Zagłębianie się w transformatory izolacyjne: objaśnienie zasad i funkcji

Transformatory separacyjne, znane również jako transformatory bezpieczeństwa, to transformatory przeznaczone do elektrycznego izolowania uzwojenia wejściowego od uzwojenia wyjściowego. Służą do izolowania elektrycznego dwóch lub więcej połączonych obwodów. Podstawową funkcją transformatorów izolacyjnych jest umożliwienie bezpiecznej obsługi podczas konserwacji i konserwacji maszyn, zapewnienie ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi oraz funkcje filtrujące. Ich konstrukcja zapobiega przypadkowemu kontaktowi z elementami pod napięciem, zapewniając w ten sposób bezpieczniejsze środowisko pracy.

Transformatory izolacyjne służą jako podstawowe urządzenia zabezpieczające, powszechnie stosowane w konserwacji maszyn i zastosowaniach ochronnych. Charakteryzują się izolacją galwaniczną pomiędzy uzwojeniem wejściowym i wyjściowym. Zazwyczaj transformatory izolacyjne są transformatorami 1:1, co oznacza, że ​​stosunek napięcia pomiędzy stroną wejściową i wyjściową jest taki sam. Na przykład w jednofazowym transformatorze izolacyjnym napięcie pierwotne i wtórne może wynosić 220 V, zapewniając bezpieczną izolację elektryczną na potrzeby konserwacji maszyny i innych zastosowań wymagających izolacji galwanicznej.

Co więcej, w trójfazowych transformatorach izolacyjnych zarówno napięcie pierwotne, jak i wtórne może wynosić 380 V, co jest odpowiednie do zastosowań związanych z ochroną elektryczną i izolacją w trójfazowych systemach zasilania.

Zasady transformatorów izolacyjnych:

Zasada działania transformatorów izolacyjnych polega na wykorzystaniu podstawowej zasady indukcji elektromagnetycznej do elektrycznego odizolowania uzwojenia wejściowego (uzwojenia pierwotnego) od uzwojenia wyjściowego (uzwojenia wtórnego). Głównym celem jest zapobieganie zagrożeniom wynikającym z przypadkowego kontaktu z elementami pod napięciem lub częściami metalowymi znajdującymi się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji.

Transformatory izolacyjne działają podobnie do konwencjonalnych transformatorów suchych, opartych na indukcji elektromagnetycznej. Składają się z pierwotnego żelaznego rdzenia otoczonego jednym lub większą liczbą uzwojeń. Kiedy uzwojenie pierwotne jest zasilane, pole magnetyczne jest indukowane przez żelazny rdzeń do uzwojenia wtórnego, indukując w ten sposób odpowiednie napięcie w uzwojeniu wtórnym. Jednakże w przeciwieństwie do transformatorów konwencjonalnych, uzwojenia transformatorów izolacyjnych nie są bezpośrednio połączone elektrycznie; przenoszą energię poprzez indukcję magnetyczną.

Kluczowe funkcje zasad transformatora izolującego:

• Izolacja elektryczna: Transformatory izolacyjne izolują elektrycznie uzwojenia wejściowe i wyjściowe, skutecznie zapobiegając bezpośrednim połączeniom elektrycznym między nimi. Izolacja ta pomaga w blokowaniu zakłóceń elektrycznych i rozprzestrzeniania się hałasu pomiędzy obwodami, zwiększając stabilność i bezpieczeństwo systemu. Zwłaszcza w środowiskach o wysokim napięciu lub niebezpiecznym potencjale elektrycznym transformatory izolacyjne zapobiegają przypadkowym porażeniom elektrycznym.
• Tłumienie hałasu o wysokiej częstotliwości: Transformatory izolacyjne wykonane są z materiałów z rdzeniem żelaznym o charakterystyce strat w wysokich częstotliwościach, skutecznie pochłaniających i tłumiących sygnały i szumy o wysokiej częstotliwości. Zapobiega to przedostawaniu się sygnałów zakłócających do obwodów sterujących lub innych wrażliwych obwodów, poprawiając odporność systemu na zakłócenia i stabilność.
• Ochrona bezpieczeństwa osobistego: W układach elektrycznych, zwłaszcza w systemach zasilania niskiego napięcia, przewody neutralne (linie zerowe) są zazwyczaj połączone z potencjałem masy. Stwarza to ryzyko porażenia prądem elektrycznym w przypadku kontaktu z elementami pod napięciem. Transformatory izolacyjne, unosząc stronę wtórną (stronę wyjściową) względem potencjału uziemienia, zapobiegają utworzeniu pełnego obwodu nawet w przypadku kontaktu człowieka z elementami pod napięciem, zmniejszając ryzyko porażenia prądem i zapewniając bezpieczeństwo osobiste.

Typowe zastosowania transformatorów izolacyjnych:

• Izolacja sprzętu od linii zasilania prądem przemiennym: Najczęstszym zastosowaniem transformatorów izolacyjnych jest galwaniczne izolowanie sprzętu od linii zasilania prądem przemiennym. Na przykład w zasilaczach impulsowych (SMPS) transformatory izolacyjne oddzielają obwód pierwotny od obwodu wtórnego, zapobiegając zakłóceniom obwodu i przypadkowemu porażeniu prądem.
• Bezpieczna diagnostyka usterek: Podczas rozwiązywania problemów z obwodami transformatory izolacyjne zapewniają bezpieczny punkt uziemienia, zapobiegając zwarciom pomiędzy sondami oscyloskopowymi a obwodem głównym, chroniąc w ten sposób istotne komponenty i sprzęt testujący.
• Eliminacja problemów z uziemieniem: Transformatory izolacyjne eliminują zagrożenia bezpieczeństwa spowodowane różnicami potencjałów uziemienia. Izolując punkt odniesienia uziemienia w bezpiecznym miejscu, zapobiegają zwarciom obwodów i uszkodzeniom spowodowanym problemami z uziemieniem.
• Diagnoza i korekta obwodów uziemiających: W sytuacjach, gdy połączonych jest ze sobą wiele urządzeń z indywidualnymi ścieżkami uziemienia, transformatory izolacyjne służą do diagnozowania i korygowania problemów z obwodem uziemienia, identyfikując źródła prądów upływowych do ziemi.
• Tłumienie szumów o wysokiej częstotliwości: Transformatory izolacyjne zmniejszają przenoszenie szumów o wysokiej częstotliwości i zakłóceń pomiędzy obwodami. Ich indukcyjność szeregowa i ekranowanie Faradaya skutecznie tłumią sprzężenie pojemnościowe pomiędzy dwoma końcami transformatora.

Podsumowując transformatory separacyjne odgrywają kluczową rolę w systemach elektrycznych, zapewniając izolację galwaniczną, ochronę bezpieczeństwa i tłumienie zakłóceń. Są niezbędnymi elementami w projektowaniu i konserwacji obwodów, zapewniając niezawodność i bezpieczeństwo systemu.

Tagi:ITEU-SP4K