Разделительный трансформатор принцип работы

Разделительный трансформатор в мастерской домашнего электрика

Как работает разделительный трансформатор

Разделительным трансформатором называется трансформатор, который предназначен для электрического (специалисты говорят — гальванического) разделения питающей электрической сети и потребителя электроэнергии. Потребители — это мы с вами, а зачем нас разделять? Для безопасности!

Основной задачей разделительного трансформатора является повышение электробезопасности за счет того, что его вторичные цепи не имеют электрической связи с землей, а значит — и с заземленной нейтралью трансфоматорной подстанции – источником напряжения.

В этом случае возникновение электрического пробоя на корпус не вызывает перегрузок по току, а сам прибор остается в рабочем состоянии. При случайном прикосновении человека к части устройства, аварийно находящегося под напряжением, ток утечки не превысит жизненно опасного порога и трагедии не случится.

Разделительный трансформатор — в домашнюю мастерскую

Таким образом, разделительный трансформатор далеко не лишний элемент в мастерской домашнего мастера, особенно, если ему приходится сталкиваться с ремонтом домашних бытовых приборов. В продаже не встречаются разделительные трансформаторы непромышленного назначения, но такой несложно изготовить самому на базе подходящего трансформатора от отечественных телевизоров ушедшего поколения.

Подойдет унифицированный трансформатор ТС практически любой мощности, поскольку современные электрические помощники на дому не отличаются большой прожорливостью. Способ переделки — универсальный и не требует особых навыков, а потому — по силам каждому, кто умеет обращаться с паяльником и измерять напряжение.

Для примера приведу готовую конструкцию на основе ТС-250М.

Как сделать разделительный трансформатор

Готовый трансформатор размещен в корпусе от компьютерного блока питания и дополнен еще некоторыми функциями, о которых — позже. Полная схема ТС-250 показана ниже.

Рассмотрим фрагмент схемы, который нас интересует и который будет подвергнут модернизации. В штатной схеме две полуобмотки 1- 2 и 1′ -2′ соединены последовательно и подключаются к розетке 220 вольт. ( Полуобмотки — слово, обозначающее, что каждая обмотка трансформатора разделена на две идентичные части, и размещены эти полуобмотки на двух одинаковых каркасах, как на фото выше. На новых трансформаторах обмотки между собой не соединены).

Соответственно, с полуобмоток 5-15 и 5′-15′ снимается (по паспорту трансформатора) напряжение 208 вольт для питания вторичных цепей. Реально на приведенном экземпляре это напряжение составило 216 вольт на холостом ходу. Несложно догадаться, что каждая из первичных полуобмоток рассчитана на 110 вольт, а вторичные — на 104 вольта(108 вольт).

Показанное ниже изменение схемы позволит получить на выходе трансформатора 220 вольт. Теперь в качестве первичных полуобмоток трансформатора используются 1-2 и 5′-15′, а в качестве вторичных — 1′-2′ и 5-15. За счет идентичности намоточных данных пар полуобмоток, входные и выходные напряжения будут всегда равны. Рис. 6

Следует иметь ввиду, что мощность передаваемая в нагрузку трансформатором, теперь ограничивается мощностью обмотки с меньшим допустимым током. В рассматриваемом случае для обмотки 5-15 (5′-15′) максимальный ток — 0,8 ампера, а значит и максимальная мощность по формуле P = I x U ограничивается и равна P = 0,8А х 220В = 176 Вт.

На практике такой мощности будет с избытком в большинстве случаев. Не следует также опасаться неприятностей из-за того, что на полуобмотку 5′-15′ подается 110 вольт вместо расчетных 104-х. Во-первых, трансформатор все равно будет работать в легком, недогруженном режиме (176 ватт вместо 250), во-вторых, буква М в маркировке трансформатора обозначает, что трансформатор устойчив к перегрузкам и перенапряжениям.

Возвращаемся к конкретной конструкции разделительного трансформатора.

На фото видна розетка для подключения нагрузки с предохранителем и индикаторной лампой в корпусе розетки. А для чего же патрон с лампой накаливания на верхней плоскости, спросите вы? Отвечаю — это доработка, которая существенно расширяет возможности прибора.

Дополнительные функции разделительного трансформатора

Суть доработки ясна из приведенной ниже схемы.

Лампа включена последовательно в первичную обмотку трансформатора, но может быть зашунтирована переключателем, оставшимся здесь от компьютерного блока питания. В этом случае имеем обычный разделительный трансформатор. При разомкнутом переключателе трансформатор превращается в диагностический прибор.

С его помощью теперь несложно провести простейшие операции про диагностике неисправностей устройств с импульсными блоками питания. Рассмотрим это на примере телевизора. Для этого подключим его в розетку включенного в сеть трансформатора, выключатель разомкнут. Включаем телевизор с пульта ДУ или кнопкой и фиксируем поведение лампы:

— ничего не происходит — обрыв в шнуре питания, сгорел входной предохранитель телевизора, выгорели входные цепи блока питания;

— лампа при включении телевизора загорелась ровным полным светом — короткое замыкание в шнуре питания, во входных цепях блока питания;

— лампа ярко вспыхнула и погасла — блок питания исправен, нужно проверить основную плату телевизора.

Необходимо отметить, что проверка устройства (телевизора, в данном случае) происходит в щадящем режиме и не приводит к дальнейшему повреждению тестируемого прибора.

Пониженное переменное напряжение для проверки высоковольтных схем

Случалось ли вам проверять какую-либо электрическую схему под напряжением 220 вольт? Ведь правда — это опасно? С помощью дополнительного выхода трансформатора в

36 вольт это же можно сделать без всякого риска для здоровья.

