловленного быстродействием приемника. Оптическая развязка может выполняться на оптронах — комбинациях излучателя (светодиода) и приемника (фотодиода, фототранзистора с усилителем-формирователем) в одной микросхеме. Напряжение изоляции может достигать 1-1,5 кВ, максимальная частота — от десятков кГц до десятков МГц. Оптронная развязка применяется, например, в интерфейсах «токовая петля», MIDI. Еще лучшую развязку (по напряжению) обеспечивают интерфейсы с оптоволоконной связью, где между излучателем и приемником располагается оптический кабель с коннекторами. Такая связь применяется в линиях Fiber Channel, оптических версиях Ethernet (и других сетевых технологиях), а также цифровой аудио-технике (S/PDIF). Полоса частот может достигать единиц и десятков Гигагерц, но это требует дорогостоящих излучателей и приемников. В оптических интерфейсах используется стеклянное и пластиковое волокно. Стеклянное волокно позволяет обеспечивать большую дальность связи, но все компоненты довольно дороги, а оконцовка волокна разъемами — довольно сложная процедура, которая может упрощаться за счет применения дорогих компонентов. Если дальность связи ограничивается единицами-десятками метров, то применяют гораздо более дешевое пластиковое волокно.

Трансформаторная развязка не позволяет передавать сигналы постоянного тока, но она гораздо дешевле оптической, и достижение высоких частот здесь не имеет столь существенных проблем. Напряжение изоляции разделительных трансформаторов, применяемых в интерфейсных схемах, составляет 0,5-2,5 кВ. Трансформаторная развязка применяется в локальных сетях (все адаптеры электрических версий Ethernet имеют импульсные трансформаторы во входных и выходных цепях), в Fibre Channel, модемах для телефонных и выделенных линий, цифровой аудиотехнике (S/PDIF).

Конденсаторная развязка — самый дешевый, но и неэффективный способ развязки, практически не защищающий от помех в интерфейсах. Такая развязка может применяться в дешевых устройствах Fire Wire.

Гальваническая развязка применяется также в источниках питания, где она необходима для обеспечения безопасности работы с устройствами. Гальваническая развязка между входом и выходом имеется у всех источников питания, в которых используются трансформаторы. У источников с трансформаторным входом на первичную обмотку трансформатора подается входное напряжение переменного тока (110-240 В, 50-60 Гц), а ко вторичной обмотке подключается выпрямитель (и стабилизатор напряжения, если имеется). У источников с бестрансформаторным входом основная часть схемы (выпрямитель, преобразователь-стабилизатор) не развязана с входом; отсутствие трансформатора позволяет им работать и от сети постоянного тока.

Что такое гальваническая развязка электрических цепей?

Виды развязок

По способу организации гальванической развязки они разделяются на

  • Трансформаторные.
  • Оптоэлектронные: оптопары, оптоволоконные линии связи, фотогальванические элементы.
  • Акустические — передача информации происходит через звуковой, например, ультразвуковой канал.
  • Радиоканалы.
  • Звуковой: громкоговоритель, микрофон
  • Емкостные — передача сигнала производится на высоких частотах через разделяющие конденсаторы малой ёмкости.
  • Развязки на коммутируемых конденсаторах.
  • С преобразователями, основанными на эффекте Холла и гигантском магнитосопротивлении.
  • Механические, например: мотор-генераторы, реле.

Трансформаторная развязка

Гальваническая развязка у трансформатора. Первичная обмотка (сверху) электрически изолирована от вторичной обмотки (снизу).

Исторически первый вид развязок. Используется до сих пор как для передачи мощности, так и для передачи информационного сигнала. Через силовые трансформаторы возможна передача очень большой мощности, вплоть до сотен МВт. Для передачи информации обычно используют миниатюрные импульсные и высокочастотные трансформаторы.

Иногда для электробезопасности применяют специальные разделительные силовые трансформаторы. Обычно силовые трансформаторы понижающие, то есть напряжение вторичных обмоток ниже напряжения первичной обмотки, разделительные трансформаторы, как правило, имеют коэффициент трансформации 1:1. Применение таких трансформаторов в целях электробезопасности обусловлено тем что низковольтные промышленные и бытовые сети имеют заземление присоединенное к «земле» — с которой также электрически связаны, например, водопроводные трубы. При отсутствии разделительного трансформатора пробой изоляции ручного электроинструмента может причинить электротравму работнику. Так как вторичная обмотка разделительного трансформатора не имеет электрической связи с «землёй», аварийное нарушение изоляции инструмента практически электробезопасно.

У автотрансформаторов первичная и вторичная обмотки совмещены, и поэтому автотрансформаторы не являются устройствами гальванического разделения и не применяются для гальванического разделения в целях электробезопасности.

Недостаток трансформаторной гальванической развязки для передачи информационного сигнала — принципиальная невозможность непосредственной передачи сигналов постоянного тока и медленно изменяющихся сигналов через трансформатор. Поэтому в таких развязках прибегают к какому-либо виду модуляции, например, частотной модуляции и передача информации при этом происходит с помощью передачи высокочастотного несущего сигнала. На приёмном конце высокочастотный сигнал демодулируется с восстановлением переданной информации.

Оптоэлектронные и оптические развязки

Принцип работы оптоэлектронной развязки, широко используемой в современных цифровых системахГальваническая развязка для передачи аналоговых сигналов с улучшенной точностью. Если фототоки фотодиодов равны во всем диапазоне изменения входного сигнала ( I P 1 = I P 2 {\displaystyle I_{\mathrm {P1} }=I_{\mathrm {P2} }}), то нелинейность канала компенсируется.

В устройствах этого типа сигнал передаётся с помощью оптического излучения и используются исключительно для передачи информационных сигналов, так как через такие развязки трудно и технически нецелесообразно передавать большую мощность.

В настоящее время оптические развязки наиболее используемый и популярный тип информационных развязок.

Принцип их действия основан на излучении света каким-либо управляемым электрическим сигналом светоизлучателем, передаче оптического сигнала в гальванически изолированную часть и обратное преобразование излучения в электрический сигнал.

В качестве излучателей сейчас обычно используются светодиоды, а в качестве приёмников света — фотодиоды, фототранзисторы или фототиристоры. Комбинацию светодиод и приемник излучения принято называть оптопарой или оптроном, если конструктивно излучатель и приёмник излучения скомпонованы в одном корпусе. Передача в оптическом канале обычно применяют в инфракрасном диапазоне, так как энергетические характеристики полупроводниковых приёмников и излучателей в этом диапазоне лучше, чем в видимом диапазоне.

Преимущество оптронной развязки по сравнению с трансформаторной — меньшие габариты, дешевизна и возможность передавать медленно меняющиеся сигналы, в том числе сигналы постоянного тока.

Недостаток оптической развязки для передачи аналоговых сигналов низких частот — существенная нелинейность канала при передаче, неравномерность коэффициента передачи 10—30 % во всем диапазоне изменения сигнала. Поэтому для передачи медленно меняющихся аналоговых сигналов с достаточной точностью, как и в случае трансформаторной развязки применяют модуляцию-демодуляцию.

Другой способ точной передачи медленно меняющегося сигнала через оптический канал — компенсационный. При этом методе один светоизлучатель (светодиод) засвечивает два приёмника излучения (фотодиода или фототранзистора), один из приёмников включён в обратную связь источника тока светодиода, второй, гальванически изолированный, включён в обратную связь усилителя фотодиода как показано на рисунке. Если нелинейная функция передачи от светодиода на оба фотоприёмника одинаковая, то нелинейности взаимно компенсируются и гальваническая развязка становится с достаточной для многих применений точностью линейной. Практически в такой структуре достижимо улучшение линейности передачи в канале до 1 %.

Конденсаторная гальваническая развязка

Один из вариантов конденсаторной гальванической развязкиСтруктурная схема информационной гальванической развязки через пару конденсаторов. Красной линией изображён синфазный сигнал.
М — модулятор, преобразующий входной сигнал в последовательности коротких импульсов;

БУ — буферный усилитель-фазорасщепитель, преобразующий входной импульсный сигнал на две линии в которых фаза импульсов отличается на 180 градусов;
ДУ — дифференциальный импульсный усилитель;
ДМ — демодулятор, преобразующий импульсные последовательности в непрерывный аналоговый сигнал.

Применяется исключительно для передачи информационных сигналов. Эта развязка может называться гальванической развязкой только условно, так как гальванически развязываемые цепи соединены электрически через ёмкостную связь, импеданс которой конечен и падает при повышении частоты разности плавающих потенциалов «земель» разделяемых цепей.

Если ёмкость конденсаторов мала, то токи промышленной частоты, протекающие через развязывающие конденсаторы малы. Например, обычная ёмкость развязывающих конденсаторов около 1 пФ, и импеданс гальванической развязки для промышленной частоты составляет порядка 3 ГОм. Электрическая прочность (пробойное напряжение) развязывающих конденсаторов может составлять несколько киловольт, поэтому этот тип развязок разрешён для применения в в электрофизическом оборудовании для медицинского обследования и лечения пациентов, например, в электрокардиографах.

Так как такая развязка принципиально не передаёт медленно изменяющиеся сигналы и сигналы постоянного тока, при передаче информационного сигнала обязательно применяют какой-либо тип модуляции.

Пример цепи конденсаторной гальванической развязки показан на рисунке. В этой схеме импульсный сигнал передаётся через несимметричный конденсаторный мост с разными коэффициентами передачи ёмкостных делителей напряжения в плечах моста.

Другой пример гальванической развязки показан на рисунке. В этой схеме информационный сигнал, промодулированный каким-либо методом, передаётся в дифференциальном виде через два конденсатора связи, с типовой ёмкостью около 1 пФ.

Этот принцип гальванического разделения применён во многих микросхемах «усилителей с гальванической развязкой» многих производителей полупроводниковых компонентов. Обычно в таких микросхемах применяют сигма-дельта модуляцию.

Преимущество конденсаторного метода гальванического разделения — простота, но недостаток — требует применения модулятора-демодулятора.

Примечания

РадиоКот >Схемы >Питание >Блоки питания >

Теги статьи: Добавить тег

Продвинутая гальваническая развязка

игорь_сумы
Опубликовано 07.02.2017.
Создано при помощи КотоРед.

