Что такое изолирующий трансформатор?
Изолирующий трансформатор — это трансформатор, в котором первичные и вторичные электрические цепи не соединены проводниками.
Трансформатор используется для изменения напряжения питания. В типичной электрической цепи проводники подключаются от источника питания к требуемому оборудованию. Используя изолирующий трансформатор, можно разделить проводники источника питания и потребляющего оборудования.
Большинство трансформаторов, используемых для электроснабжения, являются изолирующими трансформаторами.
Применение изолирующих трансформаторов
Изолирующие трансформаторы используются в широком спектре приложений: от промышленных источников питания до бытовых источников питания.
Конкретные области применения изолирующих трансформаторов:
- Для преобразования энергии на электростанциях и подстанциях
- Для защиты от молний офисного оборудования автоматизации
- Для электроснабжения заводов и коммерческих объектов
- Внутри старых адаптеров переменного тока
- Для передачи энергии в обычных домохозяйствах
- Для снижения шума для полупроводниковых изделий
Как упоминалось выше, изолирующие трансформаторы широко используются для передачи и распределения энергии. Они также могут быть установлены для подавления шума и защиты от молний.
Принцип работы изолирующих трансформаторов
Изолирующие трансформаторы — это устройства, преобразующие и изолирующие с помощью электромагнитной индукции. Они состоят из первичной и вторичной обмоток, железного сердечника и корпуса.
Первичная обмотка — это обмотка, которая получает напряжение и мощность от источника питания. Железный сердечник проходит через центр обмотки, а вторичная обмотка проходит через тот же железный сердечник. Благодаря этой структуре между обмотками действует электромагнитная индукция, и напряжение, соответствующее числу витков первичной и вторичной обмоток, подается на вторичные обмотки.
Отношение числа витков первичной и вторичной обмоток называется коэффициентом трансформации. Чем больше витков первичной обмотки, тем больше коэффициент трансформации, чем больше коэффициент трансформации, тем меньше напряжение, получаемое первичной обмоткой. Следовательно, больше мощности может быть передано на вторичную обмотку.
Другая информация о разделительных трансформаторах
1. Изолирующий трансформатор и неизолирующий трансформатор
Обычные силовые трансформаторы — это изолирующие трансформаторы, но в редких случаях используются неизолирующие трансформаторы. Изолирующие трансформаторы — это трансформаторы, в которых часть первичной обмотки используется для вторичной обмотки. Изолирующие трансформаторы также называются однообмоточными трансформаторами из-за их конструкции.
Разделительные трансформаторы, с другой стороны, называются двухобмоточными трансформаторами. Однообмоточные трансформаторы менее дороги, чем двухобмоточные трансформаторы, поскольку они используют меньше медного провода для обмоток. Однако, поскольку первичная сторона не изолирована от вторичной стороны, существует риск того, что аномальное напряжение на первичной стороне (например, молния) распространится на вторичную сторону и разрушит объекты потребления. Однообмоточные трансформаторы используются наверху мостовых кранов и внутри радиоприемников для уменьшения размера.
2. Разделительные трансформаторы и шум
Одной из целей использования изолирующих трансформаторов является устранение шума. Однако обычные изолирующие трансформаторы могут устранить только низкочастотный шум (синфазный шум), но не высокочастотный шум (нормальный шум). Для устранения нормального шума доступны трансформаторы с электростатическим экранированием на первичной и вторичной обмотках.
По мере того, как электрооборудование становится все более сложным и компактным, схемы становятся ближе друг к другу, а помехоустойчивость имеет тенденцию к снижению. Шум, вносимый в электрические и электронные схемы, может нанести значительный ущерб работе системы. Восприимчивость к шуму является недостатком полупроводниковых компонентов, которые становятся все более миниатюрными.
Среди них контроллеры, управляющие системами, менее терпимы к шуму из-за высокой интеграции микросхем. Если шум попадает в такие компоненты, он может вызвать сбои в работе системы, повреждение внутренних данных и невозможность восстановления данных. Поэтому меры по подавлению шума, такие как использование изолирующих трансформаторов с электростатическим экранированием, необходимы для полупроводниковых изделий.
3. Изолирующий трансформатор и заземление
Хотя первичная и вторичная обмотки изолирующего трансформатора изолированы, существует риск того, что обмотки могут перепутаться друг с другом в случае землетрясения или другой аварии. Если обмотки перепутаются, существует риск того, что напряжение на стороне высокого напряжения распространится на сторону низкого напряжения, что приведет к опасности поражения электрическим током.
По этой причине трансформаторы высокого напряжения должны иметь одну точку заземления на стороне низкого напряжения. В данном случае используется заземление класса B, которое подключается к нейтральной точке стороны низкого напряжения изолирующего трансформатора, пластине защиты от столкновений и т. д. Применение заземления класса B к изолирующему трансформатору упрощает обнаружение токов утечки оборудованием обнаружения утечек, а также снижает входящее напряжение при столкновении.
