維修開關電源好助手之一隔離變壓器的原理

維修開關電源好助手之一隔離變壓器
的原理

隔離變壓器原理跟運用

目的：通過本課的學習使學員對隔離變壓器的原理及隔離變壓器在安全用電中的作用有個初步的認識。

二．隔離變壓器原理。我們用的交流電一根線和大地相連。另一根線與大地之間有220V的電位差。人接觸會觸電。隔離變壓器的次級不與大地相連，它的任意兩線與大地之間沒有電位差。人接觸任意一條線不會觸電,所以比較安全。隔離變壓器常用在有電子管和工作電壓高的電子儀器上，如電子管擴音機，示波器等，也可用于維修電源。如為了安全維修彩電常用1比1的隔離變壓器.

三．隔離變壓器的應用場合　適用于安全、隔離、漏電流小、凈化電源、消除三次諧波及抑制共模干擾的場合。適用于交流50Hz至400Hz，電壓1000V以下的電路中，廣泛用于照明、機床電器、機械電子設備、醫療設備、整流裝置等隔離變壓器按用用途分為兩類；一類是防止觸電事故發生而對電源進行隔離的安全電源變壓器。另一類隔離變壓器是對電磁干擾信號進行隔離，它廣泛用于電子電路中，抑制噪聲和電磁干擾。

四．通用觸電防護措施1．安全電壓據歐姆定律，電壓越高，電流也就越大。因此，可以把可能加在人身±的電壓限制在某一范圍之內，使得在這種電壓下，通過人體的電流不超過允許的范圍。這一電壓就叫做安全電壓，也叫做安全特低電壓。應當指出，任何情況下都不要把安全電壓理解為絕對沒有危險的電壓。具有安全電壓的設備屬于Ⅲ類設備。安全電壓限值限值為任何運行情況下，任何兩導體問不可能出現的最高電壓值。我國標準規定工頻電壓有效值的限值為50V、直流電壓的限值為120V。一般情況下，人體允許電流可按擺脫電流考慮；在裝有防止電擊的速斷保護裝置的場合，人體允許電流可按30mA考慮。我國規定工頻電壓50V的限值是根據人體允許電流30mA和人體電阻1700Ω的條件確定的。我國標準還推薦：當接觸面積大于1cm2、接觸時間超過1s時，干燥環境中工頻電壓有效值的限值為33V、直流電壓限值為70V；潮濕環境中工頻電壓有效值的限值為16V、直流電壓限值為35V安全電壓額定值我國規定工頻有效值的額定值有42V、36V、24V、12V和6V。特別危險環境中使用的尹持電動工具應采用42V安全電壓；有電擊危險環境中使用的手持照明燈和局部照明燈應采用36V或24V安全電壓；金屬容器內、特別潮濕處等特別危險環境中使用的手持照明燈應采用12V安全電壓；水下作業等場所應采用6V安全電壓。當電氣設備采用24V以上安全電壓時，必須采取直接接觸電擊的防護措施。2.安全隔離變壓器通常采用安全隔離變壓器作為安全電壓的電源。其接線如圖3—8所示。除隔離變壓器外，具有同等隔離能力的發電機、蓄電池、電子裝置等均可做成安全電壓電源。但不論采用什么電源，安全電壓邊均應與高壓邊保持加強絕緣的水平。圖3—8安全隔離變壓器接線圖　　采用安全隔離變壓器作安全電壓的電源時，這種變壓器的一次與二次之間有良好的絕緣；其間還可用接地的屏蔽隔離開來。

安全隔離變壓器各部絕緣電阻不得低于下列數值：　　

帶電部分與殼體之間的工作絕緣　　　　2MΩ　　

帶電部分與殼體之間的加強絕緣　　　　7MΩ　　

輸入回路與輸出回路之間　　　　　　　　5MΩ　　

輸入回路與輸入回路之間　　　　　　　　2MΩ　　

輸出回路與輸出回路之間　　　　　　　　2MΩ

Ⅱ類變壓器的帶電部分與金屬物體之間　　2MΩ

Ⅱ類變壓器的金屬物件與殼體之間　　　　5MΩ　　

絕緣殼體上內、外金屬物件之間　　　　2MΩ　　

安全隔離變壓器的額定容量，單相變壓器不得超過10kVA、三相變壓器不得超過16kVA、電鈴用變壓器的額定容量不應超過100VA、玩具用變壓器的額定容量不應超過200VA；安全隔離變壓器的額定電壓，交流電壓有效值不得超過50V、脈動直流電壓不得超過50V、電鈐用變壓器的分別不應超過24V和24V、玩具用變壓器的分別不應超過33V和33V。　　