Всякий кот, если ему приходится брать в лапы импульсный блок питания с целью его отремонтировать, всегда рискует. То конденсатор возьмет да и испустит дух, то транзистору вздумается отлететь в мир иной ну и другие неприятности бывают. Давно известно, что включение импульсных блоков питания после ремонта через лампочку позволяет избежать брызг, искр, запахов и проч. Фр-ррр, как вспомню, — волосы дыбом на хвосте. А еще опытные коты настоятельно рекомендуют пользоваться при ремонте ИИП гальванической развязкой. Жуть эти импульсные блоки питания. Но мир таков, что их все больше и больше и часто приходится их ремонтировать. Вот как раз для таких котов и предназначено это устройство. Оно позволяет настраивать ИИП через гальваническую развязку, запускать ИИП через лампочку и без оной, кратковременно и на долго. Идею этого устройства я подсмотрел в Польше в сервисном центре маленького городка. Там подобное устройство (правда мощностью в 3 кВт) и без автоматики, точнее с автоматикой на реле, эксплуатируется уже много лет и мне довелось с ним работать. Понять насколько это замечательная идея. И я решил сделать нечто подобное. Я ограничился мощностью трансформатора в 100Вт ибо утюгов и фенов я не беру в лапы с целью ремонта, а для бытовых ИИП этого вполне хватит. Вот что у меня получилось:

Трансформатор гальванической развязки включен в сеть через автомат на 6А на тот случай если что-то пойдет совсем не так, его должно выбить. Пока подобное не случалось. В принципе автомат можно заменить обычным тумблером. В оригинальной конструкции была применена «пробка — автомат» от электросчетчика. Органы управления: слева на фото автомат включения, над ним зеленый светодиод «Готов», под ним переключатель ламп-баеретеров, о нем я расскажу позже. Далее модернизированная выходная розетка, о ней тоже скажу позже, под ней переключатель на 3 положения без фиксации для кратковременной подачи напряжения на выход. Справа от розетки — окно, прикрытое красным светофильтром, через него можно видеть нити накала ламп. Под окном — красная кнопка без фиксации — кнопка включения прибора в долговременный режим.

Работать с этим прибором так:
1. Включаем прибор автоматом, при этом кратковременно вспыхнет светодиод «Готов», что сигнализирует об исправности прибора. В принципе не мешало-бы дополнить прибор еще одним светодиодом, для индикации включенного состояния, но лень свойственная котам и сложность разборки конструкции пока не позволили это сделать. Я решил, что добавлю светодиод когда буду заменять перегоревшую лампу. Итак, светодиод моргнул, все хорошо.
2. Вывести переключатель под розеткой из среднего положения и подать питание на ИИП через лампочку (влево подаем 110В, вправо — 220В). Возможности подать напряжение исключаяя лампочку из цепи этим переключателем нет. Это сделано в целях безопасности. Подав напряжение наблюдаем через окно на то, как вспыхнула и почти погасла лампа-баретер. Если это так, то все в порядке. Можно переходить к «красной кнопке», если же лампа постоянно горит ярко — что-то в схеме ИИП не так, не стоит подавать напряжение. Подробнее методика ремонта ИИП с помощью лампочки много раз описывалась на просторах Интернета
3. Переходим к «Красной кнопке» одно кратковременное нажатие на нее приведет к включению режима 1 . Сработает реле К1 и своими замыкающими контактами подаст напряжение на выход через лампу, а размыкающими разорвет цепь 110В. Это сделано опять таки для безопасности. Ибо никакие ошибочные манипуляции с прибором не выведут его из строя. Без этого контакта можно представить ситуацию, когда и реле К1 сработает и зацепив переключатель хвостом можно закоротить пол вторичной обмотки трансформатора. Не брезгуйте этим контактом если будете повторять это устройство и оставите в нем режим 110В. В этом режиме работы (т.е. 220В через лампочку) группа синих светодиодов в верхней части розетки,на схеме обозначенная VD7-VD8, начнет мигать с частотой около 1 Гц. Повторное кратковременное нажатие на «красную кнопку» отключит этот режим.
4. Длительное (более 1 сек) нажатие на «красную кнопку» включит реле К2 и напряжение 220В со вторичной обмотки трансформатора будет подано в нагрузку в обход ламп-баретеров. Это режим 2. При этом табло из синих светодиодов будет светиться постоянно. Отключить этот режим можно так же длительно удерживая «красную кнопку». Или вытащив из розетки вилку ИИП, об этом расскажу позже.

Схема силовой части прибора

В приборе установлены две лампы-баретеры. На 15Вт и на 60Вт. Первая — для ремонта маломощных ИИП, которые применяются в зарядках телефонов и т.п. Вторая — на 60 Вт для ремонта ИИП телевизоров, усилителей и других относительно-мощных ИИП. Переключатель ламп находится под выключателем питания. К сожалению он позволяет только добавить лампу в 60Вт в параллель к 15-ваттной. Это не совсем логично, но мне очень хотелось применить именно такой, вытяжной выключатель от старой АТС. Он мне так напоминает выключатель питания моего первого осциллографа С1-83, который как раз включался вытяжным выключателем. Ностальгия случается и с котами. Вы можете применить другой выключатель, а лучше переключатель.

Схема блока автоматики.
Блок автоматики питается от дополнительной обмотки трансформатора. Величина переменного напряжения – 18В. За основу блока автоматики взято вот это устройство https://www.drive2.ru/c/292144/ изначально предназначенное для автомобиля. Уж очень мне понравилась идея управлять одной кнопкой. В польском прототипе использовались раздельные конопки и механический микровыключатель в розетке для автоматического сброса при отключении нагрузки. Я применил электронный, на фотореле (DD1/1, DD1/2 на принципиальной схеме). На элементах DD1/3 и DD1/4 собран генератор 1Гц для моргания светодиодной панелью в режиме 1.

Модернизированная розетка. В начале я хотел применить механический микропереключатель и купил для этой цели стенную розетку со шторкой и крышкой турецкой фирмы ViKo. Однако, эксперименты показали, что крышка совсем не нужна и только мешает работе, я ее аккуратно срезал дремелем и разместил на ее месте табло из семи ярких синих светодиодов. Диоды спаял последовательно на полосочке макетной платы и поместил в прозрачную термоусадку. Сверху прикрыл табло синим светофильтром из оргстекла. Шторка, прикрывающая контакты от детей, подпружинена достаточно мощной пружиной, преодолеть силу которой не просто. Я бы сдвигал прибор с места на столе, что не хорошо. Поэтому я решил сделать фотореле. На месте удаленной шторки в розетке я вклеил друг на против друга фотопару из инфракрасного светодиода АЛ107 и фотодиода ФД256. Если посмотреть в правую дырочку розетки через цифровой фотоаппарат телефона то свечение светодиода видно. Если фотодиод засвечен светом светодиода или естественным светом – транзистор VT1 открыт и микроконтроллер находится в состоянии Reset. Если в розетку вставить вилку, транзистор VT1 закроется, а VT2 откроется и загорится зеленый светодиод «Готов». При включении питания светодиод кратковременно вспыхивает из-за зарядки конденсатора С1. Работу микроконтроллера, программу для него, а так же детальнейшее описание его работы можно найти перейдя по ссылке, которую я указал выше. В качестве W1 использована «пищалка» от компьютера. Без генератора. Можно применить малогабаритную динамическоую головку. С пьезоизлучателем схема не работает. Звуковое сопровождение полезно и оживляет даже такое простое устройство.

Весь блок автоматики размещен на одной макетной плате. Печатная плата не разрабатывалась. Хотя по фотографии можно перенести проволочную «вязь» в рисунок для печатной платы. Это уже на Ваше усмотрение.

Примененные детали.
Трансформатор: готовый 220В на 36В. Был перемотан. Вторичная обмотка удалена, вместо нее намотал 944 витка проводом диаметром 0,55мм. Виток к витку, с межслойной изоляцией. Кроме этого намотана обмотка для питания блока автоматики. Она состоит из 75 витков такого-же провода. Трансформатор пропитан бакелитовым лаком горячей сушки.
Реле. Применены безродные реле от промышленных реле времени серии ВЛ-64. Реле на 24В постоянного тока. Хотя они нормально срабатывают и от 18В. Так же я остановился на этих реле потому что они имеют открытую электромагнитную систему, что позволяет оперативно проверять состояние контактов. Но реле крепились на плату. Поэтому я изготовил из стеклотекстолита две переходные платы для крепления реле. В принципе у Вас может быть другая конструкция как блока реле, так и прибора в целом.

Переключатель без фиксации (на фото черно-коричневый с винтовыми клеммами): от какой-то авиационной техники рассчитан на 10А
Вытяжной переключатель – от старой АТС. Применять не рекомендую. Крепить сложно, да и изоляция не рассчитана на 220В.
Остальные компоненты не должны вызывать вопросов: патроны для ламп стандартные, автомат на 6А тоже. Монтаж силовой части выполнен гибким проводом сечением 1,5мм2.

Устройство смонтировано в подходящем корпусе. Снизу прикрутил резиновые ножки, что бы прибор не скользил по столу. Сверху не мешало – бы предусмотреть ручку. Прибор-то довольно тяжелый. Уже заказал ручку из Китая. Где то едет. Так, что прибор еще можно модернизировать. Работать с прибором просто и приятно. Больше никаих лампочек на столе, от которых прогорает сам стол или бумага на нем. Все аккуратно. Приборчик приятно «мурлыкает» при работе с «красной кнопкой». Кроме этого я нашел возможность оперативно проверять лампочки накаливания, не разбирая прибора. Для этого нужно «красной кнопкой» включить режим 2 и вывести переключатель кратковременного включения в положение 110В. При этом на лампочку (или группу ламп) будет подано 110В и в ее исправности легко убедиться посмотрев через окно (прикрытое красным светофильтром) на нить накала.

Все вопросы как обычно, в личку, или на форум, если моя конструкция нуждается в обсуждении.
ЗЫ. Я благодарен пользователю с ником «Самокат ветерана» из сайта www//http:drive2.ru за то, что он сконструировал устройство которое мне идеально подошло. Не пришлось придумывать свой вариант.

Вопрос №8. Основные виды гальванической развязки. Понятия и области применения.

Гальваническая развязка –это определенное схемотехническое решение, обеспечивающее электрическую изоляцию электрических цепей для разделения двух или более контуров тока с возможностью передачи информации или энергии от одного контура тока к другому.

Гальваническая развязка бывает: информационная, энергетическая. Главное отличие одного вида от другого заключается в том, что при использовании энергетической развязки возможно запитывание (обеспечение электропитания). К информационной относятся оптическая гальваническая развязка, основанная на полевых транзисторах; гальваническая развязка на основе магнитного поля; трансформаторная.

Виды гальванических развязок:

1). Трансформаторная: в схеме в основном используются ПИК-трансформаторы. Область их применения – в цепи управления мощными полупроводниковыми ключами (тиристоров и симисторов).

TV – трансформатор напряжения, TA – трансформатор тока.

В ПИК-трансформаторах применяются ферритовый сердечник, позволяющий пропускать высокие частоты от одной обмотки к другой. Конструктивно трансформаторы могут пропускать через себя импульсный сигнал.

Рис. 1 Схема включения трансформатора для управления тиристором

Места, где кривая тока переходит через ноль, называется точками естественной коммутации.

Точки естественной коммутации, в которых тиристор (симистор) закрывается самостоятельно вследствие снижения тока до 0 ампер.

За счет электрического пробоя p-n перехода, активное (динамическое) сопротивление которого меньше доли Ом, полупроводниковый ключ может выдержать ударные токи до 10-13 крат по отношению к номинальному значению. У трансформаторной гальванической развязки напряжение пробоя колеблется от 3 до 30 кВ. Чем больше расстояние между обмотками и чем больше изоляция (бумага, смола), тем лучше трансформатор выдерживает пробой.

На входе трансформатора , на входе тиристора получаем . Такого скачка достаточно для открытия тиристора.

Линейное подключение трансформатора приведено ниже:

Второй пример – применение в системах электропитания шахт, предприятий с взрывоопасной средой для разделения цепей с глухозаземленной нейтралью и цепей с изолированной нейтралью.

