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什么是電氣隔離?

網(wǎng)上查下資料,根本就無法用簡單兩字來回答 。

所謂電氣隔離,就是將電源與用電回路作電氣上的隔離,即將用電的分支電路與整個電氣系統(tǒng)隔離,使之成為一個在電氣上被隔離的、獨(dú)立的不接地安全系統(tǒng),以防止在裸露導(dǎo)體故障帶電情況下發(fā)生間接觸電危險。要實(shí)行電氣隔離,必須滿足以下條件:

⑴每一分支電路使用一臺隔離變壓器,這種變壓器的耐壓試驗(yàn)電壓,比普通變壓器高,應(yīng)符合Ⅱ級電工產(chǎn)品(雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣)的要求,也可使用與隔離變壓器的絕緣性能相等的繞制。

⑵所謂電氣隔離,就是使兩個電路之間沒有電氣上的直接聯(lián)系。即,兩個電路之間是相互絕緣的。同時還要保證兩個電路維持能量傳輸?shù)年P(guān)系。

普通雙繞組變壓器的一、二次側(cè)所連接的電路之間是絕緣的。因此可以說,雙繞組變壓器的一、二次側(cè)所連接的電路處于電氣隔離狀態(tài)。其隔離原理就是變壓器的工作原理,是利用電磁感應(yīng)定律工作的原理。變壓器工作時,一次繞組通入交流電后,將在其鐵心中產(chǎn)生交變磁通,交變磁通又將在一、二次繞組感應(yīng)電動勢。二次繞組感應(yīng)電動勢后就可向二次電路提供交流電壓,當(dāng)二次繞組帶負(fù)載后有電流流過時,將對磁路的磁通產(chǎn)生影響,從而引起一次繞組的電流發(fā)生變化。雖然變壓器的一、二次繞組之間沒有直接的電氣連接,但通過其磁路中的磁通變化,一次繞組的電能就可以傳輸給二次繞組。這就是變壓器的工作原理,也是其一、二次繞組之間存在電氣隔離的原理。

電氣隔離的作用:主要是減少兩個不同的電路之間的相互干擾。例如,某個實(shí)際電路工作的環(huán)境較差,容易造成接地等故障。如果不采用電氣隔離,直接與供電電源連接,一旦該電路出現(xiàn)接地現(xiàn)象,整個電網(wǎng)就可能受其影響而不能正常工作。采用電氣隔離后,該電路接地時就不會影響整個電網(wǎng)的工作,同時還可通過絕緣監(jiān)測裝置檢測該電路對地的絕緣狀況,一旦該電路發(fā)生接地,可以及時發(fā)出警報,提醒管理人員及時維修或處理,避免保護(hù)裝置跳閘停電的現(xiàn)象發(fā)生。

隔離變壓器要根據(jù)電源和實(shí)際設(shè)備的電壓等級選定,若實(shí)際設(shè)備與電源電壓等級相同,可以采用變壓比為1的變壓器。但是必須注意,隔離變壓器不能采用自耦變壓器(因?yàn)樽择钭儔浩鞯囊弧⒍卫@組之間本身就存在直接的電氣聯(lián)系,也就是說是不絕緣的,因此不能用來作為電氣隔離用)。對于安全性能要求較高的場合,可以采用專門的隔離變壓器。

一般工業(yè)控制系統(tǒng)既包括弱電控制部分,又包括強(qiáng)電控制部分。為了使兩者之間既保持控制信號聯(lián)系,又要隔絕電氣方面的聯(lián)系,即實(shí)行弱電和強(qiáng)電隔離,是保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定,設(shè)備與操作人員安全的重要措施。

電氣隔離目的之一是從電路上把干擾源和易干擾的部分隔離開來,從而達(dá)到隔離現(xiàn)場干擾的目的。

一、信號隔離

信號的隔離目的之一是把引進(jìn)的干擾通道切斷,使測控裝置與現(xiàn)場僅保持信號聯(lián)系,不直接發(fā)生電的聯(lián)系。工控裝置與現(xiàn)場信號之間常用的隔離方式有光電隔離、脈沖變壓器隔離、繼電器隔離和布線隔離等。

