干式隔離變壓器的工作原理和作用有哪些?如何對(duì)干式隔離變壓器選型?

干式隔離變壓器是指輸入繞組與輸出繞組帶電氣隔離的變壓器,干式隔離變壓器用以避免偶然同時(shí)觸及帶電體,變壓器的隔離是隔離原副邊繞線圈各自的電流。早期為歐洲國(guó)家用在電力行業(yè),廣泛用于電子工業(yè)或工礦企業(yè)、機(jī)床和機(jī)械設(shè)備中一般電路的控制電源、安全照明及指示燈的電源。一次側(cè)、二次側(cè)繞組間有較高絕緣強(qiáng)度以隔離不同電位抑制共模干擾的專用變壓器。干式隔離變壓器的變比通常是1:1。

引文作者:上海蓋能電氣市場(chǎng)部(專注干式變壓器30年)

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干式隔離變壓器工作原理
干式隔離變壓器

干式隔離變壓器

干式隔離變壓器的原理和普通變壓器的原理是一樣的。都是利用電磁感應(yīng)原理。干式隔離變壓器一般是指1:1的變壓器。由于次級(jí)不和地相連。次級(jí)任一根線與地之間沒有電位差。使用安全。常用作維修電源。

干式隔離變壓器不全是1:1變壓器??刂谱儔浩骱碗娮庸茉O(shè)備的電源也是干式隔離變壓器。如電子管擴(kuò)音機(jī),電子管收音機(jī)和示波器和車床控制變壓器等電源都是干式隔離變壓器。如為了安全維修彩電常用1比1的干式隔離變壓器。干式隔離變壓器是使用比較多的,在空調(diào)中也是使用的。

一般變壓器原、副繞組之間雖也有隔離電路的作用,但在頻率較高的情況下,兩繞組之間的電容仍會(huì)使兩側(cè)電路之間出現(xiàn)靜電干擾。為避免這種干擾,干式隔離變壓器的原、副繞組一般分置于不同的心柱上,以減小兩者之間的電容;也有采用原、副繞組同心放置的,但在繞組之間加置靜電屏蔽,以獲得高的抗干擾特性。

靜電屏蔽就是在原、副繞組之間設(shè)置一片不閉合的銅片或非磁性導(dǎo)電紙,稱為屏蔽層。銅片或非磁性導(dǎo)電紙用導(dǎo)線連接于外殼。有時(shí)為了取得更好的屏蔽效果,在整個(gè)變壓器,還罩一個(gè)屏蔽外殼。對(duì)繞組的引出線端子也加屏蔽,以防止其他外來(lái)的電磁干擾。這樣可使原、副繞組之間主要只剩磁的耦合,而其間的等值分布電容可小于0.01pF,從而大大減小原、副繞組間的電容電流,有效地抑制來(lái)自電源以及其他電路的各種干擾。

干式隔離變壓器的分類

普通干式隔離變壓器由于一次側(cè)、二次側(cè)繞組之間沒有直接的電氣連接,故一般的電力變壓器不論變比為多少都具有電位隔離的功能,而干式隔離變壓器則可以隔離更高的電位差。它被廣泛應(yīng)用于交流電源線上、通信線上,隔離接地回路,有效抑制低頻、音頻范圍內(nèi)的共模干擾,但不能抑制差模干擾。信號(hào)與脈沖干式隔離變壓器也廣泛地應(yīng)用在音頻到視頻范圍,用于中斷地環(huán)路,實(shí)現(xiàn)耦合交流、隔離直流成分、阻抗匹配等功能。由于干式隔離變壓器的一次側(cè)與二次側(cè)之間存在分布電容,從而降低了接地回路阻抗。當(dāng)由于某種原因,B點(diǎn)電位升高出現(xiàn)干擾電壓en時(shí),高頻共模干擾可從一次側(cè)耦合到二次側(cè)。

屏蔽干式隔離變壓器在干式隔離變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)之間插入一層金屬屏蔽層,屏蔽層將一次側(cè)與二次側(cè)之間的電容分為兩個(gè),起到了屏蔽作用。如將金屬屏蔽層與變壓器接地端連接,則來(lái)自一次側(cè)的共模干擾在到達(dá)二次側(cè)前被屏蔽層阻抗旁路。如將金屬層與變壓器一次側(cè)輸入端(有調(diào)壓抽頭時(shí)接調(diào)壓抽頭或接地端和零線端)連接,來(lái)自一次側(cè)的差模干擾在到達(dá)二次側(cè)前也被屏蔽層短路。

雙重屏蔽干式隔離變壓器當(dāng)一次側(cè)同時(shí)出現(xiàn)共模和差模干擾時(shí),將一層屏蔽層連接到一次側(cè)以降低差模噪聲,將另一層屏蔽層連接到共模干擾的基準(zhǔn)面或地線上以降低共模噪聲。干式隔離變壓器外殼也被連接到安全地線上。屏蔽層的連接線必須短而可靠,否則在高頻時(shí),屏蔽效果明顯降低。