安全電壓回路的帶電部分必須與較高電壓的回路保持電氣隔離，并不得與大地、保護導體或其他電氣回路連接，但變壓器一次與二次之間的屏蔽隔離層應按規定接地或接零。如變壓器不具備加強絕緣的結構，二次邊宜接地或接零，以減輕一次與二次短接的危險。對于普通絕緣的電源變壓器，一次線長度不得??3m、并不得帶入金屬容器內使用。　　安全電壓的配線最好與其他電壓等級的配線分開敷設。否則，其絕緣水平應與共同敷設的其他較高電壓等級配線的絕緣水平一致。3．電氣隔離　　電氣隔離是采用電壓比為1：1，即一次邊、二次邊電壓相等的隔離變壓器實現工作回路與其他電氣回路電器上的隔離。　　

應用電氣隔離須滿足以下安全條件：

1．隔離變壓器必須具有加強絕緣的結構，其溫升和絕緣電阻要求與安全隔離變壓器相同，這種隔離變壓器還應符合下列要求：

(1)最大容量單相變壓器不得超過25kVA、三相變壓器不得超過40kVA。

(2)空載輸出電壓交流不應超過1000V、脈動直流不應超過1000V、負載時電壓降低一般不得超過額定電壓的5％～15％。

(3)隔離變壓器具有耐熱、防潮、防水及抗振結構；不得用賽璐珞等易燃材料作結構材料；手柄、操作桿、按鈕等不應帶電；外殼應有足夠的機械強度，一般不能被打開，并應能防止偶然觸及帶電部分；蓋板至少應由兩種方式固定，其中，至少有一種方式必須使用工具實現。

(4)除另有規定外，輸出繞組不應與殼體相連；輸入繞組不應與輸出繞組相連；繞組結構應能防止出現上述連接的可能性。

(5)電源開關應采用全極開關，觸頭開距應大于3mm；輸出插座應能防止不同電壓的插銷插入；固定式變壓器輸入回路不得采用插接件；移動式變壓器可帶有2～4m電源線。

(6)當輸入端子與輸出端子之間的距離小于25mm時，則其間須用與變壓器連成一體的絕緣隔板隔開。

(7)Ⅰ類變壓器應有保護端子，其電源線中應有一條專用保護線；R類變壓器沒有保護端子。2．二次邊保持獨立，即不接大地，不接保護導體，不接其他電氣回路。如圖3—9所示，如果變壓器的二次邊接地，則當有人在二次邊單相電擊時，電流很容易流經人體和二次邊接地點構成回路。因此，凡采用電氣隔離作為安全措施者，還必須有防止二次回路故障接地及竄連其他回路的措施。因為一旦二次邊發生接地故障，這種措施將完全失去安全作用。對于二次邊回路線路較長者，還應裝設絕緣監視裝置。圖3—9變壓器二次邊接地的危險3．二次邊線?返繆構呋蚋北呦唄飯?，端E嶠檔突羋范緣鼐鄧劍齟蠊收轄擁氐奈Ｏ?，并札e蠊收轄擁氐緦鰲Ｒ虼?，眳Q胂拗頻繚吹繆購投偽呦唄返某ざ?。皽愓规定，应保证悼澊悼?/span>?U≤500V、線路長度L≤200m、電壓與長度的乘積UL≤100000V·m。4．等電位聯結　　圖3—10中的虛線是等電位聯結線。如果沒有等電位聯結線，當隔離回路中兩臺相距較近的設備發生不同相線的碰殼故障時，這兩臺設備的外殼將帶有不同的對地電壓。如果有人同時觸及這兩臺設備，則接觸電壓為線電壓，電擊危險性極大。因此，如隔離回路帶有多臺用電設備(或器具)，則各臺設備(或器具)的金屬外殼應采取等電位聯結措施。這時，所用插座應帶有等電位聯結的專用插孔。圖3—10電氣隔離的等電位聯結五．凈化電源、消除三次諧波及抑制共模干擾隔離變壓器在交流電源輸入端的特點:vvv1、若電網三次諧波和干擾信號比較嚴重，采用隔離變壓器，可以去掉三次諧波和減少干擾信號。vvv2、采用隔離變壓器可以產生新的中性線，避免由于電網中性線不良造成設備運行不正常。vvv3、非線性負載引起的電流波形畸變（如三次諧波）可被隔離而不污染電網。v隔離變壓器在交流電源輸出端的特點：1、防止非線性負載的電流畸變影響到交流電源的正常工作及對電網產生污染，起到凈化電網的作用。2、在隔離變壓器輸入端采樣,使得非線性負載電流的畸變不影響取樣的準確性，得到能反應實際情況的控制信號。3、若負載不平衡，也不影響穩壓電源的正常工作。一些聽音響的人常會在電源上加一顆功率容量不小的隔離變壓器，HP的SKVA或國內有廠商推出IKVA等。有的用220v的冷氣插座轉降110V，有的則是110V變110V的1：1方式，而其作用就是要把電源中的雜訊減小，提高電源之S／N比。在國內尤其是普通的110V及220V，因為家家戶戶都有電器在使用，像微波爐、電磁爐。開關、馬達運轉等，在電源上會以倍頻或突波的方式傳至各電源插，因此電源受到污染的情形相當嚴重.除非你能不計一切代價用各種方式自己發電，否則就要想辦法改善電源中的噪訊。其實隔離變壓器的原理很簡單，主要就是針對這些雜訊都是中高周波的特性而設計。因為我們知道，中高周波在我們的硅鋼片型的變壓器耗損相當大。不大會從一次線圈感應到二次線圈輸出，因此就可以達到我們要干凈電源的目的。但有些人不免擔心會影響到動態范圍、音場音色等問題，其實要看這個隔離變壓器本身的制作水準和功率容量而定，究竟是EI型的好，或是環型的好？我們只能說。環型好的很貴，EI型的很笨重。使用時，我們仍要建議你做好隔離變壓器本身接地的回路，往往使用者忽視這個重要性，變壓器會產生磁漏及電磁干擾.如果沒有把外殼金屬導電的部位接到大地或電源配置好接地線路，既使做再多的隔離效果也是有限的。還有要注意的，如果變壓器本身空載就發燙。這樣子功率容量會減小。如果變壓器會振動的話，那勸你還是換一個。不然它的雜音就會蓋過許多音樂細節了。六．隔離變壓器的特性具有電壓變換功能有濾波抗干擾功能