Цепь (сеть) с изолированной нейтралью при замыкании одного из проводов на землю или на корпус оборудования не приводит к образованию дуги, искр или вспышек, т.е будет нормальный режим.

2). Оптическая гальваническая развязка.


Гальваническая развязка производится за счет наличия стеклянной пластинки, которая обладает напряжением пробоя не менее 3-5 кВ. Области применения: обеспечение гальванической развязки для управления мощными биполярными транзисторами. Современные мощные полупроводниковые ключи (биполярные транзисторы и тиристоры) выпускают как правило со встроенными оптроном (гальванической развязкой).

3). Гальваническая развязка на полевых транзисторах. В качестве принципа гальванической развязки выступает диэлектрическая пластинка, которая находится между затвором и силовой цепью сток-исток.

4). Гальваническая развязка на основе магнитного поля. В данном случае гальваническая развязка осуществляется за счет коммутации контактов в одной цепи, за счет формирования силового воздействия магнитным полем со стороны внешних источников.

Использование гальванического разделения цепей для улучшения электромагнитной совместимости

Введение

Электронные системы часто работают в условиях сложной электромагнитной обстановки. Причем это обстоятельство не всегда очевидно: например, проложенный рядом с оборудованием силовой кабель, о наличии которого никто не догадывается, может доставить серьезные неприятности. Прикосновение человека к прибору с плохо обеспеченным защитным заземлением может привести к электростатическому разряду. Сильный грозовой разряд способен вывести из строя входные каскады устройства, если провода, соединяющие компоненты системы, имеют достаточно большую длину.

Стандартные способы защиты устройства от таких нежелательных случаев хорошо известны. К ним относится применение TVS-диодов во всех входных каскадах, в т. ч. на вводе шин питания, экранирование и заземление корпуса, экранирование сигнальных проводов. Мы рассмотрим влияние гальванического разделения цепей на электромагнитную совместимость (ЭМС). Этот способ защиты не так хорошо известен, и им нередко незаслуженно пренебрегают.

 

Гальваническое разделение цепей

На рис. 1 показана упрощенная структурная схема электронного устройства без гальванического разделения цепей. На входах и на шине питания установлены защитные TVS-диоды, корпус заземлен. Поскольку современные TVS-диоды имеют очень малую паразитную емкость, их можно подключать к сигнальным линиям с высокоскоростными сигналами. Они способны защитить систему от импульсов мощностью несколько киловатт и длительностью всего несколько пикосекунд.

Рис. 1. Упрощенная структурная схема электронного устройства без гальванического разделения цепей

Другими словами, эти диоды при превышении порогового напряжения замыкают входную цепь накоротко на землю, удерживая на входе безопасное напряжение. При этом они могут в течение короткого времени длительностью несколько микросекунд (напомним, что стандартный испытательный импульс имеет форму 8/20 или 10/1000) проводить токи величиной несколько сотен ампер. Такие замечательные свойства диодов позволяют хорошо защищать схему от повреждения, но в то же время создают проблемы для помехоустойчивости из-за протекания большого импульсного тока по общей земле.

В значительной степени решить эту проблему можно за счет гальванического разделения цепей. Упрощенная структурная схема устройства с гальваническим разделением цепей показана на рис. 2. В данном случае входные тракты системы и ее питание отделены от центральной части системы гальваническим барьером. Обе части системы имеют разное заземление. Входная часть системы использует «плавающее» заземление ISO GND. Между этими землями существует паразитная емкость, представляющая собой сумму всех паразитных емкостей между изолированными частями.

Рис. 2. Упрощенная структурная схема устройства с гальваническим разделением цепей

При воздействии всплесков напряжения на входную часть системы это напряжение прикладывается и к изолирующему барьеру. Через проходную емкость этого барьера и паразитную емкость между землями короткие пики напряжения и тока проходят в изолированную часть системы. Избавиться от этого эффекта нельзя, но уменьшить его вполне возможно. Для этого между землями необходимо включить высоковольтный конденсатор СISO как это показано на рис. 2.

Рис. 3. Эффект от включения конденсатора СISO

Эффект от включения конденсатора СISO, иллюстрируется на рис. 3, на котором показаны результаты симулирования в случае приложения к входу электростатических разрядов с формой импульса10/100 и амплитудой 8 кВ (рис. 3а) и амплитудой 4 кВ (рис. 3б). Как и следовало ожидать, дополнительный конденсатор уменьшает амплитуду импульса и «заваливает» его фронт. Причем чем больше емкость этого конденсатора, тем более выражен данный эффект.

Не менее интересны и результаты сравнения неизолированной и изолированной системы при протекании быстрого переходного процесса во входной линии. Результаты моделирования для этого случая при импульсе напряжения 1 кВ показаны на рисунке 4. В этом случае эффект применения конденсатора СISO также предсказуем — заметно уменьшается амплитуда тока и длительность его протекания. Более подробно ознакомиться с результатами испытаний и с обсуждением того, как влияет емкость и сопротивление изоляционного барьера, можно, например, в [1–2].

Рис. 4. Результаты моделирования при импульсе напряжения 1 кВ

В любом случае следует иметь в виду, что использование гальванического разделения входных цепей системы от ее центральной части заметно снижает влияние всплесков перенапряжений, возникающих на входе из-за быстрых переходных процессов, электростатических разрядов и мощных помех. Причем чем меньше значение проходной емкости, тем больше эффект от применения гальванической развязки.

Введение дополнительного конденсатора СISO помогает уменьшить влияние внешних воздействий. Выбор величины емкости зависит от условий эксплуатации. В рассмотренных выше случаях (рис. 3–4) емкость конденсатора СISO по-разному влияла на изменение во времени токов и напряжений, протекающих через TVS-диоды, что объясняется разными условиями проведения испытаний на стойкость к электростатическому разряду и к переходным процессам на входных сигнальных линиях.

 

Практическое использование гальванического разделения цепей

Рассмотрим практический пример использования гальванического разделения цепей. Многие компании производят гальванические развязки сигнальных цепей, но далеко не всегда они содержат встроенные DC/DC-преобразователи для разделения цепей питания. Насколько известно автору, среди работающих на нашем рынке компаний гальванические развязки с разделением цепей питания производят Analog Devices, Texas Instruments, Mornsun. К ним можно причислить и компанию SiLabs, но следует учесть, что ее компоненты содержат ключи силового каскада, но не имеют встроенного трансформатора. Применение развязок с встроенными DC/DC-преобразователями позволяет сократить занимаемое на плате место, упрощает топологию и, как следствие, облегчает решение проблем электромагнитной совместимости.

В качестве примера рассмотрим гальваническую развязку ISOW784x компании Texas Instruments. Ее структурная схема показана на рис. 5.

Рис. 5. Структурная схема ISOW784x

Приведем основные параметры ISOW784x:

  • напряжение питания: 3,3–5 В;
  • выходная мощность встроенного DC/DC-преобразователя: 0,65 Вт;
  • выходной ток встроенного DC/DC-преобразователя (max): 130 мА;
  • скорость передачи данных (max): 100 Мбит/с;
  • стойкость к изменению синфазного напряжения: 100 кВ/мкс;
  • электрическая прочность изолирующего барьера: 5 кВ (СКЗ) и 7,071 кВ в пике;
  • диапазон рабочей температуры: –40…125 °C;
  • корпус: 16‑выводной SOIC размером 10,3×7,5 мм.

Максимального выходного тока 130 мА встроенного DC/DC-преобра­­зователя, как правило, вполне достаточно для того, чтобы организовать питание четырех трактов входных сигналов. В качестве диэлектрика в развязке используется диоксид кремния SiO2. Его диэлектрическая прочность достигает 500 В (СКЗ)/мкм, благодаря чему и достигается высокая электрическая прочность изоляции, позволяющая с запасом удовлетворить требования стандартов электробезопасности.

Заметим, что никакое гальваническое разделение цепей не означает полного разделения частей. Проходные емкости собственно развязки, особенно малогабаритного встроенного трансформатора DC/DC-преобразователя, и паразитные емкости платы создают токовый контур, который представляет собой антенну, излучающую помехи. Причем чем выше скорость передачи данных и больше площадь токовой петли из паразитных емкостей, тем больше величина излучаемых помех. На эти обстоятельства следует обратить внимание при разработке топологии платы и постараться уменьшить паразитные емкости между двумя частями системы.

Уменьшить величину токовой петли может Y2‑конденсатор СISO (рис. 2). Напомним, что по требованиям стандарта IEC60384-1 максимально допустимое напряжение Y2‑конденсатора должно находиться в диапазоне 150–300 В (АС). Этот конденсатор должен выдерживать пиковое напряжение 5 кВ. Но, к сожалению, такой конденсатор имеет и паразитную индуктивность выводов, которая снижает эффективность его использования в полосе частот выше 200–300 МГц.

Решением этой проблемы может стать емкость, образованная слоями печатной платы (stitching capacitance). На рис. 6 показан пример формирования такой емкости на четырехслойной печатной плате. Изолированные части системы размещаются на верхнем и нижнем слоях, емкость образуется с помощью слоев земли и питания. В данном случае величина емкости составила 30 пФ. Подробный расчет, создаваемой таким образом емкости, изложен в [4].

Рис. 6. Конденсатор, образованный слоями печатной платы (stitching capacitance)

 

Виды гальванической развязки

В микросхемах гальванической развязки используются, в основном, три способа гальванического разделения:

  • оптронная развязка;
  • трансформаторная развязка;
  • КМОП.

Оптронная развязка известна очень давно. Пожалуй, наибольших успехов в производстве гальванических оптронных развязок достигли компании Avago (ныне Broadcom) и Toshiba. Основными ограничивающими факторами в использовании оптронных развязок являются температурная зависимость, временные задержки, из-за которых может происходить рассинхронизация тактовых сигналов и данных, ограничение скорости передачи и довольно большое энерго­потребление. В высокоскоростных интерфейсах оптронная развязка не находит широкого применения.

Трансформаторная развязка наилучшим способом реализована в технологии iCoupler компании Analog Devices, а развязка с использованием КМОП-технологии — в технологиях компаний Texas Instruments и SiLabs. Обе эти технологии позволяют увеличить электрическую прочность изоляции до более чем 5 кВ (АС).

В технологии iCoupler планарный микротрансформатор формируется на кристалле кремния. Первичная и вторичная части этого трансформатора разделены полиимидом с высокой электрической прочностью. В КМОП-технологии кристаллы, образующие первичную и вторичную часть развязки, разделены дифференциальным емкостным изолирующим барьером. С точки зрения автора, трансформаторная развязка и емкостная развязка КМОП-технологии практически равноценны при использовании в сетях передачи данных. Ни одна из них не имеет явных преимуществ над другой.

Несмотря на отмеченные выше недостатки оптронных развязок, следует сказать несколько слов в их защиту. Нередко в специализированных СМИ высказывается мнение о том, что этот вид развязки якобы устарел и она во всех отношениях уступает конкурентам. В качестве доказательства приводятся результаты сравнительных испытаний или моделирования.