三重屏蔽的干式隔離變壓器當(dāng)需要更高隔離要求的時(shí)候,可選用三重屏蔽的干式隔離變壓器。三種不同屏蔽層的連接方法取決于變壓器的安裝方法以及接地條件。一般將變壓器安裝在設(shè)備機(jī)架的隔板或屏蔽室的隔墻上,并將機(jī)架接設(shè)備安全地線,輸入電源安全地被斷開加絕緣管保護(hù)。

對(duì)干式隔離變壓器的要求在變電所、發(fā)電廠中電子設(shè)備使用的干式隔離變壓器,應(yīng)參照國(guó)家對(duì)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行選擇,電源用的干式隔離變壓器應(yīng)滿足如下幾項(xiàng)指標(biāo):①額定電壓:220V±20%;②額定電流:按設(shè)備的輸入最大工作電流再加50%選定;③絕緣電阻:》10MΩ;④工頻耐壓:2500V,1min,泄漏電流《10mA;⑤高頻干擾抑制:共模2500V(1MHz衰減振蕩波)抑制》60dB,差模1250V(1MHz衰減振蕩波)抑制》40dB。干式隔離變壓器泄漏電流的大小,以及屏蔽效能視不同設(shè)備應(yīng)用需要進(jìn)行選擇。

干式隔離變壓器的作用

1、使一次側(cè)與二次側(cè)的電氣完全絕緣,也使該回路隔離。另外,利用其鐵芯的高頻損耗大的特點(diǎn),從而抑制高頻雜波傳入控制回路。用干式隔離變壓器使二次對(duì)地懸浮,只能用在供電范圍較小、線路較短的場(chǎng)合。此時(shí),系統(tǒng)的對(duì)地電容電流小得不足以對(duì)人身造成傷害。

2、電氣隔離——一個(gè)是保護(hù)設(shè)備,還有一個(gè)很重要的作用就是保護(hù)人身安全!隔離危險(xiǎn)電壓。干式隔離變壓器輸出輸入電容耦合小,對(duì)由于閃電,放電,電網(wǎng)切換,電機(jī)啟動(dòng)和其它電網(wǎng)燥聲引起的干擾更具有抑制作用,是比較有效的電源噪聲抑制器。從這點(diǎn)看干式隔離變壓器更具有保護(hù)設(shè)備的作用。所謂保護(hù)人身安全,即對(duì)操作此設(shè)備的人的一個(gè)保護(hù)。因?yàn)楦墒礁綦x變壓器的電動(dòng)勢(shì)是通過二次感應(yīng)獲得,與一次側(cè)(與大地形成回路)不形成一個(gè)回路,因此不會(huì)造成觸電。

3、改變電壓,比如將220V的交流電壓變成交流15V,但由一個(gè)更大的作用是將220V的GND與15V的GND進(jìn)行了分離,這一點(diǎn)很重要。我們知道,當(dāng)人體手握220V零線然后與大地接觸后,是不會(huì)有電流流過的,而手握火線然后與大地接觸,就會(huì)有生命危險(xiǎn)。干式隔離變壓器的這種能夠隔離參考點(diǎn)(即地)的作用是很大的。經(jīng)過變壓器的隔離后,比如仍然還是220V的電壓,只要保證這兩根線不與大地接觸,那么人體手握任何一根與大地相連,就不會(huì)有問題。

干式隔離變壓器的選型

1、看外觀

品質(zhì)好的變壓器一般看上去比較干凈、無(wú)污染,金屬材料無(wú)翹起,絕緣膠帶纏繞整齊,引線(或引腳)固定良好,標(biāo)簽印刷良好,粘附整齊。

2、看標(biāo)識(shí)和包裝

變壓器的標(biāo)識(shí),應(yīng)當(dāng)包含商標(biāo)、型號(hào)和額定電氣參數(shù),或者會(huì)配有包含完整電氣參數(shù)的說明書,有清楚的接線說明。

3、看零部件清單

品質(zhì)好的變壓器除了工藝好,更離不開好的材料,無(wú)論是繞組、絕緣膠帶、骨架、鐵芯和引線(或引腳)都很重要。變壓器生產(chǎn)中往往會(huì)用到絕緣漆,對(duì)變壓器的防潮、散熱、絕緣、固定繞組都有很好的作用。部分企業(yè)可能會(huì)不使用絕緣漆或使用品質(zhì)差的絕緣漆,這會(huì)影響變壓器的性能和安全,甚至可能釋放有毒物質(zhì)。

4、看認(rèn)證證書、檢測(cè)報(bào)告

變壓器產(chǎn)品屬于CQC自愿認(rèn)證,如果變壓器具有認(rèn)證證書,可通過CQC網(wǎng)站在線核查。相比沒有認(rèn)證證書的產(chǎn)品,獲得了認(rèn)證證書的變壓器更值得信賴。

干式隔離變壓器早期為歐洲國(guó)家用在電力行業(yè),廣泛用于電子工業(yè)或工礦企業(yè),機(jī)床和機(jī)械設(shè)備中一般電路的控制電源,安全照明及指示燈的電源之用。干式隔離變壓器屬于安全電源,一般用來(lái)機(jī)器維修、保養(yǎng)用,起保護(hù)、防雷、濾波作用。