ＴＮ－Ｃ－Ｓ系統被廣泛應用于工程中，幾乎所有變壓器不在建筑物內的配電系統都是這種．

我們在執行規范時，在建筑物電源進線開關前將保護中性線（ＰＥＮ線）進行重復接地．

從重復接地的概念可知：變壓器中性點已經接地．通過中性點接地＼

重復接地和地形成一個與中性線并聯的返回回路（以下稱為重復回路），大家知道：

Ｎ線中有電流流過（三相不對稱時），所以重復回路中也有電流通過，此電流稱為雜散電流．

雜散電流對我們來說是有危害的．

那么，我們為什么還要采用這種有危害的系統供電呢？

樓主的說法我認為只有在討論同一建筑物內配電時才有意義，即同一建筑物內的PEN線只能進行一點接地。

ＴＮ－Ｃ－Ｓ系統被廣泛應用于工程中，幾乎所有變壓器不在建筑物內的配?縵低扯際欽庵鄭?

一、采用TN-C-S的優點

1、與TN-S系統比較節省一根專用的PE線。

2、由于TN-C-S系統的中性線和PE線一般在進入建筑物總配電箱時才分開，因此與TN-S系統比較，他們之間的電位差相對來說比較小了，對信息技術設備引起共模干擾的可能較小。

共模干擾的通路是：干擾信號從傳輸線路傳輸，并通過地線返回的通路。干擾電壓、電流從L線路傳入再從PE線返回接地，這是電源線路共模干擾的路徑。在進入建筑處設電涌保護器等措施可鉗制共模干擾，可以保護信息設備的電源部分。TN-C-S系統在建筑進線處作了重復接地，電涌保護器等接地點更近于地電位，對抑制電源線上的共模干擾有好處。

上面是我從網上學的，不知是否正確，只做參考。

這個雜散電流出現在那個地方？是怎么出現的？

當與變壓器中性點接地相近的地方重復接地，變壓器中性點向重復點雜亂散發電流，有什么危害呢？剩余斷路器跳閘。當然這是理論上的，實際上在交流回路中，就是變壓器中性點接地的地方和重復接地的接地地方相近也不會有不規則的不定方向的雜亂電流，對于變壓器出現雜散電流導致剩余斷路器跳閘現象更是不會存在的。

在樓主本帖中，兩個接地點應當絕對足夠遠了，還存在雜散電流嗎？

現在在交流變配電所中有人大提雜散電流，可能是一種誤導，它與地鐵中的雜散是兩種概念。

由于TN-C-S系統的中性線和PE線一般在進入建筑物總配電箱時才分開，因此與TN-S系統比較，他們之間的電位差相對來說比較小了，對信息技術設備引起共模干擾的可能較小。-------為什么呢？

共模干擾的通路是：干擾信號從傳輸線路傳輸，并通過地線返回的通路。干擾電壓、電流從L線路傳入再從PE線返回接地，這是電源線路共模干擾的路徑。在進入建筑處設電涌保護器等措施可鉗制共模干擾，可以保護信息設備的電源部分。TN-C-S系統在建筑進線處作了重復接地，電涌保護器等接地點更近于地電位，對抑制電源線上的共模干擾有好