Электрическая изоляция

Анализ электрической изоляции SPICE

Помимо возможности простого преобразования между различными уровнями напряжения и тока в цепях переменного и постоянного тока, трансформаторы также обладают чрезвычайно полезной функцией, называемой изоляцией , то есть возможность соединять одну цепь с другой без использования прямых проводных соединений.

Мы можем продемонстрировать применение этого эффекта с помощью другого моделирования SPICE:на этот раз показаны «заземляющие» соединения для двух цепей, создавая высокое постоянное напряжение между одной цепью и землей за счет использования дополнительного источника напряжения:

Трансформатор изолирует 10 В перем. тока при V1 и 250 В пост. тока при V2.

 v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 v2 5 0 постоянного тока 250 l1 2 0 10000 l2 3 5 100 к 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) .конец 

 напряжения постоянного тока относительно земли (узел 0):(1) 0,0000 (2) 0,0000 (3) 250,0000 (4) 250,0000 (5) 250,0000 Напряжение переменного тока:частота v (2) i (v1) 6.000E + 01 1.000E + 01 9.975E-05 Первичная обмотка частота v (3,5) i (vi1) 6.000E + 01 9.962E-01 9.962E-04 Вторичная обмотка 

SPICE показывает, что на элементы вторичной цепи по отношению к земле подается постоянный ток 250 В, но, как вы можете видеть, нет никакого влияния на первичную цепь (нулевое напряжение постоянного тока) в узлах 1 и 2, а также преобразование мощности переменного тока из первичной к вторичным цепям остается прежним.

Подаваемое напряжение в этом примере часто называют синфазным . напряжение, потому что оно наблюдается более чем в одной точке цепи по отношению к общей точке земли. Трансформатор изолирует синфазное напряжение, так что оно вообще не воздействует на первичную цепь, а скорее изолировано от вторичной стороны.

Для протокола, не имеет значения, что синфазное напряжение также является постоянным. Это может быть переменный ток, даже с другой частотой, и трансформатор все 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 трансформаторы называются изолирующими трансформаторами . с коэффициентом трансформации 1:1. Настольный изолирующий трансформатор показан на рисунке ниже.

Изолирующий трансформатор изолирует питание от линии электропередачи.

ОБЗОР:

• 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 скачков напряжения и тока вверх или вниз, называются изолирующими трансформаторами . .

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Таблица повышающих, понижающих и изолирующих трансформаторов