Для реализации такого режима достаточно соединить последовательно обмотки 8-8′, 6-6′ и 4-4′ и вывести полученное напряжение на внешнюю розетку. На фото она так и подписана — « 36V», а расположена с обратной от выходной, 220-вольтовой розетки стороны . Теперь смело подключайте к ней ваше устройство и прослеживайте протекание тока в цепях, без опаски коснуться рукой элемента схемы под напряжением.

+12 вольт для проверки и настройки автомобильной электроники

В конструкцию включено еще одно дополнение — наличие свободных обмоток позволило встроить в схему двенадцативольтовый интегральный стабилизатор. С его помощью можно проверять и настраивать различные автомобильные и другие устройства рассчитанные на это напряжение.

Стабилизатор 7812 включен по стандартной схеме и особенностей не имеет. На фото ниже его видно внизу, на планке из фольгированного стеклопластика. Выходные клеммы на 12 вольт выведены над розеткой переменного напряжения в 36 вольт, а светодиодный индикатор наличия напряжения +12 вольт — на верхнюю панель конструкции.

Для продвинутых электриков и начинающих электронщиков

Предлагаемая конструкция чрезвычайно проста, но ей по силам решать и более сложные задачи. Это — проверка и ремонт устройств с импульсными блоками питания, в частности — телевизоров и импульсных блоков питания компьютеров.

Проверка работоспособности входных цепей импульсных блоков питания с помощью последовательно включенной лампы накаливания упомянута выше в статье и подробно описана на страницах интернета. Замечу лишь, что с помощью предлагаемой вашему вниманию конструкции это осуществить удобно и просто, не вызывая затруднений даже у начинающего ремонтника.

В тоже время не всем известно, что большинство импульсных блоков питания способны запускаться от пониженных напряжений (без нагрузки, естественно). Поэтому, если подключить исследуемый прибор к 36-вольтовой розетке, то с помощью измерительных приборов можно убедиться в исправности или отказе узла запуска.

Опять же, запитав схему запуска постоянным напряжением +12 вольт от описываемого устройства, легко проверить проверить работу генераторной микросхемы и ее обвязки, других элементов схемы. При этом необходимо отметить, что все работы проводятся при гальванической развязке от питающей сети и при безопасных для жизни напряжениях.

Все работы по пайке, монтажу электрических цепей следует проводить при отключенном от питающей сети устройстве! Это не только сохранит ваше здоровье, но и предотвратит выход элементов электрической схемы из строя при случайном замыкании.

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Если эксплуатация электрической аппаратуры осуществляется в потенциально опасных условиях внешней среды, то для снижения риска выхода из строя цепей и порчи оборудования рекомендуется применять безопасный разделительный трансформатор.

Благодаря особенностям конструкции такое устройство осуществляет гальваническое разделение питающих электроцепей и потребляющих приборов. Это практически полностью исключает вероятность поражения электрическим током.

В данной статье будут описаны основные конструкционные особенности, преимущества эксплуатации и область использования.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО

Функционирование разделительного понижающего трансформатора низкого напряжения основано на эффекте гальванической развязки. Технически, это реализовано в виде автономного функционирования обеих катушек. Катушки устройства разделены физически, то есть не соприкасаются между собой.

Это обеспечивает безопасную эксплуатацию при условии, что контуры не будут закорочены в результате механического воздействия. Чтобы полностью исключить возможность контакта обмотки изолируют несколькими слоями высококачественной изоляции.

Проходя через первичную обмотку, ток индуцирует электроэнергию во вторичной катушке, к которой и подключаются цепи с потребляющим оборудованием.

Вторичная обмотка РТ или устройства к ней присоединенные не могут иметь контакта с землей или нейтралью. Что это даёт конечному пользователю? Значительное повышение безопасности эксплуатации даже при возникновении пробоя на корпусе. При такой схеме пробой не станет причиной перегрузки цепи по току, а само устройство останется полностью функциональным.

При контакте человека с электроприбором под аварийным напряжением, подключенным через разделительный трансформатор, не произойдет фатального поражения током утечки. Так как он не превысит опасного для жизни уровня.

При расчетах необходимо учитывать затраты энергии на функционирование устройства, так как КПД большинства моделей находится в диапазоне 70-85%.

ВИДЫ И КОНСТРУКЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ

На данный момент в электротехнике большинство трансформаторов обеспечивают гальваническую развязку входных и выходных цепей. Несмотря на то, что «классическое» определение разделительного трансформатора подразумевает неизменность величины трансформируемого параметра (напряжения) фактически все виды и типы являются разделительными.

В зависимости от назначения различают трансформаторы:

Чаще всего используется для подключения цепей, на которые установлены измерительных, регистрирующих приборов (электросчетчики, амперметры) и защитных реле;

Преобразует получаемый сигнал в прямоугольный импульс. Используется для предотвращения высокочастотных помех;

Конструкция, чаще всего, состоит из нескольких вторичных обмоток, преобразующих входящий электрический импульс с одной системой напряжения в несколько исходящих с другими параметрами системы напряжения;

Используются для преобразования синусоидальной составляющей напряжения. Основное назначение — предотвращение помех в цепях с аппаратурой для оцифровки.

Некоторые источники выделяют портативные разделительные преобразователи в отдельную категорию. Следует отметить, что габаритные размеры в техническом исполнении устройства различного типа не играют ключевой роли.

Разные виды разделительных трансформаторов могут быть как стационарными, так и портативными. Чаще всего портативные устройства имеют дополнительную защиту от внешнего воздействия и используются в экстремальных условиях эксплуатации, на открытой местности.

