Разделительный трансформатор это кратко

Обновлено: 28.06.2024

Разделительные трансформаторы и их использование

Вопросы безопасности в отношении сетей переменного тока невозможно переоценить. Взять к примеру привычные всем 220 вольт. В определенных условиях даже это невысокое напряжение может оказаться смертельно опасным, несмотря на то, что присутствует оно в каждой современной розетке.

Главная опасность обычной сетевой розетки заключается в том, что порой не обязательно прикасаться к двум проводам сети одновременно, иногда хватает прикосновения к фазе, случайно попавшей на корпус прибора, при этом стоя на земле или держась рукой за проводящую батарею. Чтобы получить остановку сердца этого уже бывает достаточно. Для защиты от подобных неприятностей, применяют разделительные трансформаторы.

Разделительным трансформатором называется такой трансформатор, чей коэффициент трансформации равен единице, то есть число витков в первичной обмотке равно числу витков во вторичной обмотке (n1/n2 = 1). Функция такого трансформатора — безопасная подача к потребителям сетевого питания. Это достигается путем изоляции цепи первичной обмотки от цепей вторичных, причем вторичная цепь принципиально не заземляется, чтобы полностью исключить возможность замыкания вторичного тока в направлении заземления.

Первичная и вторичная обмотки разделительного трансформатора гальванически развязаны друг от друга с применением усиленной или двойной изоляции, либо путем установки между обмотками защитного экрана. Кроме того обмотки обычно разделены (разнесены на разные части магнитопровода) физически. А провода, которыми намотаны обмотки, имеют приблизительно равные или полностью одинаковые характеристики.

Разделительными трансформаторами необходимо оснащать любые помещения особой опасности и повышенной влажности, а также места с повышенными требованиями к безопасности. Например в ванной комнате или в сауне влажность всегда повышена, здесь, как правило, есть много изделий из металла с неустойчивым заземлением, часто течет вода, и вообще условия не подходящие для пользования электричеством в присутствии людей.

Электроприборы в таких помещениях допускается устанавливать лишь в определенных зонах, а розетки - только через разделительный трансформатор и также только в определенной зоне помещения. Подвалы, колодцы, медицинские помещения — вот первоочередные претенденты на безопасное питание электроприборов через разделительные трансформаторы.

Первичная цепь разделительного трансформатора должна быть оснащена УЗО. Ни в коем случае нельзя заземлять корпуса приборов, питаемых от разделительного трансформатора, ведь даже в случае пробоя изоляции на корпус, ток не должен иметь возможности замкнуться на землю, а если корпус заземлить, то возникает опасность появления дополнительных путей для тока, в этом случае смысл использования разделительного трансформатора будет попросту утрачен.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Напряжение 220 В небезопасно для человека. Случайное прикосновение к фазному проводу или к корпусу прибора, оказавшемуся под напряжением, может привести к летальному исходу, если человек стоит на земле или заземленной поверхности. Особую опасность представляют сетевой ток во влажных помещениях. Безопасную эксплуатацию оборудования обеспечивает разделительный трансформатор. Он применяется для развязки гальванической связи блока питания с сетевым напряжением, что сводит к нулю вероятность поражения током.

Конструкция и принцип действия

Главное отличие разделительного трансформатора – отсутствие гальванической связи между катушками, которые надежно отделены гальванической изоляцией. Обычно обмотки образующие первичную цепь трансформатора по параметрам идентичны обмоткам во вторичных цепях. В таком случае коэффициент трансформации для данного разделительного трансформатора равен 1. То есть, устройство используется исключительно для гальванической развязки. Пример разделительного аппарата смотрите на рис. 1.

Рис. 1. Разделительный трансформатор

Характерной особенностью трансформаторов этого типа является то, что цепи вторичных обмоток в разделительной трансформации не оборудуются защитным заземлением. С целью обеспечения надежности гальванической развязки применяют дополнительную изоляцию между катушками. В отдельных случаях витки первичных обмоток отделяют защитным экраном от вторичных обмоток или разносят их физически на разные части магнитопровода.

В остальном конструкция и принцип работы не отличается от трансформаторов других типов:

на первичную обмотку поступает напряжение от сети;
возникающая при этом магнитная индукция распространяется по всему магнитопроводу.
ЭДС индукции возбуждает электрический ток в витках вторичной катушки.

