Электроника:Переменный ток/Трансформаторы/Электрическая изоляция

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 648.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Электрическая изоляция[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:

Рис. 1. Трансформатор изолирует 10 В переменного тока на V1 от 250 В постоянного тока на V2.
Рис. 1. Трансформатор изолирует 10 В переменного тока на V1 от 250 В постоянного тока на V2.
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.

Рис. 2. Изолирующий трансформатор изолирует питание от линии электропередачи.
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

Внешние ссылки