Разрабатываются РТ узконаправленного использования. К примеру, для больниц и лабораторий.

Так называемые медицинские разделительные трансформаторы используются для обеспечения электроснабжение с точно определенными параметрами чувствительных приборов, установленных в реанимации, операционных различных биологических, химических и медицинских лабораториях.

ПРЕИМУЩЕСТВА И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Изолирующие трансформаторы получили широкое применение практически во всех сферах электротехники.

Они предоставляют пользователю широкий спектр специфических преимуществ в зависимости от отрасли, где они используются:

• устройства с коэффициентом трансформации 1:1 применяются в электросетях переменного тока без необходимости дополнительного заземления и изоляции периферийного оборудования;
• изоляция цепей постоянного тока в линиях связи. В случае необходимости использования усилителей сигнала применение РТ дает возможность отделить постоянный ток для подключения усилителя от компонентов информационного электроимпульса;
• повышение безопасности эксплуатации электрооборудования. Минимизирует риск фатального поражения электрическим током, отделяя пользователь или оператора от высокомощных источников;
• при тестировании, сервисном обслуживании или ремонте оборудования дает возможность проводить работы на включённых устройствах. При этом используются разделительные трансформаторы с коэффициентом 1:1, но имеющие небольшую мощность напряжения вторичной цепи;
• отфильтровывают (отсекают вне рабочего диапазона) искаженную синусоидальную форму напряжения, приводя ее к правильной. Снижают негативное влияние широтно-импульсных модуляций;
• нейтрализует широкий спектр шумов, образующихся при подключении аудиоустройств (усилителей) к динамикам.

Использование разделительных трансформаторов обусловлено эксплуатационными требованиями и спецификой применения электросетей:

1. Высокая влажность или присутствие воды в помещении, наличие металлических изделий без заземления либо со слабым заземлением: ванные и душевые комнаты, силовые коммутационные шкафы, расположенные на улице, кабельные колодцы, подвалы и полуподвалы.

2. Удалённые посты слежения, измерения и контроля в медицинских учреждениях, дата и колл-центрах, а также других учреждениях, где необходимо повышение уровня защиты персонала и безопасности эксплуатации оборудования.

3. Эксплуатация электроинструмента и оборудования, относящегося к первому классу безопасности.

Согласно ПУЭ установка эксплуатации электрических приборов через разделительный трансформатор необходима в следующих случаях:

• при подключении устройств электропотребления, не имеющих потенциала заземления;
• в импульсных электросетях, требующих повышения показателей изоляции. В особенности в медицинском и лабораторным оборудовании;
• при лабораторных испытаниях электрических и электронных устройств для обеспечения безопасности персонала.

При использовании разделительного трансформатора также необходимо применять для эксплуатируемой цепи устройство защитного отключения (УЗО). Несмотря на высокую надежность и безопасность возможны случаи повреждения изоляции.

При этом потенциал может быть выведен на корпус устройства и появится вероятность поражения электрическим током, если коснуться корпуса и металлического проводника связанного с землёй. Именно поэтому разделительные трансформаторы рекомендуется подключать через УЗО.

Трансформатор разделительный однофазный в зависимости от его конструкции, можно использовать в следующих случаях:

При наличии крепежных пластин и открытых клеммных колодок. Установка в монтажный шкаф. При этом может быть реализована вертикальная или горизонтальная схема установки или специальные крепежи для монтажа на din-рейку.

При отсутствии клеммных колодок — выведение вторичной обмотки через ответвление кабеля. Применяется как составная часть электрооборудования, установок любого назначения.

Переносной вариант при наличии корпуса, розетки и выключателя. Дополнительно может быть доукомплектован кабелем (удлинителем).

Трёхфазный разделительный трансформатор – фактически является тремя однофазными устройствами установленными на одной монтажной планке:

• открытый вариант как горизонтального и вертикального расположения с соединением в звезду или треугольник;
• расположение элементов в корпусе, в том числе герметичном.

Разделительный трансформатор является нужным и полезным устройством, особенно в домашней мастерской. Его можно использовать в режиме пониженного переменного напряжения для проверки высоковольтных устройств.

К примеру, подключение схемы на 220 V к источнику питания на 36V позволит безбоязненно прослеживать протекание в тестируемых цепях тока. При этом допускается использование любых унифицированных разделительных трансформаторов, так как современные электронные устройства не отличается большим потреблением.

© 2014-2020 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

Что такое разделительный трансформатор: конструкция, принцип действия

Напряжение 220 В небезопасно для человека. Случайное прикосновение к фазному проводу или к корпусу прибора, оказавшемуся под напряжением, может привести к летальному исходу, если человек стоит на земле или заземленной поверхности. Особую опасность представляют сетевой ток во влажных помещениях. Безопасную эксплуатацию оборудования обеспечивает разделительный трансформатор. Он применяется для развязки гальванической связи блока питания с сетевым напряжением, что сводит к нулю вероятность поражения током.

Конструкция и принцип действия

Главное отличие разделительного трансформатора – отсутствие гальванической связи между катушками, которые надежно отделены гальванической изоляцией. Обычно обмотки образующие первичную цепь трансформатора по параметрам идентичны обмоткам во вторичных цепях. В таком случае коэффициент трансформации для данного разделительного трансформатора равен 1. То есть, устройство используется исключительно для гальванической развязки. Пример разделительного аппарата смотрите на рис. 1.

Рис. 1. Разделительный трансформатор

Характерной особенностью трансформаторов этого типа является то, что цепи вторичных обмоток в разделительной трансформации не оборудуются защитным заземлением. С целью обеспечения надежности гальванической развязки применяют дополнительную изоляцию между катушками. В отдельных случаях витки первичных обмоток отделяют защитным экраном от вторичных обмоток или разносят их физически на разные части магнитопровода.

