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隔离变压器基础知识及其选择和使用方式

传统的单相电源线由火线、零线和地线组成。当多个物理上分开的设备共用一条电源线时,由于设备的接地电位不同,有可能产生接地回路。这些接地回路在医疗设备中尤其成问题,并且在设备测试期间可能会造成麻烦。对于设计人员而言,很难用使用整流线路电压的设备来测量接地环路。接地的测试设备(如示波器)可能会在无意中导致这些设备的电源短路。而且,交流电源线上会产生高频噪声,从而导致敏感的传感器和仪器出现问题。

通过在电源输入端与设备之间正确使用隔离变压器,可以避免所有这些问题。

隔离变压器有助于隔离电源线接地连接,以消除接地回路和测试设备意外接地。此外,还能抑制电源上的高频噪声。

本文将使用来自 Hammond Manufacturing、Bel/Signal Transformer 和 Triad Magnetics 的示例器件,来讨论隔离变压器的特征、选择标准和应用。

隔离变压器工作原理

隔离变压器在交流电源线(主电源)与用电设备之间提供电隔离。这意味着两个绕组之间没有直流路径。它们主要用于三个用途:

首先是将次级绕组与地面(接地)隔离

其次是提供线路(主)电压的升降操作

第三是减少从初级绕组传输到次级绕组的线路噪声,反之亦然

隔离变压器首先是变压器,它们具有变压器的共同特征(图 1)。初级和次级绕组缠绕在一个共用的铁磁芯上。

在图中,初级绕组绕铁磁芯 NP 匝,次级绕组绕 NS 匝。初级电压 (VP) 和次级电压 (VS) 之间的关系如公式 1 所示:

公式 1

如果初级绕组的匝数多于次级绕组,则次级绕组上的电压将低于初级绕组上的电压。这是一个降压配置。如果初级绕组的匝数少于次级绕组,则次级绕组上的电压将高于初级绕组上的电压,从而导致升压配置。大多数隔离变压器的初级和次级绕组匝数相同,因此初级和次级电压也相同。

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