Например, в [4] среди прочих характеристик рассматривается важный параметр — стойкость к изменению синфазного напряжения (common-mode transient immunity, CMTI). Сравнивается реакция на изменение синфазного напряжения оптронной развязки HCPL‑4506 (с CMTI = 20 кВ/мкс) и развязки Si8712A (с CMTI свыше 50 кВ/мкс), производимой по КМОП-технологии. Как и следовало ожидать, результаты сравнительных испытаний показали, что Si8712A значительно меньше реагирует на изменение синфазного напряжения, чем HCPL‑4506.

Результат объясняется наличием паразитных емкостей и несовершенством схемы HCPL‑4506 (рис. 7). Действительно, как уже упоминалось, паразитные проходные емкости ухудшают характеристики развязки, но дело в том, что для испытаний был отобран далеко не лучший вариант оптронной развязки. Например, оптронная развязка ACNW3410 от Avago (Broadcom) в драйвере затвора использует улучшенную схему и ее величина CMTI = 100 кВ/мкс та же, что у развязок, производимых по двум другим технологиям.

Рис. 7. Схема HCPL-450 с паразитными емкостями

В заключение отметим, что оптронные развязки имеют свою нишу применения. Прежде всего, это одноканальные развязки сигнальных линий и драйверы затворов. Из-за относительно больших задержек распространения сигналов и возможных рассогласований этих задержек между каналами не рекомендуется использовать их в многоканальных системах передачи данных и в драйверах затвора силовых каскадов с двумя и более силовыми ключами.

Литература
  1. How to use isolation to improve ESD, EFT and surge immunity in industrial systems // www.ti.com
  2. 2. High-voltage reinforced isolation: Definitions and test methodo-logies // www.ti.com
  3. 3. Have Your Cake and Eat It, Too: Overcoming Conflicting Isolation and EMC Standards // www.electronicdesign.com
  4. 4. Low-Emission Designs with ISOW7841 Integrated Signal and Power Isolator // www.electronicdesign.com
  5. 5. Isolator vs. Optocoupler Technology // www.silabs.com

Изоляция трансформатора – Технические статьи

Электрическая изоляция необходима для защиты цепей, оборудования и людей от ударов и коротких замыканий.

Рекомендуемый уровень

Начинающий

Введение

Электрическая изоляция необходима для защиты цепей, оборудования и людей от ударов и коротких замыканий, а также для проведения точных измерений. Изоляция, также называемая гальванической развязкой, означает, что для протекания тока не существует прямого пути проводимости; физической связи не существует.Изоляция может быть выполнена с помощью электромагнитных, емкостных или оптических устройств. Физически и электрически изолируя схемы от нежелательных токов, необходимые сигналы и мощность необходимо передавать по отдельным цепям. Для передачи сигналов трансформаторы используют магнитный поток, емкостные изоляторы используют дифференциальное напряжение, а оптопары используют свет для перекрытия зазора. В этой статье обсуждается использование разделительных трансформаторов.

Почему изоляция?

Изолирующие трансформаторы используются для:
  * защиты пользователей от неисправного оборудования
  * обеспечения безопасных и точных измерений
  * предотвращения контуров заземления
  * физического отделения одной части электрической системы от другой

Давайте рассмотрим установки, где необходима изоляция и как ее можно обеспечить с помощью изолирующего трансформатора:

Рисунок 1.показано, как можно выполнить измерение Z1 в контрольных точках TP1 и TP2, пытаясь измерить напряжение на импедансе Z1. ТП1 и ТП2 являются частью цепи генератора; заземление генератора, заземление осциллографа и заземление пробника осциллографа являются общими. Экран кабеля (заземление) щупа осциллографа соединен с землей через шасси осциллографа (что можно проверить с помощью омметра). Когда щуп осциллографа подключен к TP1, а заземление щупа осциллографа подключено к TP2, как показано, Z2 замкнут накоротко. цепи, когда заземление пробника обеспечивает альтернативный путь к земле.Это означает, что 1) измерение v1 неточное, и 2) если бы Z2 был импедансом, ограничивающим ток, ток через Z1 мог бы возрасти до опасного уровня и повредить цепь. Человек, стоящий на заземленном полу и случайно коснувшийся цепи на TP2, испытает тот же эффект короткого замыкания (и почувствует его).

 

Рис. 1 Заземление в контрольной точке

 

Рис. 2 Изолированная контрольная точка

В схеме на рис. 2 используется разделительный трансформатор.Цепь с Z1 и Z2, получающая питание через развязывающий трансформатор, больше не имеет общего заземления с генератором и осциллографом. Теперь подключение тестового щупа к TP1 и заземления щупа к TP2 не замыкает цепь, и напряжение v1 можно измерить точно. Изолированная цепь – это цепь, находящаяся под напряжением, и при использовании заземленных пробников вам все равно необходимо знать, с какой цепью (цепями) вы работаете, и что пробники не соединены таким образом, чтобы создать контур заземления внутри изолированной цепи.

В сантехнике вы иногда слышите, как горячая вода течет из кранов с холодной водой, хотя соединения быть не должно. Где-то в соединениях водопровода была общая точка, где произошло пересечение. Такие же удивительные результаты могут произойти в электрической цепи, где непреднамеренно введено заземление. Этого не должно было случиться, но была введена общая точка с землей. Знание схемы, использование изолирующих трансформаторов там, где может быть заземление, соблюдение безопасных рабочих процедур — все работает, чтобы уменьшить непредвиденные результаты.

Иногда термин «изолирующий трансформатор» применяется к трансформаторам, которые изолируют скачки переменного тока, переходные процессы и шум, но сохраняют заземление. Этот тип трансформатора не обеспечивает гальваническую изоляцию. Вы должны убедиться, что трансформатор, который вы используете, обеспечивает гальванически изолированные выходы и не обеспечивает заземление; проверьте, нет ли непрерывности между первичным и вторичным. Если трансформатор имеет межобмоточный экран, то экран должен быть заземлен; также общепринятой практикой является подключение корпуса трансформатора к заземлению.

Когда испытуемое оборудование питается от разделительного трансформатора, его заземление (заземление оборудования) отделено от заземления; трансформатор изолирует тестируемое устройство от общего заземления. Человек, работающий с оборудованием (стоящий на заземлении), не может случайно обеспечить путь к земле, если соприкоснется с цепью. Это делает установку более безопасной для пользователей, исключая возможность удара током. Если они случайно коснутся токоведущей части цепи, проводящее соединение с землей отсутствует.

До того, как розетки прерывателя цепи замыкания на землю (GFCI) стали «кодом», потребительские товары включали изолирующие трансформаторы, а в отелях были розетки «только для бритв», включающие изолирующий трансформатор. Гнездо только для бритвы обеспечивало защиту, если бритва упала в воду или если кто-то коснулся проводящей поверхности (например, мокрого крана), держа ее. Изолирующий трансформатор в розетке предотвратил протекание тока через тело пользователя.

Разделительный трансформатор также можно использовать для физического разделения частей электрической системы.Было бы опасно пытаться измерять линии высокого напряжения, где напряжение может быть выше 30 000 В. Вы рискуете контактировать при попытке подключить измерительный прибор. Включив изолирующий трансформатор как часть конструкции, напряжение можно понизить до более низкого напряжения в диапазоне измерительного прибора, как показано на рис. 3.

Рис. 3 Понижающий трансформатор, используемый для измерения линии высокого напряжения

 

В этом случае необходим понижающий разделительный трансформатор.Коэффициент понижения определяется по формуле:

$$\frac{Ep (вольт)}{ Es (вольт)} = \frac{Np}{Ns}$$

где, Ep — первичное напряжение
           Es — вторичное напряжение
            Np — количество витков в первичной обмотке
           Ns — количество витков во вторичной обмотке

Примечание: $$\frac{Np}{Ns} = a$$, коэффициент трансформации.

Если бы напряжение было 30 000 вольт, понижающий трансформатор с а = 300 дал бы напряжение 100 вольт, которое можно было бы безопасно измерить.

Конструкция изолирующего трансформатора

Трансформаторы можно описать как две катушки, окружающие сердечник из ферромагнитного материала, как показано на рисунке 4.

Рис. 4 Трансформатор

 

На схематическом изображении показаны первичная и вторичная обмотки; источник электричества подключается к первичке, изолированный вывод берется из вторичной обмотки. Катушки физически отделены друг от друга и от сердечника. Майкл Фарадей впервые использовал ранний трансформатор во время своих экспериментов по исследованию электромагнетизма.Фарадей обнаружил, что провод, по которому течет ток, индуцирует магнитное поле, окружающее провод, и что, когда два отдельных провода были намотаны вокруг тороида из мягкого железа, ток в одном индуцировал магнитное поле, а изменяющийся поток, в свою очередь, индуцировал напряжение в другом. разное. Теперь известному как взаимная индукция, Фарадею приписывают открытие того, что электродвижущая сила индуцируется в цепи изменяющимся магнитным потоком в соответствии с формулой:      

$$E = \frac{-dΦB}{dt}$$.

Иногда это отображается с использованием абсолютного значения E: $$|E| = \frac{dΦB}{dt}$$.Отрицательное значение, указывающее на электродвижущую силу, противодействует току.

Поскольку Фарадей работал с постоянным напряжением, он видел эффект электромагнитной индукции только тогда, когда батарея была первоначально подключена или отключена от цепей, когда магнитный поток изменялся. Когда мощность переменного тока подключена к первичной обмотке, переменный ток создает переменное магнитное поле, магнитный поток реализуется в сердечнике, что, в свою очередь, индуцирует напряжение во вторичной обмотке без электрического пути между двумя катушками.Индуктивная связь, обеспечиваемая изменяющимся магнитным потоком между двумя катушками, обеспечивает связь через трансформатор. Магнитное поле, создаваемое трансформатором, зависит от числа витков на единицу длины обмоток, диэлектрической проницаемости магнитопровода и величины тока. Первый коммерчески жизнеспособный трансформатор был изобретен Уильямом Стэнли, работавшим на Джорджа Вестингауза в 1880-х годах.

Хотя любой трансформатор, состоящий из двух отдельных катушек и не имеющих заземляющих экранов, обеспечивает изоляцию, термин «изолирующий трансформатор» применяется к трансформаторам, специально разработанным для обеспечения электрической изоляции; основная цель которых состоит в том, чтобы изолировать источник переменного тока от цепей, устройств и оборудования.Конструкция изолирующего трансформатора учитывает все, что может соединять первичную и вторичную обмотки. Они часто имеют специальную изоляцию между первичной и вторичной обмотками и рассчитаны на то, чтобы выдерживать высокое напряжение между обмотками. Поскольку шум линии электропередачи/переходного напряжения может быть связан через емкостные и резистивные пути катушек, изолирующие трансформаторы имеют дополнительные функции для уменьшения синфазного шума (возникающего как на горячем, так и на нейтральном проводах относительно земли), поперечного шума (возникающего между горячим и нейтральным проводами) и электромагнитные помехи.Сигналы постоянного тока блокируются трансформатором, а также помехами, вызванными контурами заземления. Для чувствительного оборудования (компьютеров или измерительных приборов) предусмотрены электростатические экраны для уменьшения емкости между обмотками.