В остальном конструкция и принцип работы не отличается от трансформаторов других типов:

• на первичную обмотку поступает напряжение от сети;
• возникающая при этом магнитная индукция распространяется по всему магнитопроводу.
• ЭДС индукции возбуждает электрический ток в витках вторичной катушки.

Между напряжениями в катушках и токами существует зависимость: величины вторичных напряжений прямо пропорциональны первичным напряжениям, с коэффициентом пропорциональности k=W₂/W₁, а выходной ток обратно пропорционален току в первичной обмотке.

Благодаря отсутствию гальванической связи между катушками и отделению от цепи заземления первичной обмотки случайное прикасание к любому выводу вторичной катушки не приводит к поражению током. Остерегаться необходимо только одновременного касания разных выводов трансформатора.

Таким образом, при электрическом контакте с токоведущими частями оборудования запитанного от разделительного трансформатора электрическая цепь с землей не образуется, что исключает возможность поражения электротоком. Разделительные трансформаторы обеспечивают также защиту подключенных электроприборов при однофазных замыканиях. Если КЗ произойдет в первичной цепи, то вторичная цепь просто обесточивается. Однако для полной защиты в первичную цепь подключайте УЗО.

Назначение

Автономные силовые обмотки в основном применяются для отделения цепей электротехнических устройств от напряжений, поставляемых электрической сетью. При этом мощность нагрузки составляет от 100 Вт до 60 кВт. Электрические приборы, отделенные от питающей сети, получают дополнительную защиту, они безопаснее в обслуживании.

Разделительные трансформаторы применяются для подключения нагрузки в помещениях с условиями. повышающими уровень опасности поражения электрическим током. Такими сооружениями являются подвалы, ванные комнаты, и другие помещения с повышенной сыростью.

В целях безопасности делают гальваническую развязку оборудования применяемого в медицинских учреждениях. Подключать разделительный трансформатор целесообразно везде, где существуют повышенные требования к безопасности, там, где нет надежной изоляции с землей.

Разновидности

В электротехнике довольно часто используют понижающий трансформатор с гальваническим разделением цепей первичной обмотки и вторичной катушки.

Такого типа разделительный понижающий аппарат позволяет решить две задачи:

• понизить напряжение до требуемого уровня;
• обеспечить безопасную эксплуатацию оборудования.

Семейство силовых трансформаторов включает в себя серии однофазных трансформаторов, обладающими различными номинальными мощностями. Промышленные силовые агрегаты обычно бывают внушительных размеров и устанавливаются стационарно в специальных боксах (см. рис. 2).

Рис. 2. Промышленный разделительный трансформатор

Существуют компактные переносные устройства (см. рис. 3).

Применение переносных трансформаторов удобно в тех случаях, когда электрооборудование не может быть установлено стационарно, а используется периодически. Например, при использовании электроинструмента в кабельных колодцах, в подвалах и т.п. При номинальных первичных напряжениях эти устройства стабильно работают. Они хорошо защищены от воздействия влаги и прочих влияний окружающей среды.

Рис. 3. Переносной разделительный агрегат

Во входных сигнальных блоках, а также в других цепях электронного оборудования применяются малогабаритные, высокочастотные импульсные трансформаторы.

По конструкции сердечника сетевой трансформатор чаще всего бывает стержневого типа. Встречаются также тороидальные модели.

Рис. 4. Тороидальный разделительный трансформатор

Технические характеристики

Промышленность поставляет на рынок множество моделей с различными характеристиками. Запомнить их просто невозможно. Да в этом нет необходимости. Большинство характеристик будут интересны только узким специалистам.

Для практических целей достаточно знать основные параметры трансформатора. Обычно эти параметры указаны в паспорте устройства.

При выборе разделительного трансформатора обращайте внимание на следующие основные характеристики:

• номинальная мощность;
• частота тока;
• первичное напряжение;
• выходное (вторичное) напряжение;
• условное обозначение схемы соединения обмоток;
• напряжение в режиме короткого замыкания;
• тепловые потери при коротком замыкании;
• ток в режиме холостого хода;
• тепловые потери при работе в режиме холостого хода;
• габаритные размеры.

Номинальная мощность должна совпадать или немного превышать мощность нагрузки. Первичное напряжение должно соответствовать параметрам первичной сети, а вторичное – напряжению питания подключаемых электроприборов. При выборе импульсных трансформаторов обращайте внимание на частоту тока.

Характеристики, выделенные курсивом важны, но для их понимания требуются более глубокие познания в сфере электротехники.

Порядок подключения

Однофазное напряжение формируется методом подключения одной из фаз к нулевому проводу через нагрузку. В нашем случае нагрузкой служит первичная обмотка. Поэтому, когда фазный ток попадает на корпус прибора, то при его касании и одновременном контакте с заземленным предметом, через тело оператора проходит электрический ток.

Применение метода гальванической развязки исключает такую возможность, так как вторичная обмотка не заземлена. Поэтому, перед подключением убедитесь, что вы действительно имеете дело с разделительным трансформатором. Для этого тестером проверьте отсутствие соединения вторичной обмотки с корпусом и с витками первичной обмотки.

В том случае, если вторичная обмотка одна, а обе катушки физически разнесены на разные части сердечника, можно обойтись визуальным осмотром. В противном случае проверка обязательна. Заметьте, что между вторичными обмотками (если их несколько) гальваническая связь может существовать, и это нормально.