Между напряжениями в катушках и токами существует зависимость: величины вторичных напряжений прямо пропорциональны первичным напряжениям, с коэффициентом пропорциональности k=W₂/W₁, а выходной ток обратно пропорционален току в первичной обмотке.

Благодаря отсутствию гальванической связи между катушками и отделению от цепи заземления первичной обмотки случайное прикасание к любому выводу вторичной катушки не приводит к поражению током. Остерегаться необходимо только одновременного касания разных выводов трансформатора.

Таким образом, при электрическом контакте с токоведущими частями оборудования запитанного от разделительного трансформатора электрическая цепь с землей не образуется, что исключает возможность поражения электротоком. Разделительные трансформаторы обеспечивают также защиту подключенных электроприборов при однофазных замыканиях. Если КЗ произойдет в первичной цепи, то вторичная цепь просто обесточивается. Однако для полной защиты в первичную цепь подключайте УЗО.

Назначение

Автономные силовые обмотки в основном применяются для отделения цепей электротехнических устройств от напряжений, поставляемых электрической сетью. При этом мощность нагрузки составляет от 100 Вт до 60 кВт. Электрические приборы, отделенные от питающей сети, получают дополнительную защиту, они безопаснее в обслуживании.

Разделительные трансформаторы применяются для подключения нагрузки в помещениях с условиями. повышающими уровень опасности поражения электрическим током. Такими сооружениями являются подвалы, ванные комнаты, и другие помещения с повышенной сыростью.

В целях безопасности делают гальваническую развязку оборудования применяемого в медицинских учреждениях. Подключать разделительный трансформатор целесообразно везде, где существуют повышенные требования к безопасности, там, где нет надежной изоляции с землей.

Разновидности

В электротехнике довольно часто используют понижающий трансформатор с гальваническим разделением цепей первичной обмотки и вторичной катушки.

Такого типа разделительный понижающий аппарат позволяет решить две задачи:

понизить напряжение до требуемого уровня;
обеспечить безопасную эксплуатацию оборудования.

Семейство силовых трансформаторов включает в себя серии однофазных трансформаторов, обладающими различными номинальными мощностями. Промышленные силовые агрегаты обычно бывают внушительных размеров и устанавливаются стационарно в специальных боксах (см. рис. 2).

Рис. 2. Промышленный разделительный трансформатор

Существуют компактные переносные устройства (см. рис. 3).

Применение переносных трансформаторов удобно в тех случаях, когда электрооборудование не может быть установлено стационарно, а используется периодически. Например, при использовании электроинструмента в кабельных колодцах, в подвалах и т.п. При номинальных первичных напряжениях эти устройства стабильно работают. Они хорошо защищены от воздействия влаги и прочих влияний окружающей среды.

Рис. 3. Переносной разделительный агрегат

Во входных сигнальных блоках, а также в других цепях электронного оборудования применяются малогабаритные, высокочастотные импульсные трансформаторы.

По конструкции сердечника сетевой трансформатор чаще всего бывает стержневого типа. Встречаются также тороидальные модели.

Рис. 4. Тороидальный разделительный трансформатор

Технические характеристики

Промышленность поставляет на рынок множество моделей с различными характеристиками. Запомнить их просто невозможно. Да в этом нет необходимости. Большинство характеристик будут интересны только узким специалистам.

Для практических целей достаточно знать основные параметры трансформатора. Обычно эти параметры указаны в паспорте устройства.

При выборе разделительного трансформатора обращайте внимание на следующие основные характеристики:

номинальная мощность;
частота тока;
первичное напряжение;
выходное (вторичное) напряжение;
условное обозначение схемы соединения обмоток;
напряжение в режиме короткого замыкания;
тепловые потери при коротком замыкании;
ток в режиме холостого хода;
тепловые потери при работе в режиме холостого хода;
габаритные размеры.

Номинальная мощность должна совпадать или немного превышать мощность нагрузки. Первичное напряжение должно соответствовать параметрам первичной сети, а вторичное – напряжению питания подключаемых электроприборов. При выборе импульсных трансформаторов обращайте внимание на частоту тока.

Характеристики, выделенные курсивом важны, но для их понимания требуются более глубокие познания в сфере электротехники.