Изолирующие трансформаторы, используемые для обеспечения безопасности, обычно имеют соотношение витков 1:1, при этом количество витков в первичной и вторичной обмотках одинаково, но повышающие и понижающие изолирующие трансформаторы используются, когда также необходимо изменить напряжение. При выборе изолирующего трансформатора проверьте характеристики включенных функций, номинальные характеристики и конструкцию.

Изолирующие трансформаторы специального назначения

Изолирующие трансформаторы

были разработаны для специализированных применений. Вот некоторые примеры: Импульсные трансформаторы
: оптимизированы для передачи прямоугольных электрических импульсов и обеспечивают гальваническую развязку для цифровых сигналов. Они используются в компьютерных сетях.

Трансформаторы Остина

: изобретены Артуром О. Остином, они питают лампы препятствий воздушного движения, которые вы видите на антенных конструкциях. Если бы они не были изолированы, схема освещения на мачте антенны отводила бы радиочастотную энергию на землю.Эти трансформаторы также полностью изолируют сеть переменного тока здания от башни.

Измерительные трансформаторы: для подачи точного напряжения на счетчики и используются для безопасной изоляции цепей управления от высоких напряжений/токов. Первичная обмотка трансформатора подключается к цепи высокого напряжения/тока, а счетчик подключается к вторичной цепи аналогично соединениям, показанным на рис. 3.

Примечание. Некоторые трансформаторы имеют только одну обмотку, которая имеет ответвления в разных местах обмотки, чтобы разделить ее на первичную и вторичную части.Эти устройства, известные как автотрансформаторы, не обеспечивают изоляции, так как одна обмотка является общей. Изолирующие трансформаторы имеют отдельные катушки без физического соединения между катушками и без заземления.

 

Безопасность Всегда

Разделительные трансформаторы

делают работу с оборудованием переменного тока более безопасной и могут защитить от непреднамеренного короткого замыкания в цепи. Работая по принципу взаимной индукции, они используются для разрыва контуров заземления и устранения непреднамеренных путей тока, где случайный контакт может вызвать проблемы.При выборе изолирующего трансформатора выберите трансформатор с соответствующими номиналами и характеристиками, соответствующими вашим требованиям.

Изолированная цепь все еще находится под напряжением! При использовании изолирующего трансформатора, будь то питание тестируемого устройства, осциллографа или другого оборудования, необходимо знать используемое заземление; проверка напряжения и тока в вашей рабочей зоне и вашей цепи, с соблюдением всех мер безопасности, по-прежнему требуется!

Силовые трансформаторы с изоляцией — Agile Magnetics, Inc.

Agile Magnetics располагает квалифицированным штатом инженеров, имеющих опыт проектирования, разработки и производства всех типов высокочастотных трансформаторов, в том числе используемых для изоляции.

Каждый трансформатор обладает некоторыми свойствами изоляции, независимо от его основного применения, но только изолирующие трансформаторы специально разработаны для изоляции первичной обмотки от вторичной, чтобы соответствовать требованиям органов безопасности.

Позвольте нам оптимизировать вашу высокочастотную конструкцию
Magnetics Design

Безопасность и эффективность

В основном используемые для защиты оборудования и конечных пользователей от поражения электрическим током, изолирующие силовые трансформаторы изолируют цепь конечного пользователя от первичной цепи питания.

Изолирующие силовые трансформаторы

магнитно связывают входное и выходное напряжения в сердечнике трансформатора — прямое проводное электрическое соединение отсутствует.

Две обмотки в сердечнике разделены специально разработанными изоляционными материалами, в том числе лентой, пластиком, проводом со специальной изоляцией и электротехнической бумагой.

Благодаря своей уникальной конструкции и материалам изолирующие силовые трансформаторы обычно обеспечивают диэлектрическую изоляцию в диапазоне от 2500 В переменного тока до 4000 В переменного тока, хотя более высокие требования к изоляции могут быть выполнены с помощью специальных конструкций.

Изолирующие силовые трансформаторы

от Agile Magnetics являются неотъемлемыми компонентами в самых разных областях применения в различных отраслях промышленности. К ним относятся:

  • Аэрокосмическая отрасль
  • Бытовая электроника
  • Медицинские приборы
  • Военные и оборонные
  • Испытательное оборудование

Гарантированное качество

Agile Magnetics производит трансформаторы высочайшего качества уже более 20 лет.

Мы сертифицированы по стандартам ISO 9001:2008 и AS9100, а также имеем сертификат изоляции UL E160724.Агрегаты могут быть изготовлены в соответствии со стандартами CE, CUL, UL и VDE с маркировкой UL и CUL по запросу.

Все это позволяет нам гарантировать вам лучшее в отрасли качество на протяжении всего производственного процесса — работая с Agile, вы знаете, что каждый продукт будет соответствовать самым высоким отраслевым стандартам или превосходить их.

Чтобы узнать больше об изолирующих силовых трансформаторах и о том, как они могут помочь выполнить ваши конкретные требования, свяжитесь с нами сегодня. Будьте готовы предоставить следующую информацию, чтобы мы могли помочь вам более эффективно:

  • Особенности применения
  • Ожидаемое количество
  • Частота
  • Требования к изоляции и экранированию
  • Вторичный ток нагрузки
  • Напряжение, как входное, так и выходное

Позвольте нам оптимизировать вашу высокочастотную конструкцию
Magnetics Design

Как работает разделительный трансформатор?

Оперативное управление машинами и автоматическими системами осуществляется вспомогательными (или управляющими) цепями.Из-за этой функции эти схемы должны удовлетворять все более сложным требованиям. В результате они должны быть особенно надежными как с точки зрения функционирования, так и с точки зрения защиты от прямых и непрямых контактов. Вспомогательные цепи могут питаться напрямую от сети или через разделительный трансформатор. В отличие от прямого подключения к сети, использование разделительного трансформатора позволяет во вторичной цепи иметь управляющее напряжение без колебаний даже при наличии несимметричных нагрузок, что обеспечивает большую безопасность эксплуатации.

Когда вспомогательная цепь питается от разделительного трансформатора, гальваническая развязка между вспомогательной цепью и силовой цепью успешно реализована. Таким образом, нарушение изоляции вспомогательных цепей не влияет на силовую цепь, и в то же время повышается уровень защиты от аварий и эксплуатационная надежность.

Принцип работы разделительного трансформатора

Разделительный трансформатор не изменяет ни мощность, ни уровни напряжения и тока.Вместо этого он обеспечивает дополнительную степень защиты распределительной системы для тех цепей, которые отведены для доступа не инженерному персоналу, а также цепей, доступных для неуказанного электрического оборудования.

В изолирующем трансформаторе значение первичного напряжения будет равно вторичному напряжению, а две обмотки будут иметь одинаковое количество витков для компенсации потерь.

Если в одной из этих цепей произойдет катастрофическая электрическая авария, препятствующая правильной работе местных автоматических выключателей и перегрузок, изолирующий трансформатор предотвратит механическое соединение цепи с остальной частью распределительной системы.Катастрофическая проблема с электричеством повредит трансформатор и даст время остальной части распределительной системы отреагировать на проблему с электричеством. Разделительные трансформаторы эффективно изолируют эти проблемные цепи от остальной части однофазной распределительной системы.

Проблемы включают в себя:

  • Увеличение емкости из-за высокочастотного шума
  • Безусловное заземление между первичной и вторичной обмотками
  • Гармоники
  • Неисправные компоненты или скачки напряжения
  • Утечка на землю

Первичная и вторичная обмотки изолированного трансформатора двойной или усиленной изоляцией, чтобы свести к минимуму (во вторичной цепи) любой риск.

Двойную изоляцию можно выполнить, поместив металлический защитный экран между первичной и вторичной обмотками и затем подключив его к земле. Так, в случае повреждения изоляции электричество будет утекать на землю и тем самым обеспечивать безопасность. Другой метод двойной изоляции заключается в использовании усиленной изоляции, и этот тип изоляции состоит из нескольких слоев, поэтому, если один слой порвется, следующий слой обеспечит необходимую безопасность.

Типичными областями применения изолирующего трансформатора являются телекоммуникационные системы, системы питания центров обработки данных, защита обходных линий, общественные здания и больницы.Это также помогает уменьшить размер и стоимость силовых электронных компонентов.

Как изолирующий трансформатор защищает людей?

Когда кто-то прикасается к сети без изолированного трансформатора, он получит удар током, если он находится под потенциалом земли. Потому что цепь замыкается на этом человеке. Однако при наличии в сети изолированного трансформатора, даже если человек прикоснется к сети, опорное напряжение не будет заземлено, поэтому прикоснувшийся к нему человек не будет поражен электрическим током.

Если вы хотите купить изолирующий трансформатор, вы можете купить его на Amazon:

Продолжить чтение

Магия, которую изолирующий трансформатор использует для подавления переходных процессов и шума

Шумовые сигналы трансформатора

Трансформаторы не идеальны. Переходные процессы и шумы (радиочастотные и низкоуровневые выбросы) обычно проходят через трансформаторы не только по линиям магнитного потока между первичной и вторичной обмотками, но также и по резистивным и емкостным путям между обмотками.

Волшебство, которое изолирующий трансформатор использует для подавления переходных процессов и шума (фото предоставлено Berk Elektroteknik)

Существует два основных типа шумовых сигналов, с которыми должны справляться разработчики трансформаторов:

  1. Синфазный шум: Нежелательные сигналы в форме напряжений, возникающих между местным заземлением и каждым из силовых проводников, включая нейтраль и заземление оборудования.
  2. Шум в нормальном режиме: Нежелательные сигналы в виде напряжений, появляющихся в линейных и фазных сигналах.

Итак, что можно сделать, чтобы подавить этот шум? Что ж, увеличение физического разделения первичной и вторичной обмоток сделает волшебство и уменьшит резистивную и емкостную связь. Однако это также уменьшит индуктивную связь и уменьшит передачу мощности.

Лучшее решение состоит в том, чтобы экранировать первичную и вторичную обмотки друг от друга , чтобы отвести большую часть первичных шумовых токов на землю. Это оставляет индуктивную связь практически неизменной.Эту концепцию можно развить еще дальше, поместив первичную обмотку в экранирующую коробку, которая шунтирует шумовые токи на землю и уменьшает емкостную связь между обмотками.

Одно из применений этой технологии показано на рис. 1, в котором шумоизоляция трансформатора сделана еще дальше путем помещения первичной и вторичной обмоток в собственные экраны из фольги.

Рисунок 1 – Устройство экранирования, используемое в высокопроизводительном изолирующем трансформаторе

Целью этой механической конструкции является высокое подавление синфазных и нормальных шумов.

Рисунок 1. Устройство экранирования, используемое в высокоэффективном изолирующем трансформаторе. Целью этой механической конструкции является высокое ослабление синфазного и нормального шума.

Обмотки физически разделены настолько, насколько это возможно для конкретной номинальной мощности, и помещены между экранами Фарадея. Это дает трансформатору высокое подавление шума от первичной обмотки к вторичной обмотке и от вторичной обмотки к первичной. На рис. 2 показаны задействованные механизмы.

Емкости между обмотками и между обмотками и корпусом разбиты на меньшие емкости и зашунтированы на землю, что минимизирует общую связь.