Пример схемы подключения приведен на рисунке 5. Обратите внимание, что корпус подключенного оборудования в первичную цепь на этой схеме заземлен. Кроме того, того, чтобы усилить защиту применено УЗО. Если вы используете переносной или стационарный разделительный трансформатор то заземлять оборудование во вторичной цепи не нужно.

Рис. 5. Схема подключения

Разница потенциалов между фазой и землей в первичной цепи составляет 220 В, в то время, как в защищенной цепи напряжение между фазой и землей нулевое.

Подключайте нагрузки, мощность которых не превышает номинала трансформатора. Несоблюдение этого правила может привести к перегреву обмоток, что чревато разрушениями изоляции.

Разделительный трансформатор 220/220, принцип работы

Принцип работы. Устройство и работа разделительного трансформатора ничем принципиально не отличается от понижающих или повышающих напряжение аналогов; устройством осуществляется такое же преобразование электроэнергии.

На общем магнитопроводе устройства размещены две обмотки из одного и того же изолированного провода с одинаковыми намоточными характеристиками. Электрическая мощность синусоидальной гармоники пропускается через первичную обмотку, на основе законов электромагнитной индукции преобразуется во вторичной.

Вектор напряжения в выходных цепях вторичной обмотки повторяет полностью параметры первичного. Конечно, если учесть классы точности метрологических измерений, то определенные погрешности по величине и углам существуют. Однако, это чистая теория; при эксплуатации погрешности не учитываются.

Назначение. Основное условие использования подобных моделей: применение изолированных, автономных силовых обмоток для отделения цепей напряжения электрических приборов от питающей электрической цепи.

Однофазный разделительный трансформатор (РТ) предназначен для повышения уровня безопасности работающих электрических приборов, соответственно — снижения уровня электротравматизма.

Схема подключения. Величина напряжения 220 вольт питающей электросети формируется из схемы соединения трех объединенных линейных цепей с разностью потенциалов 380 вольт между ними методом использования нулевого провода, соединенного с потенциалом земли.

Другим словами, между линейным проводом, именуемым фазой и нулевым — землей присутствует фазное напряжение. При нарушении изоляции проводников оно попадает на корпус электроприбора.

Если человек касается до такого корпуса, одновременно касаясь соединенных с землей металлических предметов (батареи отопления, водопроводные краны), через его тело проходит электрический ток.

Величины в 0,1 ампера (нагрузка лампочки накаливания обыкновенного фонарика) вполне достаточно для фибрилляции и остановки сердца. Поэтому, срабатывание УЗО настраивают на токи в 310 раз меньшие, при возникновении которых устройство защитного отключения отключит напряжение с защищаемого оборудования.

Действующие нормативы безопасности требуют заземления всех токопроводящих корпусов и деталей в помещениях, создания контура заземления, системы выравнивания потенциалов.

Применение разделительного трансформатора дополняет требования безопасности: к нему можно и необходимо подключать приборы без соединения с землей. Во вторичной обмотке РТ образуется собственная, изолированная от земли электрическая цепь.

Разность потенциалов образуется исключительно между его клеммами. Ток протекает только при подключении к ним. Поскольку, схема отделена от потенциала земли, условий для тока не создается при электрическом контакте с землей.

Пробой изоляции проводников в эиом случае в подключенном к РТ электроприбору приводит к появлению электрического потенциала на корпусе, но электротравмы у человека не будет.

Однако опасность поражения электрическим током все-же существует. Следует соблюдать следующие правила:

1. Нельзя прикасаться к двум выходным клеммам трансформатора одновременно;

2. Первичная обмотка РТ работает в составе однофазной схемы и должна защищаться УЗО;

3. Корпуса подключаемых к разделительному трансформатору приборов не заземляют;

4. Запитывать от РТ допускается только одно электрическое устройство. При необходимости подключения дополнительного оборудования необходимо пользоваться приборами контроля изоляции, сигнализирующими об ее нарушениях.

Принципиальная блочная схема подключения разделительного трансформатора и приборов к нему:

Экономия электроэнергии. Трансформатор, как и любое электрическое или механическое устройство при работе теряет часть энергии. Потери оцениваются коэффициентом полезного действия (КПД).

В разных моделях КПД может колебаться в пределах 70-85%. Таким образом, становится очевидным, что экономии электроэнергии не будет; ей пренебрегают ради безопасности.

Область использования. Разделительные трансформаторы применяют в местах с повышенными требованиями к условиям электробезопасности:

— подвалах; — кабельных колодцах; — помещениях повышенной влажности; — работах с электроинструментом 1-го класса безопасности.

Довольно широко, РТ в настоящее время используются и в электроснабжении медицинских переносных и стационарных приборов.

Так, в частности, в лечебных учреждениях некоторых развитых стран мира их уже достаточно давно и успешно используют как меру повышения электробезопасности.

РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Разделительным трансформатором (РТ) называется устройство, предназначенное для выполнения гальванической развязки между цепями электроустановки и питающей сетью.

Разделение электрических цепей применяется как защитная мера от поражения человека электротоком при прямом и косвенном прикосновении. Электрические цепи, питающиеся напряжением от вторичных обмоток разделительных трансформаторов, работают в системе IT с изолированной от земли нейтралью.

Особенностью таких систем является то, что при замыкании одного из полюсов питания на землю не происходит короткого замыкания. В системе электроснабжения при этом не возникает аварийных сверхтоков, и она продолжает функционировать как система TN – C.

Прямое или косвенное прикосновение в сети с изолированной от земли нейтралью не приводит к поражению человека электрическим током, поскольку отсутствует разность потенциалов (напряжение) между питающими проводами и землёй.

