Elektrische isolatie

SPICE-analyse van elektrische isolatie

Afgezien van de mogelijkheid om gemakkelijk te converteren tussen verschillende niveaus van spanning en stroom in AC- en DC-circuits, bieden transformatoren ook een uiterst handige functie genaamd isolatie , wat de mogelijkheid is om het ene circuit aan het andere te koppelen zonder het gebruik van directe draadverbindingen.

We kunnen een toepassing van dit effect demonstreren met een andere SPICE-simulatie:deze keer met "aarde" -verbindingen voor de twee circuits, waardoor een hoge gelijkspanning tussen één circuit en aarde wordt opgelegd door het gebruik van een extra spanningsbron:

Transformer isoleert 10 Vac bij V1 van 250 VDC bij V2.

v1 1 0 ac 10 sin rbogus1 1 2 1e-12 v2 5 0 dc 250 l1 2 0 10000 l2 3 5 100 k l1 l2 0.999 vi1 3 4 ac 0 rbelasting 4 5 1k .ac lin 1 60 60 .print ac v(2,0) i(v1) .print ac v(3,5) i(vi1) .einde 

DC-spanningen met betrekking tot aarde (knooppunt 0):(1) 0,0000 (2) 0,0000 (3) 250,0000 (4) 250,0000 (5) 250,0000 AC-spanningen:freq v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 9.975E-05 Primaire wikkeling freq v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.962E-01 9.962E-04 Secundaire wikkeling 

SPICE laat zien dat de 250 volt gelijkstroom wordt ingedrukt op de secundaire circuitelementen met betrekking tot aarde, maar zoals u kunt zien is er geen effect op het primaire circuit (nul gelijkspanning) op knooppunten 1 en 2, en de transformatie van wisselstroom van primair naar secundaire circuits blijft hetzelfde als voorheen.

De opgedrukte spanning in dit voorbeeld wordt vaak een common-mode . genoemd spanning omdat deze op meer dan één punt in het circuit wordt gezien met verwijzing naar het gemeenschappelijke punt van de grond. De transformator isoleert de common-mode-spanning zodat deze helemaal niet op het primaire circuit wordt gedrukt, maar eerder geïsoleerd naar de secundaire kant.

Voor de goede orde, het maakt ook niet uit dat de common-mode-spanning gelijkstroom is. Het kan wisselstroom zijn, zelfs op een andere frequentie, en de transformator zou het toch isoleren van het primaire circuit.

Er zijn toepassingen waarbij elektrische isolatie nodig is tussen twee AC-circuits zonder enige transformatie van spannings- of stroomniveaus. In deze gevallen noemden Transformers isolatietransformatoren met 1:1 transformatieverhoudingen worden gebruikt. Een tafelmodel scheidingstransformator wordt getoond in de onderstaande afbeelding.

Isolatietransformator isoleert de stroom van het elektriciteitsnet.

BEOORDELING:

• Door vermogen van het ene circuit naar het andere te kunnen overbrengen zonder het gebruik van geleiders tussen de twee circuits, bieden transformatoren de handige functie van elektrische isolatie .
• Transformers die zijn ontworpen om elektrische isolatie te bieden zonder de spanning en stroom omhoog of omlaag te brengen, worden isolatietransformatoren genoemd .

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Step-up, Step-down en isolatietransformatoren