1.光電隔離

光電隔離是由光電耦合器件來完成的。其輸入端配置發(fā)光源,輸出端配置受光器,因而輸入和輸出在電氣上是完全隔離的。由于光電耦合器的輸入阻抗(100Ω~1kΩ)與一般干擾源的阻抗(105~106Ω)相比較小,因此分壓在光電耦合器的輸入端的干擾電壓較小,它所能提供的電流并不大,不易使半導(dǎo)體二極管發(fā)光。另外光電耦合器的隔離電阻很大(約1012Ω)、隔離電容很?。s幾個pF),所以能阻止電路性耦合產(chǎn)生的電磁干擾,被控設(shè)備的各種干擾很難反饋到輸入系統(tǒng)。

光電耦合器把輸入信號與內(nèi)部電路隔離開來,或者是把內(nèi)部輸出信號與外部電路隔離開來,如圖1所示。開關(guān)量輸入電路接入光電耦合器后,由于光電耦合器的隔離作用,使夾雜在輸入開關(guān)量中的各種干擾脈沖都被擋在輸入回路的一側(cè)。由于光電耦合器不是將輸入側(cè)和輸出側(cè)的電信號進(jìn)行直接耦合,而是以光為媒介進(jìn)行耦合,具有較高的電氣隔離和抗干擾能力。

目前,大多數(shù)光電耦合器件的隔離電壓都在2.5kV以上,有些器件達(dá)到了8kV,既有高壓大電流大功率光電耦合器件,又有高速高頻光電耦合器件(頻率高達(dá)10MHz)。常用的器件如4N25,其隔離電壓為5.3kV;6N137,其隔離電壓為3kV,頻率在10MHz以上。

2.脈沖變壓器隔離脈沖變壓器的匝數(shù)較少,而且一次繞組和二次繞組分別繞于鐵氧體磁芯的兩側(cè),這種工藝使得它的分布電容特小,僅為幾個pF,所以可作為脈沖信號的隔離元件。脈沖變壓器傳遞輸入、輸出脈沖信號時,不傳遞直流分量,使用的數(shù)字量信號輸入/輸出的控制設(shè)備不要求傳遞直流分量,因而在工控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

圖2是脈沖變壓器的應(yīng)用實(shí)例。

電路的外部信號經(jīng)RC濾波電路和雙向穩(wěn)壓管抑制常模噪聲干擾,然后輸入脈沖變壓器的一次側(cè)。為了防止過高的對稱信號擊穿電路元件,脈沖變壓器的二次側(cè)輸出電壓被穩(wěn)壓管限幅后進(jìn)入測控系統(tǒng)內(nèi)部。一般地說,脈沖變壓器的信號傳遞頻率在1kHz~1MHz之間,新型的高頻脈沖變壓器的傳遞頻率可達(dá)到10MHz。

3.繼電器隔離

繼電器的線圈和觸點(diǎn)沒有電氣上的聯(lián)系,因此,可利用繼電器的線圈接受信號,利用觸點(diǎn)發(fā)送和輸出控制信號,從而避免強(qiáng)電和弱電信號之間的直接接觸,實(shí)現(xiàn)了抗干擾隔離。

圖3是繼電器輸出隔離的實(shí)例示意圖。

在該電路中,通過繼電器把低壓直流與高壓交流隔離開來,使高壓交流側(cè)的干擾無法進(jìn)入低壓直流側(cè)。

4.布線隔離

將微弱信號電路與易產(chǎn)生噪聲污染的電路分開布線,最基本的要求是信號線路必須和強(qiáng)電控制線路、電源線路分開走線,而且相互間要保持一定的距離。配線時應(yīng)區(qū)別分開交流線、直流穩(wěn)壓電源線、數(shù)字信號線、模擬信號線、感性負(fù)載驅(qū)動線等。配線間隔越大,配線越短,則噪聲影響越小。但是,實(shí)際設(shè)備的內(nèi)外空間是有限的,配線間隔不可能太大,只要能維持最低限度的間隔距離便可。

附表列出了信號線和動力線之間應(yīng)保持的最小間距。如果受環(huán)境條件的限制,信號線不能與高壓線和動力線等離得足夠遠(yuǎn)時,就得采用諸如信號線路接電容器等各種抑制電磁感應(yīng)噪聲的措施。

來自網(wǎng)摘。

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