Системы IT имели повсеместное распространение до середины прошлого века, когда началась эпоха масштабного крупнопанельного домостроения с применением железобетонных конструкций. С этого периода нейтральная точка обмоток 0,4 кВ трансформаторов на подстанциях заземляется.

Изолированная нейтраль применяется только в особых случаях, когда необходимо повысить уровень безопасности электрических цепей. Примерами объектов, где в целях безопасности используется система IT, являются:

• судовое электрооборудование и электросети морских платформ;
• горные и подземные разработки;
• некоторые медицинские объекты;
• отдельные помещения с повышенной степенью опасности поражения электрическим током, а также цепи питания низковольтного электрооборудования.

На судах и морских платформах задача организации электроснабжения решается просто, так как электропитание там осуществляется от автономных источников.

Что касается остальных вышеперечисленных объектов, то для перехода в режим питания с изолированной от земли нейтралью, в их цепях требуется применение однофазных или трёхфазных разделительных трансформаторов.

ТИПЫ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Не существует принципиальной конструктивной разницы между силовыми трансформаторами напряжением до 1000 вольт общего назначения и трансформаторами, применяемыми для разделения электрических цепей, то есть, разделительными.

ГОСТ 30030-93 не предъявляет к разделительным трансформаторным устройствам особых конструктивных требований, которым не удовлетворял бы обычный силовой трансформатор. Так, наличие не менее чем двойной изоляции между электрическими цепями первичной и вторичной обмоток присутствует в любом трансформаторе, а не только в разделительном.

Таким образом, разница заключена только в функциональном назначении устройств.

Разделительные трансформаторы могут быть понижающими, повышающими, а также имеющими коэффициент трансформации 1. Наиболее часто встречаются разделительные устройства этого типа, преобразующие напряжение без изменения его величины, например 220/220 В, 380/380 В.

Изменение уровня напряжения в процессе разделительной трансформации осуществляется с целью обеспечить питанием электроприборы, требующие других номиналов напряжения, отличных от сетевого.

Преобразователи напряжения, служащие в качестве источников питания цепей сверхнизкого напряжения классифицируются ГОСТ как безопасные разделительные трансформаторы. Сверхнизким считается электрическое напряжение, уровень которого не превышает 50 вольт.

Такие источники напряжения могут использоваться для подключения следующих устройств:

• ламп переносного типа;
• низковольтного ручного электроинструмента и аппаратуры;
• детских электрифицированных игрушек.

МЕДИЦИНСКИЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Отдельную категорию приборов представляют разделительные медицинские трансформаторы. Применение этих устройств обусловлено особыми требованиями, предъявляемыми к организации цепей электропитания отдельных медицинских учреждений.

Помещения медицинских учреждений разделены на несколько групп по признакам опасности нарушения режима электропитания и общей электробезопасности.

В частности, помещения, относящиеся к группе 2 (операционные и реанимационные отделения, а также другие помещения, имеющие системы жизнеобеспечения) требуют обязательного применения электрических цепей питания с изолированной от земли нейтралью. Выполнение этого требования достигается путём применения специализированных медицинских трансформаторов.

Это объясняется малой величиной токов утечки на землю, возникающих в сетях IT при однофазных замыканиях на землю. Проблема обнаружения повреждений такого рода в сетях с изолированной от земли нейтралью и стала причиной отказа от массового их применения.

При замыкании на землю одной из фаз режим работы оборудования практически не изменяется, уровень напряжения остаётся в норме, поэтому электросеть может длительно находиться в таком состоянии. Однако прикосновение к частям находящимся под напряжением как прямое, так и косвенное перестаёт при этом быть безопасным.

Применение же сложной высокочувствительной автоматики, к которой относятся системы контроля изоляции цепей электроснабжения для массового потребителя практически невозможно.

Кроме этого, сложность применения систем электроснабжения IT заключается в необходимости постройки заземляющего устройства на стороне потребителя. Корпуса оборудования в случае применения IT должны быть соединены с землёй.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Установка разделительных трансформаторов на объектах, где должно быть организовано электропитание с изолированной от земли нейтралью может производиться в следующих местах:

• непосредственно в вводно-распределительном устройстве или на главном распределительном щите напряжения в зависимости от характера объекта;
• в этажных щитовых комнатах при их наличии;
• в коридорных нишах при наличии необходимых условий для вентиляции;
• непосредственно в помещениях операционных больничных комплексов.

Размещение разделительных трансформаторных устройств в шкафах ВРУ или на ГРЩ нежелательно для медицинских учреждений, поскольку ГОСТ 50571.28 предписывает их расположение в непосредственной близости к медицинскому помещению с питаемой аппаратурой.

Выбор конкретной схемы подключения цепей РТ зависит от различных факторов, в числе которых:

• архитектурные особенности объекта и возможности для размещения оборудования;
• электрическая схема питания объекта, с учётом возможностей резервирования источника электрического питания;
• фактическое расстояние от РТ до конечных потребителей;
• особенности питаемой аппаратуры в частности наличие собственного автономного питания от встроенных аккумуляторов.

Монтаж разводки электропитания в системе IT выполняется проводами и кабелями без экранирующей оплётки. Заземление, используемое потребителями электропитания с изолированной нейтралью, не должно быть связано с рабочими или защитными нулевыми проводами внешней схемы электроснабжения.

