隔离变压器的基本知识、选择和使用

隔离变压器的工作原理

隔离变压器 提供交流电源线（主电源）与电气设备之间的电气隔离。这意味着两个绕组之间没有直流通路。它们主要用于以下三个目的：

首先，将二次绕组与地线隔离（接地）。

接下来是实现线路（主）电压的升降操作。

第三点是降低从初级绕组传递到次级绕组以及从次级绕组传递到初级绕组的线路噪声。

如果初级绕组的匝数大于次级绕组的匝数，则次级绕组上的电压将低于初级绕组上的电压。这是一种降压配置。 如果初级绕组的匝数少于次级绕组的匝数，则次级绕组上的电压将高于初级绕组上的电压，从而形成升压电路。大多数隔离变压器的初级绕组和次级绕组匝数相同，因此初级电压和次级电压也相同。

变压器中的能量守恒，因此如果我们忽略损耗，则乘积为 副总裁 一次电流 (IP) 将等于以下各项的乘积： VS 以及二次电流 (IS)。变压器的额定功率由一次绕组的有效值电压乘以一次电流的有效值电流得出。这被称为“视在功率”，单位为伏安 (VA)。

原理图上的点是相位确定点，指示初级电流和次级电流的方向。如图所示，流入绕组初级侧的电流会使次级电流从绕组次级侧流出。这对于绕组串联或并联至关重要。不遵循绕组的相位确定可能会导致误差。

法拉第屏蔽是一种静电屏蔽，可以降低初级绕组和次级绕组之间的电容，通常接地。这种屏蔽可以降低通过变压器的共模噪声和瞬态信号的幅度。

隔离变压器的初级绕组和次级绕组采用高绝缘性设计，以最大程度地减少彼此之间的直接导电。衡量绝缘效果的标准是漏电流。大多数隔离变压器还会使用高压或耐压测试仪进行测试。在检查漏电流时，这些仪器会在绝缘层的两端施加高电压。

法拉第屏蔽层可以是箔层，也可以是紧密缠绕的线圈，如图所示。 数字接地通常位于初级侧并连接到大地。由于初级和次级绕组中使用了漆包线，这种结构被称为“漆包线”。双层绝缘“。”

或者，可以将绕组并排放置在磁芯上，这被称为“多槽线框“结构，或缠绕在环形磁芯上。

商用隔离变压器

隔离变压器可以采用开放式结构，也可以采用屏蔽式结构。 Hammond Manufacturing 的 171E 隔离变压器采用屏蔽外壳结构。 端盖屏蔽罩用于阻挡变压器的磁场，并最大限度地减少外部磁场对变压器的干扰。这款 500 VA 1:1 变压器还包含引线。 不、三线接地输入输出连接器，以及集成过载保护。 断路器秒。

虽然接地线连接到次级输出连接器，但在大多数隔离变压器应用中并不使用。 在额定输入电压下，变压器初级和次级之间的漏电流小于 60 微安 (µA)。

初级绕组和次级绕组的额定电压相同，分别为： 0、104、110 和 120 伏分别对应初级绕组和次级绕组。这样就允许初级绕组或次级绕组进行串联或并联连接。

此外，多抽头绕组允许使用中间额定电压，例如： 208伏、214伏或230伏

隔离变压器的典型应用

隔离变压器最常见的应用是 将设备与交流线路接地隔离为了说明这样做的必要性，我们以开关电源（SMPS）为例。

这是一个采用反激式拓扑结构的线路供电电源。电路的初级侧（黄色部分）对线路（电源）输入进行全波整流，并将其施加到初级电源轨。 这意味着，如果使用 120 伏线路，高低压轨之间的电压约为 170 伏；如果使用 240 伏线路，则电压约为 340 伏。该整流线路的电压将存储在主储能电容器 C2 中。

请注意，电源的初级和次级部分将使用反激变压器 L2 和光耦合器 Q4 进行电气隔离。 次级部分的负极（-）输出端接地，而初级部分未接地。如果使用接地输入仪器（例如示波器）进行故障排除，这种接地方式会存在问题。将示波器探头的接地端连接到电源初级侧的元件可能会导致短路，并损坏主要元件和示波器。

电源中的低压初级轨道与交流线路的中性线相连。 虽然中性线在入口处接地，但当它到达开关电源的输入端时，其电压可能比地电压高几伏，这使得它成为示波器探头接地的不安全连接点。

隔离变压器主要用于开关电源一次侧的电气隔离。 一旦隔离，即可将其连接到主电路中探头任意部分的接地端。这样，无论接地夹连接到哪个点，接地参考点都将位于此处，从而消除主电路短路的可能性。

当多个设备（每个设备都有自己的接地回路）连接在一起时，这种接地隔离能力使得隔离变压器对于诊断和纠正接地电路非常有用。

变压器可以实现隔离接地，从而确定哪个设备是接地漏电流的来源。

隔离变压器还可以减少从线路传输到连接设备或从设备传输回线路的高频噪声。 这是由于变压器的串联电感和接地处的法拉第屏蔽，从而降低了变压器两端的电容耦合。

概括

隔离变压器可以将连接到次级绕组的设备与连接到初级绕组的交流电源隔离，从而允许重新定义次级设备的参考平面。这也有助于重新定向和控制漏电流。

同时，它们还能最大限度地减少高频谐波和噪声的传输。这些设备对于测试电力相关设备非常有用。