Электроника:Переменный ток/Трансформаторы/Электрическая изоляция: различия между версиями
Myagkij (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
Valemak (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
||
Строка 5: | Строка 5: | ||
=<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-9/electrical-isolation/ www.allaboutcircuits.com - Electrical Isolation ]</ref>= | =<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-9/electrical-isolation/ www.allaboutcircuits.com - Electrical Isolation ]</ref>= | ||
== SPICE-анализ электрической изоляции == | |||
Помимо простого преобразования между различными уровнями напряжения и тока в цепях переменного и постоянного тока, трансформаторы умеют делать кое-что ещё крайне полезное. Они могут обеспечивать изоляцию, соединяя одну цепь с другой без использования прямых проводных соединений. | |||
Этот эффект можно продемонстрировать с помощью другой симуляции SPICE: на этот раз добавим в схему «заземляющие» соединения для обеих цепей, налагая высокое постоянное напряжение между одной цепью и землёй за счёт использования дополнительного источника напряжения: | |||
[[File:II-9_3-1.jpg|450px|center|thumb|Рис. 1. Трансформатор изолирует 10 В переменного тока на V<sub>1</sub> от 250 В постоянного тока на V<sub>2</sub>.]] | |||
{| class="wikitable" | |||
|- | |||
| v1 1 0 ac 10 sin | |||
rbogus1 1 2 1e-12 | |||
v2 5 0 dc 250 | |||
l1 2 0 10000 | |||
l2 3 5 100 | |||
k l1 l2 0.999 | |||
vi1 3 4 ac 0 | |||
rload 4 5 1k | |||
.ac lin 1 60 60 | |||
.print ac v(2,0) i(v1) | |||
.print ac v(3,5) i(vi1) | |||
.end | |||
|} | |||
'''Напряжение постоянного тока относительно заземления (узел 0):''' | |||
{| class="wikitable" | |||
|- | |||
| (1) 0.0000 || (2) 0.0000 || (3) 250.0000 | |||
|- | |||
| (4) 250.0000 || (5) 250.0000 || | |||
|} | |||
'''Напряжение переменного тока:''' | |||
{| class="wikitable" | |||
|- | |||
! freq !! v(2) !! i(v1) !! | |||
|- | |||
| 6.000E+01 || 1.000E+01 || 9.975E-05 || Первичная цепь | |||
|} | |||
{| class="wikitable" | |||
|- | |||
! freq !! v(3,5) !! i(vi1) !! | |||
|- | |||
| 6.000E+01 || 9.962E-01 || 9.962E-04 || Вторичная цепь | |||
|} | |||
SPICE показывает, что на вторичную цепь относительно заземления подаётся постоянный ток 250 В, но, как вы можете видеть, это никак не влияет на первичную цепь в узлах 1 и 2 (где наблюдается нулевое напряжение постоянного тока). Кроме того, преобразование мощности переменного тока из первичной цепи к вторичной остаётся на прежнем уровне. | |||
Подаваемое напряжение в этом примере часто называют синфазным напряжением, потому что оно наблюдается в более чем одной точке цепи по отношению к общей точке заземления. Трансформатор изолирует синфазное напряжение, так что оно вообще не воздействует на первичную цепь, а скорее изолировано во вторичной секции. | |||
Для записи, неважно, что синфазное напряжение относится к постоянному току. Это может быть переменный ток, даже с другой частотой, и трансформатор всё равно изолирует его от первичной цепи. | |||
Существуют приложения, в которых необходима электрическая изоляция между двумя цепями переменного тока без какого-либо преобразования уровней напряжения или тока. В этих случаях используются трансформаторы, называемые ''изолирующими трансформаторами'', с коэффициентом трансформации 1:1. Настольный изолирующий трансформатор показан на этом рисунке. | |||
[[File:II-9_3-2.jpg|450px|center|thumb|Рис. 2. Изолирующий трансформатор изолирует питание от линии электропередачи.]] | |||
== Итог == | |||
*Имея возможность передавать мощность от одной цепи к другой без использования соединительных проводов между двумя цепями, трансформаторы обеспечивают полезную функцию гальванической развязки. | |||
*Трансформаторы, предназначенные для обеспечения гальванической развязки без повышения или понижения напряжения и тока, называются изолирующими трансформаторами. | |||
=См.также= | =См.также= |
Версия от 16:33, 24 июля 2021
[1]
SPICE-анализ электрической изоляции
Помимо простого преобразования между различными уровнями напряжения и тока в цепях переменного и постоянного тока, трансформаторы умеют делать кое-что ещё крайне полезное. Они могут обеспечивать изоляцию, соединяя одну цепь с другой без использования прямых проводных соединений.
Этот эффект можно продемонстрировать с помощью другой симуляции SPICE: на этот раз добавим в схему «заземляющие» соединения для обеих цепей, налагая высокое постоянное напряжение между одной цепью и землёй за счёт использования дополнительного источника напряжения:
v1 1 0 ac 10 sin
rbogus1 1 2 1e-12 v2 5 0 dc 250 l1 2 0 10000 l2 3 5 100 k l1 l2 0.999 vi1 3 4 ac 0 rload 4 5 1k .ac lin 1 60 60 .print ac v(2,0) i(v1) .print ac v(3,5) i(vi1) .end |
Напряжение постоянного тока относительно заземления (узел 0):
(1) 0.0000 | (2) 0.0000 | (3) 250.0000 |
(4) 250.0000 | (5) 250.0000 |
Напряжение переменного тока:
freq | v(2) | i(v1) | |
---|---|---|---|
6.000E+01 | 1.000E+01 | 9.975E-05 | Первичная цепь |
freq | v(3,5) | i(vi1) | |
---|---|---|---|
6.000E+01 | 9.962E-01 | 9.962E-04 | Вторичная цепь |
SPICE показывает, что на вторичную цепь относительно заземления подаётся постоянный ток 250 В, но, как вы можете видеть, это никак не влияет на первичную цепь в узлах 1 и 2 (где наблюдается нулевое напряжение постоянного тока). Кроме того, преобразование мощности переменного тока из первичной цепи к вторичной остаётся на прежнем уровне.
Подаваемое напряжение в этом примере часто называют синфазным напряжением, потому что оно наблюдается в более чем одной точке цепи по отношению к общей точке заземления. Трансформатор изолирует синфазное напряжение, так что оно вообще не воздействует на первичную цепь, а скорее изолировано во вторичной секции.
Для записи, неважно, что синфазное напряжение относится к постоянному току. Это может быть переменный ток, даже с другой частотой, и трансформатор всё равно изолирует его от первичной цепи.
Существуют приложения, в которых необходима электрическая изоляция между двумя цепями переменного тока без какого-либо преобразования уровней напряжения или тока. В этих случаях используются трансформаторы, называемые изолирующими трансформаторами, с коэффициентом трансформации 1:1. Настольный изолирующий трансформатор показан на этом рисунке.
Итог
- Имея возможность передавать мощность от одной цепи к другой без использования соединительных проводов между двумя цепями, трансформаторы обеспечивают полезную функцию гальванической развязки.
- Трансформаторы, предназначенные для обеспечения гальванической развязки без повышения или понижения напряжения и тока, называются изолирующими трансформаторами.
См.также
Внешние ссылки