Трансформаторные устройства для разделения электропитания могут применяться к отдельным потребителям в помещениях с повышенным уровнем опасности, либо к группе таких потребителей. Примером может служить предусмотренная ПУЭ возможность такого питания штепсельных розеток в ванных комнатах жилых домов и квартир.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Разделительный трансформатор 220 на 220 вольт и понижающий 220 на 110 – принцип работы и устройство

Все обыватели сталкиваются в повседневной жизни с понижающими трансформаторами. К примеру, с трансформатором 220 на 110 вольт или 380/220 В, или с другим понижающим показателем. Они нам необходимы только потому, что многие бытовые приборы могут работать на низком напряжении. Все детали телевизоров работают только под напряжением 12 вольт. Правда, в телевизионном аппарате трансформатор установлен, как встроенный элемент, и делают это на заводе. Но не все знают, что существуют так называемые разделительные устройства. Это трансформатор 220 на 220 вольт. Для чего необходим данный прибор, какие функции на него возложены? Об этом и другом в данной статье.

Разделительный трансформатор

Устройство распределительного трансформатора

Перед тем как определить, для чего необходим трансформатор данного типа, необходимо разобраться в его конструкции и принципе работы. Итак, начнем с того, что однофазная сеть, которая подает электричество в наши дома и квартиры, это по конструктивным особенностям два провода: один фаза, через нее и поступает электричество, второй – ноль. Если дотронуться до двух проводов одновременно, то произойдет короткое замыкание, соединяющей цепью которой будет сам человек. То есть, через него пройдет ток большой силы, что может привести к летальному исходу.

Так вот в распределительном трансформаторе, как и в любом понижающем, есть две обмотки. Но есть в конструкции прибора одна хитрость – вторичная обмотка (катушка) не имеет заземляющего контура. И если человек дотронется до бытового прибора с оголенной обмоткой или до самих проводов, идущих после трансформатора, то потенциал электричества через человека не пройдет. Получается так, что трансформатор этого типа – это, по сути, подушка безопасности. Но учитывать придется тот момент, что если на вторичной обмотке присутствует потенциал тока, то при соприкосновении одновременно с обмоткой и заземляющим устройством, замыкание произойдет обязательно. Кстати, вот схема распределительного устройства, которое отличается от трансформатора 220 на 110 отсутствием заземления.

Но это не единственная причина, по которой эти приборы используются в быту. Давайте не будем забывать тот факт, что отечественные линии электропередач – это постоянные скачки напряжения, от которых портятся чувствительные детали бытовых приборов. Так вот этот трансформатор предназначается именно для выравнивания выходящего из него напряжения. То есть, электроприбор постоянно будет получать ровно 220 вольт. Вот почему специалисты рекомендуют всю бытовую технику в доме подключать только через трансформатор 220/220 вольт.

К тому же разделительные электрические установки надо обязательно устанавливать во влажных помещениях, и в комнатах, где присутствуют открытые металлические конструкции. Потому что влага и металл – два самых мощных проводника электрического тока. Именно в таких помещениях может произойти короткое замыкание в первую очередь.

Но тут возникает один очень серьезный вопрос. Если трансформатор 220/220 В создает преграды образования утечки потенциала, то, наверное, есть возможность не устанавливать УЗО в систему электрической подачи. Теоретически, так оно и есть, но не стоит рисковать. Ведь потенциал может оказаться на корпусе бытовой техники из-за повреждений изоляции внутри прибора. А от этого может спасти только УЗО.

Понижающие трансформаторы

Итак, с распределительным видом разобрались. Теперь можно переходить к понижающим. Это самая распространенная категория, которая используется в быту. Начнем, как всегда, с конструктивных особенностей и принципа работы.

Устройство (к примеру, трансформатора 220 на 110 вольт) – это две катушки с обмоткой из медной проволоки. На первую катушку подается напряжение из сети (это 220 вольт), выходное напряжение со второй обмотки – 110 вольт. В принципе, это и есть схема работы прибора.

Принцип же действия основан на том, что электрический ток первой катушки создает магнитное поле, оно должно вращаться в определенную сторону. Оно же создает на вторичной катушке точно такое же магнитное поле. Именно второе поле образует на катушке ток. Как же уменьшается величина напряжения? Все дело в количестве витков на вторичной катушке. Чем их меньше, тем меньше напряжение выдается на выходе. Небольшой расчет поможет правильно собрать или подобрать сам трансформатор под необходимую величину напряжения на выходе.

Стандартное устройство трансформатора

Внимание! Изменение количества витков можно провести в ту или другую сторону. К примеру, повышающий прибор можно собрать, если увеличить число витков на вторичной обмотке, чтобы этот показатель был больше, чем на первичной.

Обратите внимание также на тот факт, что переменный ток, прошедший через трансформатор, будет только переменным. Можно получить и ток постоянного действия, только придется к трансформатору 220/110 В присоединить выпрямитель.

Какие трансформаторы 220/110 вольт предлагают производители сейчас, ведь понятно, что научно-технический прогресс движется вперед. Новые модели – это приборы, в которых отсутствуют катушки и сердечники. Вся их конструктивная электрическая схема основана на микросхемах, резисторах и конденсаторах, отсюда и достоинства электронных образцов.

• Компактность и небольшая масса.
• Высокий КПД.
• При работе не шумит и не греется.
• Внутри устройства установлены дополнительные приборы, с помощью которых можно регулировать выходное напряжение.
• Система защиты от короткого замыкания.

То есть, по всем показателям это современный и очень безопасный аппарат.

Критерии выбора

Если разговор идет о трансформаторе 220/110 вольт, то на корпусе прибора должны стоять соответственно эти цифры. Конечно, этими позициями устройство не ограничено, ведь есть и устройства такого типа: 220/36 вольт, 220/24, 220/12. Поэтому подбираем под условия эксплуатации самого технического бытового прибора или типа освещения. Кстати, аппараты 220/36 вольт и на 24 В обычно используются для освещения, сигнализации, видеонаблюдения, 220/12 только для освещения.