Межобмоточная емкость типичного трансформатора, использующего этот метод, составляет от 0,001 до 0,0005 пФ. Затухание синфазного шума обычно составляет свыше 100 дБ . Такой высокий уровень затухания предотвращает попадание синфазных импульсов в линии электропередачи на нагрузку.

Рисунок 2 – Элементы шумоподавляющего изолирующего трансформатора, где:

  1. Обычный трансформатор с емкостной связью, как показано;
  2. Добавление электростатического экрана между первичной и вторичной обмотками;
  3. Трансформатор с электростатическими экранами, окружающими первичную и вторичную обмотки.
Рисунок 2 – Элементы шумоподавляющего изолирующего трансформатора: (a) обычный трансформатор с емкостной связью, как показано на рисунке; (b) добавление электростатического экрана между первичной и вторичной обмотками; (c) трансформатор с электростатическими экранами, окружающими первичную и вторичную обмотки.

На рис. 3 показано, как изолирующий трансформатор в сочетании с источником питания переменного тока в постоянный предотвращает влияние шумовых импульсов нормального режима на нагрузку .

Рис. 3. Как подавление шума в нормальном режиме изолирующим трансформатором сочетается с фильтрующими характеристиками источника питания переменного тока в постоянный для предотвращения распространения шума на нагрузку.

Рисунок 3. Как шумоподавление в нормальном режиме изолирующего трансформатора сочетается с фильтрующими характеристиками источника питания переменного тока в постоянный для предотвращения распространения шума на нагрузку.

Шумоподавляющий изолирующий трансформатор мощностью 5 кВА показан на рис. 4. Доступны высококачественные изолирующие трансформаторы типоразмеров от 125 ВА однофазного до 125 кВА (или более) трехфазного .Обычно входная обмотка переключается с шагом 2,5 %, чтобы обеспечить номинальное выходное напряжение, несмотря на высокое или низкое среднее входное напряжение.

Общий диапазон регулировки отвода обычно составляет от 5 % выше номинального значения до 10 % ниже номинального значения. Для трехфазных устройств типичные номинальные номинальные значения входного напряжения составляют 600, 480, 240 и 208 В между фазами для 15 кВА и выше.

Рисунок 4. Трансформатор Topaz 5000 ВА со сверхизоляцией

Рисунок 4. Трансформатор Topaz 5000 ВА со сверхизоляцией

1. Регулятор с переключением ответвлений

Принцип действия регулятора с переключением ответвлений прост: отрегулируйте входное напряжение трансформатора для компенсации переменного тока. перепады сетевого напряжения.Регулятор переключения ответвлений показан на рисунке 5.

Несмотря на простоту концепции, фактическая реализация системы может стать сложной из-за синхронизирующих сигналов и импульсов, необходимых для управления блоками SCR . Благодаря малому времени отклика тиристоров регулировка напряжения может выполняться цикл за циклом в ответ на изменения как на входе сети, так и на нагрузке.

Шаг метчика обычно составляет от 2 до 3 %. Такие системы не создают нежелательных переходных процессов при переключении при нагрузках с единичным коэффициентом мощности.Однако при нагрузках с низким коэффициентом мощности небольшие, но заметные переходные процессы могут возникать в выходном напряжении в момент переключения тока. Этот шум обычно не оказывает существенного влияния на нагрузку распределительного щита.

Рисунок 5 – Упрощенная принципиальная схема регулятора напряжения с переключением ответвлений

Рисунок 5 – Упрощенная принципиальная схема регулятора напряжения с переключением ответвлений

Другие рабочие характеристики включают: )

  • Высокий КПД при полной нагрузке до 25 % или менее
  • Быстрое время отклика (обычно от одного до трех циклов) на изменение входного переменного напряжения или тока нагрузки
  • Низкий уровень акустического шума
  • Автотрансформаторная версия отвода -сменный регулятор показан на рисунке 6 ниже.

    Рисунок 6 – Регулятор напряжения с переключением отводов, использующий автотрансформатор в качестве элемента управления мощностью

    Рисунок 6 – Регулятор напряжения с переключением отводов, использующий автотрансформатор в качестве элемента управления мощностью
    1.1 Регулятор с переменным коэффициентом

    -регулятор отношения представляет собой модифицированную версию устройства РПН . Вместо ступенчатой ​​регулировки выходного напряжения регулятор с приводом от двигателя обеспечивает плавное изменение диапазона напряжений.

    Основная концепция показана на рис. 7.

    Система медленная, но в целом надежная. Он отлично подходит для поддержания входного напряжения оборудования распределительной панели в оптимальном рабочем диапазоне. Регуляторы с моторным приводом обычно способны отслеживать устойчивый рост и падение линейного напряжения, которые обычно наблюдаются на линиях коммунальных предприятий. КПД обычно хороший, приближающийся к КПД хорошего трансформатора.

    Рисунок 7 – Регулятор напряжения с переменным коэффициентом

    Рисунок 7 – Регулятор напряжения с переменным коэффициентом

    Низкий внутренний импеданс позволяет справляться с внезапным увеличением или уменьшением тока нагрузки без чрезмерного понижения или перенапряжения.Основными недостатками регулятора с переменным передаточным числом являются ограниченные номинальные значения тока , определяемые узлом подвижной щетки, и необходимость периодического обслуживания.

    Существуют различные варианты базовой конструкции, включая систему, показанную на рис. 8 ниже.

    Щетка с приводом от двигателя перемещается по оголенным обмоткам автотрансформатора, заставляя последовательный трансформатор понижать или повышать напряжение на нагрузке. Двигатель коррекции управляется цепью измерения напряжения на выходе устройства.

    Рисунок 8 – Регулятор сетевого напряжения с моторным приводом, использующий автотрансформатор с последовательным понижающим/повышающим трансформатором

    Рисунок 8 – Регулятор сетевого напряжения с моторным приводом, использующий автотрансформатор с последовательным понижающим/повышающим трансформатором

    Индукционный регулятор, показанный на рис. Рисунок 9 — еще один вариант трансформатора с переменным коэффициентом. Вращение ротора в ту или иную сторону изменяет магнитную связь и повышает или понижает выходное напряжение. Как и трансформатор с переменным коэффициентом, индукционный регулятор работает медленно, но не имеет щеток и требует минимального обслуживания.

    Индукционный регулятор имеет более высокое индуктивное сопротивление и немного менее эффективен, чем трансформатор с переменным коэффициентом.

    Рисунок 9 – Вращающийся индукционный регулятор напряжения

    Рисунок 9 – Вращательный индукционный регулятор напряжения

    2. Трансформатор переменного напряжения

    Из-за их применения в системах управления напряжением целесообразно обсудить работу регулируемых трансформаторов напряжения более подробно. У ряда обычных трансформаторов может быть — в ограниченной степени — их отношение первичной / вторичной обмотки изменено за счет использования ответвлений, расположенных (обычно) на первичных обмотках.

    Чтобы добиться большей гибкости в изменении соотношения между первичной и вторичной обмотками и, таким образом, обеспечить более значительные изменения вторичного напряжения, используется трансформатор переменного напряжения.

    Величина изменения напряжения зависит от базовой конструкции устройства, которое обычно делится на две категории:

    1. Щеточный тип
    2. Индукционный тип

    2.1 Щеточный тип

    Для достижения переменного выходного напряжения, один отвод на вторичной обмотке трансформатора закреплен, а другой отвод соединен со щеткой, которая скользит по неизолированному участку катушки трансформатора.Одним из способов достижения этой цели является намотка катушки на сердечник тороидальной формы.

    Соотношение напряжений связано с положением щетки, когда она касается катушки, и зависит от того, где на катушке щетка может соприкасаться. Доступны трансформаторы с регулируемым коэффициентом трансформации, а также полнодиапазонные блоки, которые могут регулировать выходное напряжение от 0 до приблизительно 120% входного линейного напряжения.

    Когда выходное напряжение превышает входное, это означает, что на катушке имеются лишние витки, выходящие за пределы обмоток, лежащих между клеммами ввода питания (по сути, блок становится повышающим трансформатором).

    Номинальные значения начинаются при мощности менее 1 кВА для однофазного регулируемого трансформатора на 120 В. Базовые блоки подключаются параллельно или последовательно для получения более высокой мощности. Два параллельных блока имеют удвоенный ток и мощность в кВА. Отдельные блоки уложены друг на друга, скреплены болтами и управляются общим валом, который вращает щетки. Работая в конфигурации, которая сочетает в себе параллельное и последовательное соединения, с несколькими ячейками, установленными вместе, этот тип трансформатора переменного напряжения на 480 В может иметь номинальную мощность, превышающую 200 кВА.

    Иногда к ротору прикрепляют механизм управления, который поворачивает щетки, позволяя автоматически регулировать выходное напряжение.

    Важная характеристика трансформатора этого типа связана с контактом щетки и величиной тока, протекающего через угольную щетку . Оценка, основанная исключительно на выходной мощности в кВА, может вызвать серьезные эксплуатационные проблемы, поскольку для данной нагрузки в кВА потребляемый ток зависит от выходного напряжения.

    Поскольку выходное напряжение является переменным, нагрузка с заданным значением кВА может потреблять безопасный ток при напряжении 100 %, но при напряжении 25 % ток, необходимый для обслуживания нагрузки с таким же значением кВА, потребует в четыре раза больше тока, что может привести к перегреву щетки.


    2.2 Индукционный тип

    В регулируемом трансформаторе индукционного типа щетки не используются. Обычное изменение напряжения для этих устройств составляет 90 224 ± 10 %, но оно может быть больше 90 225 . Устройство представляет собой автотрансформатор с переменным коэффициентом трансформации, в котором используются две отдельные обмотки, первичная и вторичная. Имеется статор из листовой стали, на который намотана обмотка, служащая вторичной катушкой. Эта обмотка включена последовательно с нагрузкой.

    Первичная обмотка подключается через линию питания. Шунтирующая обмотка намотана на ротор. Конструкция аналогична конструкции двигателя, за исключением того, что в этом случае ротор может поворачиваться только на 180 механических и электрических градусов.

    При вращении первичного сердечника количество первичного потока, проходящего через вторичную обмотку, уменьшается до тех пор, пока сердечник не достигнет положения под прямым углом к ​​вторичной обмотке. В этом положении первичный поток не проходит через вторичные обмотки и индуцированное напряжение в катушке равно нулю.Продолжающееся вращение сердечника в том же направлении снова увеличивает величину потока, проходящего через вторичную обмотку, но теперь он имеет противоположное направление и, таким образом, меняет направление индуцированного напряжения.

    Таким образом, выходное напряжение можно изменять, добавляя или вычитая из него напряжение, наведенное во вторичной обмотке. Доступны как однофазные, так и трехфазные трансформаторы. Номинальные параметры этих типов трансформаторов варьируются от 8 кВА, 120 В однофазного до 1500 кВА, 480 В трехфазного .