Порядок подключения

Однофазное напряжение формируется методом подключения одной из фаз к нулевому проводу через нагрузку. В нашем случае нагрузкой служит первичная обмотка. Поэтому, когда фазный ток попадает на корпус прибора, то при его касании и одновременном контакте с заземленным предметом, через тело оператора проходит электрический ток.

Применение метода гальванической развязки исключает такую возможность, так как вторичная обмотка не заземлена. Поэтому, перед подключением убедитесь, что вы действительно имеете дело с разделительным трансформатором. Для этого тестером проверьте отсутствие соединения вторичной обмотки с корпусом и с витками первичной обмотки.

В том случае, если вторичная обмотка одна, а обе катушки физически разнесены на разные части сердечника, можно обойтись визуальным осмотром. В противном случае проверка обязательна. Заметьте, что между вторичными обмотками (если их несколько) гальваническая связь может существовать, и это нормально.

Пример схемы подключения приведен на рисунке 5. Обратите внимание, что корпус подключенного оборудования в первичную цепь на этой схеме заземлен. Кроме того, того, чтобы усилить защиту применено УЗО. Если вы используете переносной или стационарный разделительный трансформатор то заземлять оборудование во вторичной цепи не нужно.

Рис. 5. Схема подключения

Разница потенциалов между фазой и землей в первичной цепи составляет 220 В, в то время, как в защищенной цепи напряжение между фазой и землей нулевое.

Подключайте нагрузки, мощность которых не превышает номинала трансформатора. Несоблюдение этого правила может привести к перегреву обмоток, что чревато разрушениями изоляции.

Устройство

Сегодня в продаже представлены разделительные трансформаторы 220/220В, 380/380В. Они понижают напряжение для питания приборов постоянным током до 120 В, а переменным – до 50 В. Минимальное напряжение в сети при этом будет 24 В.

В устройство разделительных трансформаторов положен принцип работы, который связан с возникновением гальванической развязки низкого напряжения. Чтобы этого добиться, обмотки усиливают двойной или тройной электроизоляцией. Индуцирование электроэнергии, полученной при прохождении через обмотки тока, происходит во второй катушке.

Назначение агрегата заключается помимо всего прочего в устранении перепадов напряжения в сети. Он способен защитить бытовую технику, промышленное оборудование от поломки, а человека – от удара током.

Предназначение

Разделительный трехфазный или однофазный аппарат применяется с целью минимизировать риски в процессе эксплуатации электрооборудования. Существует три основных направления, для которых применяется представленный прибор:

Исключает поражение током при попадании на работающий инструмент брызг воды. Для этого катушки имеют усиленную изоляцию. Ручной электрический инструмент изготавливается по этому принципу.
Для техники с металлическим корпусом или режущего оборудования (дрель, болгарка и т. д.).
Между первичной и вторичной обмоткой может идти заземленный контур. Она предотвращает появление между цепями переменного тока емкостные связи.

Благодаря перечисленным качествам применение трехфазных или однофазных трансформаторов разделительного типа рекомендуется применять как в бытовых целях, так и на производстве. Оно способно снизить риск мастеров в процессе эксплуатации электрооборудования. Подобные агрегаты применяются в банях, ваннах, громкоговорителях, а также прочих условиях повышенной опасности поражения током. В промышленности различные станки, машины работают на электричестве, которое генерирует разделительный трансформатор.

Производители бытовой техники рекомендуют устанавливать УЗО перед подключением аппаратуры в сеть. Это позволяет выполнить требования безопасности ее эксплуатации.

Зачем применять дополнительную защиту?

Продемонстрировать важность применения такого устройства, как разделительный трансформатор можно на простом примере. Если в ванной комнате, сауне или бане установлена розетка без гальванической развязки, попадание в нее воды приведет к короткому замыканию. Произойдет разрушение изоляции. Напряжение произведет разрушительное действие на стену и незаземленные соседние объекты.

При наличии в электросхеме защитного устройства позволяет сделать такое воздействие напряжения минимальным даже при разрушении изоляции. Если же материал не будет пробит вообще, воздействия тока на окружающие точку питания предметы вовсе не будет.

Поэтому во влажных помещениях, а также при работе электроинструмента рекомендуется устанавливать защитные установки. В некоторых случаях производители даже не будут давать гарантию на эксплуатацию оборудования, если подобные агрегаты не будут включены в схему подключения к сети.