Второй критерий выбора – это мощность. Во-первых, определяется суммарная мощность всех потребителей, которые трансформатор будет обеспечивать током. Во-вторых, к полученной величине придется добавить еще 20%. Только таким образом выбирается понижающий прибор по мощности.

Как правильно подключить

В принципе, процесс подключения трансформатора 220/110 В или любого другого не очень сложный. Если это заводской вариант, то производитель клеммы соединения обозначает, так что ошибиться здесь трудно.

Схема подключения

• Входные и выходные клеммы для нулевого контура обозначаются или нулем, или латинской буквой «N».
• Для фазного контура входная клемма обозначается или латинской буквой «L», или числом 220 (величина входного напряжения). Выходная клемма обозначается той же латинской буквой или числом, соответствующим выходному напряжению (это может быть 220, 110, 36 и так далее).

И последняя рекомендация, которую можно использовать, как предупреждение, это правильная установка и эксплуатация трансформаторов. Место для монтажа должно быть сухим, герметичным, чтобы не просочилась пыль, поэтому под этот прибор обычно монтируют специальный ящик, который навешивается на стены или крепится к полу. И в дополнение – трансформатор должен быть заземлен в обязательном порядке.

Изолирующие (разделительные) трансформаторы-назначение и преимущества

Изолирующие трансформаторы используются для передачи электроэнергии от источника переменного тока на устройство, где для обеспечения безопасности устройство должно быть гальванически изолировано от источника питания. Они обеспечивают гальваническую развязку, которая обеспечивает изоляцию различных секций электрических систем для предотвращения протекания тока. Здесь нет прямого пути проводимости, но энергия по-прежнему передается между участками посредством емкости, индукции или электромагнитных волн. Однако эти трансформаторы блокируют передачу компонента постоянного тока в сигналах от одной цепи к другой, в то же время пропуская компоненты переменного тока.

Разделительные трансформаторы с соотношением напряжений по входу и выходу 1: 1 между первичной и вторичной обмотками используются для защиты от поражения электрическим током между землей и проводниками под напряжением. Они также используются для подавления электрических помех и используются для подачи питания на чувствительные устройства, такие как компьютеры, медицинские приборы и лабораторные инструменты. В таких трансформаторах первичная и вторичная обмотки электрически изолированы друг от друга, и между обмотками можно подавать высокое напряжение в диапазоне от 1000 до 4000 Вольт (так называемое напряжение пробоя). Каждый разделительный трансформатор в процессе производства подвергается испытанию таким напряжением.

Каковы преимущества изолирующих трансформаторов?

Цели использования изолирующего трансформатора зависят от сферы в которой он применяется и могут быть самыми разнообразными. Назовем некоторые из них:

• Изоляция в разных цепях может быть заменена изолирующими трансформаторами. При соотношении 1: 1 изолирующие трансформаторы могут разделить цепь первичной от цепи вторичной обмотки.
• Разделительные трансформаторы облегчают изоляцию постоянного тока. В случае линий связи, где требуются усилители с различными интервалами, именно изолирующие трансформаторы осуществляют отделение компонентов постоянного тока от сигнала для управления каждым усилителем в линии.
• Изолирующие трансформаторы предотвращают риск поражения электрическим током. Они обеспечивают отделение человека от источника таким образом, чтобы человек не мог попасть под напряжение от источника бесконечной мощности.
• Без изоляции при тестировании и обслуживании электроники прикосновение к токоведущей части цепи может оказаться опасным. Таким образом, для обеспечения безопасности используются разделительные трансформаторы 1: 1. Изолирующие трансформаторы оказались отличным вариантом для проведения испытаний. Где есть опасность для жизни при работе с мощными электроустройствами ,можно подключить трансформатор небольшой мощности и работать с напряжением вторичной цепи, но с ограничением по мощности трансформатора.
• Все виды шума, которые создаются при подключении аудиоусилителя к выходной цепи динамика, уменьшаются с помощью изолирующих трансформаторов.
• Разделительные трансформаторы позволяют убрать некоторые гармоники и приблизить форму напряжения к правильной синусоидальной форме. Необходимы там где надо отсечь вредное влияние ШИМ модуляции и др.

Где используются изолирующие трансформаторы?

• Изоляционные маломощные трансформаторы используются для изоляции в импульсных цепях.
• Разделительные трансформаторы используются для обеспечения электрической изоляции в медицинском оборудовании.
• Разделительные трансформаторы используются для питания устройств, которые не имеют потенциала заземления.
• Изолирующие трансформаторы используются при испытаниях и обслуживании электроники для обеспечения безопасности, без которой прикосновение к токоведущей части цепи с опасным напряжением может привести к серьезным повреждениям.

Какими бы ни были ваши требования, у нас вы можете заказать лучшие в своем классе изолирующие трансформаторы в тороидальном исполнении. Мы производим изолирующие (разделительные) трансформаторы в диапазоне мощностей от 20ВА до 100кВА .Однофазные и трехфазные.

Виды исполнения однофазные :

• Просто трансформатор для дальнейшего монтажа в шкаф,плату или устройство.
• Трансформатор с крепежными пластинами и клеммниками , готовый для подключения. Вариант-горизонтальный,вертикальный или на динрейку.
• Трансформатор в корпусе-оборудованном розекткой,выключателем и силовым шнуром.

Виды исполнения трехфазные:

• Три трансформатора (тора) .
• Этажерка-конструктив с закрепленными трансформаторами и подключенными в звезду или треугольник.
• Металлический закрытый корпус с трансформаторами и клеммниками ( в том числе герметического исполнения).