Elektrische Isolation

SPICE-Analyse der elektrischen Isolation

Abgesehen von der Möglichkeit, zwischen verschiedenen Spannungs- und Strompegeln in Wechsel- und Gleichstromkreisen leicht umzuwandeln, bieten Transformatoren auch eine äußerst nützliche Funktion namens Isolation , das ist die Fähigkeit, einen Stromkreis mit einem anderen zu koppeln, ohne direkte Drahtverbindungen zu verwenden.

Wir können eine Anwendung dieses Effekts mit einer anderen SPICE-Simulation demonstrieren:Diesmal zeigen wir „Masse“-Verbindungen für die beiden Stromkreise, wodurch eine hohe Gleichspannung zwischen einem Stromkreis und Masse durch die Verwendung einer zusätzlichen Spannungsquelle erzeugt wird:

Transformator trennt 10 VAC bei V1 von 250 VDC bei 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 rLast 4 5 1k .ac lin 1 60 60 .print ac v(2,0) i(v1) .print ac v(3,5) i(vi1) .Ende 

Gleichspannungen bezogen auf Masse (Knoten 0):(1) 0.0000 (2) 0.0000 (3) 250.0000 (4) 250.0000 (5) 250.0000 Wechselspannungen:Frequenz v(2) i(v1) 6.000E+01 1.000E+01 9.975E-05 Primärwicklung Frequenz v(3,5) i(vi1) 6.000E+01 9.962E-01 9.962E-04 Sekundärwicklung 

SPICE zeigt die 250-Volt-Gleichspannung, die den Sekundärkreiselementen in Bezug auf Masse aufgeprägt wird, aber wie Sie sehen, gibt es keine Auswirkungen auf den Primärkreis (Null-Gleichspannung) an den Knoten 1 und 2 und die Umwandlung des Wechselstroms von der Primärseite zu Sekundärkreisen bleibt wie bisher.

Die eingeprägte Spannung wird in diesem Beispiel oft als Common-Mode bezeichnet Spannung, weil sie an mehr als einem Punkt in der Schaltung in Bezug auf den gemeinsamen Punkt der Erde gesehen wird. Der Transformator trennt die Gleichtaktspannung so, dass sie dem Primärkreis gar nicht aufgeprägt, sondern zur Sekundärseite isoliert wird.

Für die Aufzeichnung spielt es auch keine Rolle, dass die Gleichtaktspannung DC ist. Es könnte Wechselstrom sein, sogar mit einer anderen Frequenz, und der Transformator würde ihn trotzdem vom Primärkreis trennen.

Es gibt Anwendungen, bei denen eine galvanische Trennung zwischen zwei Wechselstromkreisen ohne Transformation von Spannungs- oder Strompegeln erforderlich ist. In diesen Fällen werden Transformatoren als Isolationstransformatoren bezeichnet mit Übersetzungsverhältnissen von 1:1 verwendet werden. Ein Benchtop-Trenntransformator ist in der Abbildung unten dargestellt.

Trenntransformator isoliert Strom von der Stromleitung.

RÜCKBLICK:

• Indem Transformatoren Strom von einem Stromkreis zum anderen übertragen können, ohne dass Leiter zwischen den beiden Stromkreisen verwendet werden müssen, bieten Transformatoren die nützliche Funktion der galvanischen Trennung .
• Transformatoren, die eine elektrische Isolierung bieten, ohne dass Spannung und Strom nach oben oder unten verschoben werden, werden als Isolationstransformatoren bezeichnet .

VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:

• Arbeitsblatt für Step-up-, Step-down- und Isolationstransformatoren