    Источник: Системы питания переменного тока / Jerry C. Whitaker

    ИЗОЛЯЦИОННЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ | Акционерное общество «Магнетикс»

     

    Однофазные изолирующие трансформаторы

    Трехфазные изолирующие трансформаторы

    Изолирующие трансформаторы Scott T

    Изолирующие трансформаторы с центральным отводом

    Сильноточные разделительные трансформаторы

    Изолирующие трансформаторы высокого напряжения

    Многообмоточные изолирующие трансформаторы

    Многоотводные изолирующие трансформаторы

    Изолирующие трансформаторы с трех фаз на одну фазу

    Повышающие изолирующие трансформаторы

    Понижающие изолирующие трансформаторы

    Однофазный изолирующий трансформатор 230В/400В

    Однофазные изолирующие трансформаторы 230 В

    Однофазные изолирующие трансформаторы 110/220 В

    Однофазные изолирующие трансформаторы 230 В

    Однофазные изолирующие трансформаторы 240/480 В

    Изолирующий трансформатор, 0.5 кВА

    Изолирующий трансформатор, 1 кВА

    Изолирующий трансформатор, 2 кВА

    Изолирующий трансформатор, 5 кВА

    Изолирующий трансформатор, 7,5 кВА

    Изолирующий трансформатор, 10 кВА

    Изолирующий трансформатор, 15 кВА

    Изолирующий трансформатор, 20 кВА

    Изолирующий трансформатор, 50 кВА

    Изолирующий трансформатор, 75 кВА

    Изолирующий трансформатор, 100 кВА

    Изолирующий трансформатор, 112.5 кВА

    Изолирующий трансформатор, 150 кВА

    Изолирующий трансформатор, 175 кВА

    Изолирующий трансформатор, 200 кВА

    Изолирующий трансформатор, 225 кВА

    Изолирующий трансформатор, 250 кВА

    Изолирующий трансформатор, 300 кВА

    Изолирующий трансформатор, 500 кВА

    Изолирующий трансформатор, 700 кВА

    Изолирующий трансформатор, 1000 кВА

    Изолирующий трансформатор, 1500 кВА

    Изолирующий трансформатор, 2000 кВА

    Изолирующий трансформатор, 2500 кВА

    Изолирующий трансформатор, 3000 кВА

    Изолирующий трансформатор, 3500 кВА

    Изолирующий трансформатор, 4000 кВА

    Слаботочные изолирующие трансформаторы

    Изолирующие трансформаторы низкого напряжения

    Устаревшие разделительные трансформаторы

    Изолирующие трансформаторы, изготовленные по индивидуальному заказу

    Специальные изолирующие трансформаторы

    Снятые с производства изолирующие трансформаторы

    Разделительные трансформаторы, которые трудно найти

    Снятые с производства изолирующие трансформаторы

    Изолирующие трансформаторы

    Однофазные изолирующие трансформаторы 208 В

    Производитель однофазного изолирующего трансформатора

    Разделительные трансформаторы

    ТРАНСФОРМАТОРЫ ОДНОФАЗНЫЕ

    Однофазный изолирующий трансформатор

    Однофазные/трехфазные изолирующие трансформаторы с воздушным охлаждением

    Морские изолирующие трансформаторы

    Изображения трехфазных изолирующих трансформаторов

    Схема подключения трехфазного изолирующего трансформатора

    Однофазный изолирующий трансформатор

    Схема подключения трехфазного изолирующего трансформатора

    Однофазный изолирующий трансформатор

    Трансформаторы LC Magnetics, 3 фазы

    Изолирующий трансформатор привода

    208 3-фазный изолирующий трансформатор

    3-фазный изолирующий трансформатор цена

    3-фазный изолирующий трансформатор 240 В

    Изолирующие трансформаторы привода

    Трехфазные разделительные трансформаторы

    3 трехфазный понижающий трансформатор с изоляцией

     Трехфазные изолирующие трансформаторы большой мощности

    Трансформатор с высокой изоляцией, 0.5 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 1 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 2 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 5 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 7,5 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 10 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 15 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 20 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 50 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 75 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 100 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 112.5 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 150 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 175 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 200 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 225 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 250 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 300 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 500 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 700 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 1000 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 1500 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 2000 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 2500 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 3000 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 3500 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 4000 кВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 1 МВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 2 МВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 3 МВА

    Трансформатор с высокой изоляцией, 4 МВА

    Изолирующий трансформатор, 1 МВА

    Изолирующий трансформатор, 2 МВА

    Изолирующий трансформатор, 3 МВА

    Изолирующий трансформатор, 4 МВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 1 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 2 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 5 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 7.5 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 10 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 15 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 20 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 50 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 75 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 100 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 112,5 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 150 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 175 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 200 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 225 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 250 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 300 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 500 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 700 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 1000 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 1500 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 2000 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 2500 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 3000 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 3500 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 4000 кВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 1 МВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 2 МВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 3 МВА

    Изолирующий трансформатор сухого типа, 4 МВА

    Устарело Изолирующий трансформатор, 0.5 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 1 кВА

    Устарело Изолирующий трансформатор, 2 кВА

    Устарело Изолирующий трансформатор, 5 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 7,5 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 10 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 15 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 20 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 50 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 75 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 100 кВА

    Устарело Изолирующий трансформатор, 112.5 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 150 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 175 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 200 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 225 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 250 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 300 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 500 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 700 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 1000 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 1500 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 2000 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 2500 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 3000 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 3500 кВА

    Устаревший Изолирующий трансформатор, 4000 кВА

    Устарело Изолирующий трансформатор, 1 МВА

    Устарело Изолирующий трансформатор, 2 МВА

    Устарело Изолирующий трансформатор, 3 МВА

    Устарело Изолирующий трансформатор, 4 МВА

    Специальный разделительный трансформатор, 0.5 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 1 кВА

    Специальный разделительный трансформатор, 2 кВА

    Специальный разделительный трансформатор, 5 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 7,5 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 10 кВА

    Специальный разделительный трансформатор, 15 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 20 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 50 кВА

    Специальный разделительный трансформатор, 75 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 100 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 112.5 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 150 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 175 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 200 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 225 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 250 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 300 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 500 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 700 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 1000 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 1500 кВА

    Специальный разделительный трансформатор, 2000 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 2500 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 3000 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 3500 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 4000 кВА

    Специальный разделительный трансформатор, 1 МВА

    Специальный разделительный трансформатор, 2 МВА

    Специальный разделительный трансформатор, 3 МВА

    Специальный разделительный трансформатор, 4 МВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 0.5 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 1 кВА

    Изолирующий трансформатор на заказ, 2 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 5 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 7,5 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 10 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 15 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 20 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 50 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 75 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 100 кВА

    Специальный изолирующий трансформатор, 112.5 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 150 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 175 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 200 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 225 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 250 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 300 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 500 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 700 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 1000 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 1500 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 2000 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 2500 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 3000 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 3500 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 4000 кВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 1 МВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 2 МВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 3 МВА

    Изолирующий трансформатор, изготовленный по индивидуальному заказу, 4 МВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 0.5 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 1 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 2 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 5 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 7,5 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 10 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 15 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 20 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 50 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 75 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 100 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 112.5 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 150 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 175 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 200 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 225 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 250 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 300 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 500 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 700 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 1000 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 1500 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 2000 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 2500 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 3000 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 3500 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 4000 кВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 1 МВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 2 МВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 3 МВА

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения, 4 МВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 0.5 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 1 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 2 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 5 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 7,5 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 10 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 15 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 20 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 50 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 75 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 100 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 112.5 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 150 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 175 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 200 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 225 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 250 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 300 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 500 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 700 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 1000 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 1500 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 2000 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 2500 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 3000 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 3500 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 4000 кВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 1 МВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 2 МВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 3 МВА

    Сильноточный изолирующий трансформатор, 4 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 0.5 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 1 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 2 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 5 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 7,5 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 10 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 15 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 20 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 50 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 75 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 100 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 112.5 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 150 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 175 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 200 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 225 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 250 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 300 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 500 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 700 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 1000 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 1500 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 2000 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 2500 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 3000 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 3500 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 4000 кВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 1 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 2 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 3 МВА

    Масляный разделительный трансформатор, 4 МВА       

    Масляный изолирующий трансформатор, 5 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 6 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 7 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 8 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 9 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 10 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 15 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 20 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 30 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 40 МВА

    Масляный изолирующий трансформатор, 50 МВА

    Коэффициент К Изолирующий трансформатор, 0.5 кВА

    Коэффициент К Изолирующий трансформатор, 1 кВА

    Коэффициент К Изолирующий трансформатор, 2 кВА

    Коэффициент К Изолирующий трансформатор, 5 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 7,5 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 10 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 15 кВА

    Коэффициент К Изолирующий трансформатор, 20 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 50 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 75 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 100 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 112.5 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 150 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 175 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 200 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 225 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 250 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 300 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 500 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 700 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 1000 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 1500 кВА

    Коэффициент К Изолирующий трансформатор, 2000 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 2500 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 3000 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 3500 кВА

    Фактор К Изолирующий трансформатор, 4000 кВА

    Коэффициент К Изолирующий трансформатор, 1 МВА

    Коэффициент К Изолирующий трансформатор, 2 МВА

    Коэффициент К Изолирующий трансформатор, 3 МВА

    Коэффициент К Изолирующий трансформатор, 4 МВА

    Руководство по выбору однофазного изолирующего трансформатора

    Однофазный изолирующий трансформатор

    ОДНОФАЗНОЕ УПРАВЛЕНИЕ И ИЗОЛЯЦИЯ

    Однофазные изолирующие трансформаторы, изготовленные на заказ

    Изолирующая трансформаторная подстанция типа

    Изолирующие трансформаторы класса 2

    Производитель трехфазного изолирующего трансформатора

    ПЕРЕНОСНЫЕ ОДНОФАЗНЫЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

    Изолированные трансформаторы Более 30 лет в бизнесе

    Безопасные и эффективные изолирующие трансформаторы

    Производители изолирующих трансформаторов, одно- и трехфазные

    Имеется ли однофазный изолирующий трансформатор?

    Почему мы заземляем нейтраль при однофазной изоляции

    Снято с производства Высокочастотный высокочастотный трансформатор с изоляцией

    Специальный изолирующий трансформатор

    Специалист по разделительным трансформаторам

    Индивидуальная конструкция изолирующего трансформатора

    Высоковольтный изолирующий трансформатор

    Сильноточный изолирующий трансформатор

    Применение OEM Изолирующий трансформатор

    Сделано в США Изолирующий трансформатор

    Недорогой изолирующий трансформатор

    Экономичный изолирующий трансформатор

    Изолирующий трансформатор сухого типа

    Реконструкция изолирующего трансформатора

    Изолирующий трансформатор 30 лет в бизнесе

    Специалист по разделительным трансформаторам

    Изготовление на заказ Изолирующий трансформатор

    Разделительный трансформатор 400 Гц

    Высокочастотный изолирующий трансформатор

    Однофазный изолирующий трансформатор

    Трехфазный изолирующий трансформатор

    Изолирующий трансформатор среднего напряжения

    Эквивалентный изолирующий трансформатор

    Изолирующий трансформатор с несколькими ответвлениями

    Изолирующий трансформатор с сердечником 4 мил C

    Изолирующий трансформатор 300 А

    Изолирующий трансформатор печи

    Изолирующий трансформатор обогрева

    Изолирующий трансформатор 500 А

    Изолирующий трансформатор на 700 А

    Изолирующий трансформатор заземления

    Ремонт изолирующего трансформатора

    Ремонт изолирующего трансформатора

    Изолирующий трансформатор с закрытым корпусом

    Изолирующий трансформатор, Nema 1

    Изолирующий трансформатор с наружным кожухом

    Изолирующий трансформатор, Nema 3

    Разделительный трансформатор, повышающий

    Разделительный трансформатор, понижающий

    Изолирующий/автотрансформатор

    Изолирующий трансформатор, монтаж на шасси

    Изолирующий трансформатор, монтаж на печатной плате

    Изолирующий трансформатор, герметизированный

    Разделительный трансформатор 60 Гц

    Разделительный трансформатор 50/60 Гц

    Разделительный трансформатор 5 кГц

    Разделительный трансформатор 10 кГц

     

     

    Наши возможности описаны ниже.Отправьте нам электронное письмо по адресу [email protected] Magnetics.com, и мы ответим в течение часа.

