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電氣隔離
時(shí)間:2022-10-23 人氣: 來(lái)源:山東合運(yùn)電氣有限公司
電氣隔離(Galvanic isolation)是指在電路中避免電流直接從某一區(qū)域流到另外一區(qū)域的方式,也就是在兩個(gè)區(qū)域間不建立電流直接流動(dòng)的路徑。雖然電流無(wú)法直接流過,但能量或是資訊仍可以經(jīng)由其他方式傳遞,例如電容、電磁感應(yīng)或電磁波,或是利用光學(xué)、聲學(xué)或是機(jī)械的方式進(jìn)行。
電氣隔離常用在二個(gè)電路的接地在不同電勢(shì),但彼此需要交換資訊或是能量的場(chǎng)合。電氣隔離因?yàn)樽尪€(gè)電路可以不共用接地導(dǎo)體,可以避免不想要的電流在二個(gè)電路之間流動(dòng),也就切斷了接地回路。電氣隔離也用在電氣安全上,避免意外產(chǎn)生的電流流到人員身上,因而造成觸電。
方式
變壓器
變壓器靠磁通量互相耦合,一次側(cè)和二次側(cè)的線圈之間沒有導(dǎo)體使電流可以直接流過(自耦變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)是相連的,因此沒有電氣隔離的功能),依照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),二個(gè)線圈之間的電壓差可以高達(dá)數(shù)千伏特(隔離電壓),而不會(huì)有絕緣破壞的情形。磁放大器也是依類似的原理運(yùn)作。變壓器一般會(huì)用來(lái)改變交流電壓的大小,而匜數(shù)比1:1的隔離變壓器則用在安全相關(guān)的應(yīng)用上。
若二個(gè)電氣系統(tǒng)有共同的地點(diǎn),這二個(gè)電氣系統(tǒng)之間就沒有電氣隔離。共同地點(diǎn)一般來(lái)說不會(huì)(也不應(yīng)該)連接到機(jī)能性的端子上,不過常常會(huì)連接到端子上。因此隔離變壓器不會(huì)提供GND/earth的端子。
光電耦合元件利用光(或是紅外線)來(lái)傳遞資訊。傳收端(光源)及接收端(光感測(cè)器)在電氣上是不相連的,一般會(huì)放在一個(gè)透明、絕緣的塑膠基材中。
機(jī)械式
繼電器是用較小電流來(lái)控制較大電流的開關(guān),小電流部分的電路通路時(shí)會(huì)啟動(dòng)電磁鐵,使大電流部分電路電導(dǎo)通或是斷開,二部分的電路也是隔離的,一般而言繼電器的輸出端允許電流較光電耦合元件要大,但其反應(yīng)時(shí)間比較慢。
接觸器的原理和繼電器類似,而大電流(某些型別可達(dá)800安培)部分一般會(huì)有多組接點(diǎn),可以控制交流與直流主回路,一般會(huì)連接電器或是馬達(dá)等大型設(shè)備。
電容器
電容器可以允許交流電通過,但是會(huì)阻隔直流電,因此可以在不同直流電壓的電路中傳遞交流信號(hào),不過若電壓差過大,電容器也可能會(huì)失效,變成二端直接短路的情形。
霍爾效應(yīng)
霍爾效應(yīng)傳感器透過電感器,將磁場(chǎng)變化的資訊傳換為電壓。光電耦合元件中的光源壽命是有限的,而霍爾效應(yīng)傳感器無(wú)此問題,霍爾效應(yīng)傳感器也不用像變壓器一樣要考慮直流電壓平衡的問題。
磁致電阻
磁耦合器(Magnetocouplers)利用了巨磁阻效應(yīng)(GMR)將交流訊號(hào)轉(zhuǎn)換為直流訊號(hào)。
應(yīng)用
光電耦合元件常用來(lái)將控制電路和輸電網(wǎng)絡(luò)或是其他高電壓電路隔離,原因可能是因?yàn)榘踩蚴潜Wo(hù)設(shè)備。例如功率半導(dǎo)體多半是用低壓的電路來(lái)控制,并透過光電耦合元件來(lái)驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體,因此低壓電路可以和功率半導(dǎo)體的輸出隔離。
使用變壓器隔離電源和設(shè)備可以提升設(shè)備的安全性。如果將電源連接到變壓器的一個(gè)端口,而用電設(shè)備位于其另一個(gè)端口,那么設(shè)備的電壓參考點(diǎn)(通常是設(shè)備外殼)的電壓就會(huì)浮動(dòng)到和人體電壓相當(dāng)?shù)陌踩妷?,這種情況下人員碰到設(shè)備后,不會(huì)有電流經(jīng)由人體流到大地,從而避免漏電以及觸電。例如電動(dòng)剃須刀和手機(jī)等低壓電器專用的插頭裝有隔離變壓器,即使電胡刀掉到水中或人直接接觸手機(jī)的電路(通過與手機(jī)內(nèi)電路相連的金屬外殼),人也不會(huì)接觸到接近于市電電壓的危險(xiǎn)電壓。
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