     

     

    Промышленный трансформатор управления
    • Однофазные трансформаторы для промышленных систем управления
    • Стандартная эффективность
    • от 50 до 5000 ВА
    • Для использования в промышленных и коммерческих системах управления

     

     

    Трехфазный инкапсулированный
    • Общего назначения
    • Стандартная эффективность
    • от 3 до 75 кВА
    • Корпуса NEMA 3R
    • Промышленное применение
    • Класс 1, Раздел 2

     

    Нелинейный, К-фактор
    • Нелинейные нагрузки
    • МЭ / C802
    • С электростатическим экраном
    • Удовлетворяет требованиям по нагрузке твердотельных устройств, включая балласт, компьютеры и коммуникационное оборудование

     

    Buck- Boost
    • Общего назначения
    • Стандартная эффективность
    • от 50 ВА до 50 кВА
    • Повышает или понижает напряжение для экономичного решения проблем с избыточным/недостаточным питанием
    • Освещение и коммерческие приложения

     

    Однофазный вентилируемый
    • Общего назначения
    • МЭ / C802
    • от 15 до 667 кВА
    • Корпуса NEMA 1
    • Промышленные и коммерческие системы управления

     

    Изоляция привода
    • Нагрузки привода и двигателя
    • Стандартная эффективность / C802
    • от 3 до 990 кВА
    • Отвечает требованиям преобразователей частоты переменного и постоянного тока

     

    Однофазный Закрытый
    • Общего назначения
    • Стандартная эффективность
    • от 50 ВА до 50 кВА
    • Корпуса NEMA 3R
    • Освещение, промышленное и коммерческое применение
    • Класс 1, Раздел 2

     

    Трехфазный вентилируемый
    • Общего назначения
    • МЭ / C802
    • от 15 до 2500 кВА
    • Корпуса NEMA 3R
    • Промышленные и коммерческие системы управления

     

    Полностью закрытый, без вентиляции
    • ТЭНВ, промышленное применение
    • Стандартная эффективность
    • от 15 до 500 кВА
    • NEMA 3R, 4, 4X, 12, 12 X
    • Для использования в неблагоприятных условиях окружающей среды

    [/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row el_class=»buttonbox» css=».vc_custom_14958888 {padding-top: 15px! верх: 15px !важно;padding-bottom: 15px !важно;}”][vc_column][vc_column_text]

    Празднование 30-летия в бизнесе

    Отправьте нам электронное письмо, чтобы получить бесплатное предложение.

    Тел.: (714) 624 4740

    Наши инженеры ответят в течение часа.

    [/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]

    [/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

    Каковы преимущества изолирующих трансформаторов?

    Изолирующие трансформаторы используются для передачи электроэнергии от источника переменного тока к устройству, где питаемое устройство изолировано от источника питания в целях безопасности.Они обеспечивают гальваническую развязку, которая является принципом изоляции различных участков электрических систем для предотвращения протекания тока. Здесь нет прямого пути проводимости, но обмен энергией между секциями происходит за счет емкости, индукции или электромагнитных волн. Однако эти трансформаторы блокируют передачу составляющей постоянного тока в сигналах из одной цепи в другую, пропуская при этом составляющие переменного тока.

    Изолирующие трансформаторы с соотношением 1:1 между первичной и вторичной обмотками используются для защиты от поражения электрическим током между заземляющими и токоведущими проводниками.Они также используются для подавления электрических помех и используются для подачи питания в чувствительные устройства, такие как компьютеры, медицинские устройства и лабораторные приборы. В таких трансформаторах имеется специальная изоляция между первичной и вторичной обмотками, а между обмотками может проходить высокое напряжение от 1000 до 4000 вольт.

    Каковы преимущества изолирующих трансформаторов?

    Различные отрасли и предприятия используют изолирующие трансформаторы из-за их различных целей и преимуществ.Некоторые из его наиболее важных преимуществ упомянуты здесь.

    • Изоляцию в различных цепях можно заменить изолирующими трансформаторами. При соотношении 1:1 изолирующие трансформаторы могут разделять первичную и вторичную обмотки.
    • Разделительные трансформаторы
    • обеспечивают изоляцию постоянного тока. В случае телефонных линий, где усилители требуются через различные промежутки времени, именно разделительные трансформаторы выполняют отделение составляющих постоянного тока от сигнала для управления каждым усилителем на линии.
    • Разделительные трансформаторы предотвращают риск поражения электрическим током, соединяя сосуд с источником электроэнергии. Они облегчают отделение человека от ресурса таким образом, что электропроводка не соприкасается напрямую с линией электропередач.
    • Без изоляции при тестировании и обслуживании электроники прикосновение к токоведущей части цепи может оказаться опасным. Таким образом, трансформаторы с отношением 1:1 используются для изоляции, чтобы обеспечить безопасность. Таким образом, изолирующие трансформаторы оказались отличным вариантом для гаджетов, использующих электричество.
    • Все шумы и звуки, создаваемые подключением сигнала аудиоусилителя к выходной цепи динамика, уменьшаются с помощью изолирующих трансформаторов.
    • Изолирующие трансформаторы отделяют количество, генерируемое радиочастотой на больших устройствах цепи, от линии передатчика. Они облегчают подключение количества, производимого усилителем радиочастоты, к передаваемым сигналам и направляют его в сторону антенны.
    Где используются разделительные трансформаторы?
    • Изолирующие трансформаторы малых размеров используются для изоляции в импульсных цепях.
    • Изолирующие трансформаторы используются для обеспечения электрической изоляции в медицинском оборудовании.
    • Изолирующие трансформаторы используются для питания устройств, не находящихся под потенциалом земли.
    • Изолирующие трансформаторы используются при тестировании и обслуживании электроники для обеспечения безопасности, без которой прикосновение к токоведущим частям цепи с опасным напряжением может привести к серьезным повреждениям.

    Какими бы ни были ваши требования, вы можете приобрести лучшие в своем классе изолирующие трансформаторы, отличающиеся исключительной надежностью и оснащенные превосходными терминаторами проводки и соединений, от Miracle Electronics, ведущего производителя изолирующих трансформаторов в Индии .Наши изолирующие трансформаторы отличаются высокой эффективностью и обеспечивают отличное регулирование при минимальном повышении температуры.

    Что такое изолирующий трансформатор?


         Трансформатор — это статическое устройство, которое передает электрическую энергию из одной цепи в другую без какой-либо физической связи. Он работает по принципу магнитной индукции, которая индуцирует ЭДС в другой цепи с помощью магнитного поля без изменения частоты. Так как первичная и вторичная цепи трансформаторов электрически изолированы.Следовательно, все трансформаторы, которые мы используем в передающих и распределительных сетях, называются изолирующими трансформаторами.

    Что такое изолирующий трансформатор?

         Трансформаторы в системах передачи и распределения используются для повышения и понижения уровней напряжения. Разделительный трансформатор также подобен другим трансформаторам, специально разработанным для обеспечения электрической изоляции между двумя цепями (первичной и вторичной) без изменения вторичных параметров (уровни напряжения, тока и частоты).

         В основном в повышающих трансформаторах витки вторичной обмотки больше, чем витки первичной, и наоборот в случае понижающих трансформаторов. Можно сказать, что для повышающего трансформатора N 1 < N 2 , V 1 < V 2 и I 1 > I 2 . Аналогично для понижающего трансформатора N 1 > N 2 , V 1 > V 2 и I 1 < I 2 . Но для разделительного трансформатора уровни напряжения и тока равны как на первичной, так и на вторичной стороне.Очевидно, что количество витков на первичной и вторичной обмотках также равно. Следовательно, для разделительного трансформатора N 1 = N 2 , V 1 = V 2 и I 1 = I 1 . Следовательно, он также называется трансформатором с соотношением 1: 1 по напряжению, току и коэффициенту трансформации.


         Изолирующий трансформатор обеспечивает физическую и электрическую изоляцию между двумя цепями. Он изолирует и защищает электронные схемы и людей от поражения электрическим током от основных линий.Электрическая энергия от первичной обмотки к вторичной передается через магнитную муфту. Трансформаторы с соотношением 1:1 используются только в качестве разделительного трансформатора. Выше показан типичный изолирующий трансформатор без какой-либо физической и электрической связи между двумя обмотками.


    Функция разделительного трансформатора:

         Основной функцией разделительного трансформатора является уменьшение скачков напряжения в линиях питания. Из-за освещения, статического электричества или внезапного изменения напряжения.Он влияет на линии электроснабжения, вызывая скачки напряжения, переходные процессы и скачки напряжения. Всплеск напряжения — это внезапное повышение уровней напряжения, которое длится очень короткое время (3 наносекунды или более) при перемещении с высокой скоростью.

         Выбросы напряжения несут высокое напряжение в диапазоне от нескольких вольт до нескольких тысяч вольт. Такие всплески высокого напряжения, если они достигают нагрузки, могут привести к прерыванию обслуживания или повреждению оборудования. Если мы подключим разделительный трансформатор между линиями электроснабжения, то скачки напряжения могут быть минимизированы до того, как они достигнут нагрузки.Давайте посмотрим, как это достигается.

         Предположим, что на первичной стороне изолирующего трансформатора (т. При этом всплеск напряжения проходит через первичную обмотку. Так как индуктор противостоит резкому изменению тока. Индуктивная первичная обмотка не допускает мгновенного изменения тока, а изменяется экспоненциально.


         По мере увеличения тока увеличивается поток, индуцируя напряжение во вторичной обмотке.Благодаря индуктивной природе первичного и вторичного, он препятствует воспроизведению спайка во вторичном. Также видно, что сопротивление тока будет пропорционально скорости его изменения. Поскольку всплеск напряжения содержит быстро меняющиеся напряжение и ток, создаваемое сопротивление также будет сильнее. Таким образом, выброс во вторичной цепи или цепи нагрузки значительно снижается, что позволяет избежать нежелательных эффектов на оборудование нагрузки, как показано выше.

         Еще одна важная функция разделительного трансформатора заключается в том, что он исключает заземление оборудования нагрузки или вторичной обмотки.Следовательно, помехи контура заземления и влияние шума на нагрузку устраняются за счет использования изолирующего трансформатора. Разделительный трансформатор обеспечивает безопасность и защиту чувствительного оборудования, используемого в измерениях, лабораториях, медицинском оборудовании и т.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.