Разновидности

Сегодня применяется несколько основных разновидностей аппаратов, повышающих безопасность эксплуатации бытовой техники и объектов основных фондов предприятия. Выделяют следующие типы:

Трансформатор тока. Его первичная обмотка подключается к источнику электроэнергии, а вторичная – к счетчику или другому измерительному прибору. Его применяют в измерительных или релейных цепях.
Пик-трансформатор. Преобразует синусоидальное напряжение. Чаще всего эксплуатируется в аппаратах с оцифровкой.
Импульсные. Получает и преобразует полученный сигнал, а затем передает прямоугольный импульс. Предотвращает появление высокочастотных помех.
Автоматический. Применяется принцип соединения первичной и вторичной обмотки в одну, что позволяет образовывать не только магнитную, но и электрическую связь.
Силовой. В конструкции есть две или больше обмоток, которые преобразуют в процессе электромагнитной индукции одну систему напряжения в другую.
Портативный. Используется для уличного и тоннельного переносного освещения. Он имеет компактные габариты. Аппарат также применяют на открытой местности или при экстремальных рабочих условиях.

Разделительные трансформаторы могут быть узкоспециализированными. Для больниц, например, применяют особые агрегаты. Они отвечают за обеспечение электричеством таких важных объектов, как реанимация, операционная и стационарные отделения. Разделяющие материалы препятствуют возникновению связи развязки с фазой и заземлением. Это позволяет предупредить поражение током медицинский персонал, пациентов.

В бытовых целях применяют агрегаты как однофазные, так и трехфазные. Чаще всего его применяют для котлов, электрического теплого пола и т. д.

Подключение к котлу

Чтобы подключить разделительный трансформатор к котлу, необходимо отключить питание в сети. В процессе монтажа требуется произвести развязку гальванической цепи. Для этого потребуется аппарат 380/380В. Техника, предохраняющая котел от аварийной ситуации, должна иметь максимальный порог напряжения на уровне не менее 10-15%, сравнительно с котлом.

После этого можно приступать к подключению устройств. Сразу же необходимо разъединить питание по линии фазы для соединения с нулевым проводом. Для этого используют отключающее устройство. Разделительный трансформатор и котел тестируются при повторном нагреве. Предварительно следует дождаться полного остывания системы.

Как сделать аппарат самому?

Изготовить маломощную конструкцию возможно самостоятельно. Для этого необходимо разместить две полуобмотки на идентичных каркасах. Каждая катушка разделяется на две равные части.

Работать оборудование будет от сети 220В. Последовательно требуется соединить две полуобмотки. Необходимо снять напряжение с точек на вторичной катушке. На холостом ходу оно должно уменьшиться до уровня 216 В. Каркас может быть при этом корпусным.

Чтобы проверить работу аппарата, необходимо подсоединить обычную лампу к контактам. Лучше выполнить подключение к сети 36 В. Можно также встроить в механизм дроссель или стабилизатор.

Модель должна быть небольшая. Это облегчит процесс ее создания. Создавать представленное оборудование самостоятельно позволяется только тем мастерам, которые имеют некоторый опыт работы с электрикой.

Применение в различных сферах деятельности аппаратуры, способной увеличить безопасность эксплуатации различных электрических устройств, инструментов и машин, крайне необходимо. Это позволяет в полном объеме выполнять общепринятые правила охраны труда, пожарной безопасности.

Разделительными называют трансформаторы с одинаковыми характеристиками напряжения или силы тока на выходе и выходе. У таких аппаратов одинаковое количество витков на первичной и вторичной катушке. В результате коэффициент трансформации равен единице. Применение подобных агрегатов повышает безопасность, так как во вторичных цепях отсутствуют электрические связи с источником напряжения или землёй.

Разделение обмоток на входе и выходе обеспечивается посредством усиленной двойной изоляции. Дополнительная мера – размещение катушек на физически разных сердечниках.

Вторичная обмотка выполнена без заземления нулевого контакта, поэтому случайное прикосновение к ней не вызовет поражения электрическим током, если человек одновременно не дотронется до металлической трубы, не будет стоять во влажном месте, или опасность прохождения электротока через тело возникнет другим способом.

Принцип работы

Прибор работает на принципе, аналогичном обычному трансформатору: при подаче тока на первичную катушку, в ней индуцируется магнитный поток, с последующим его образованием во вторичной обмотке, что вызывает передачу электротока. Поскольку характеристики катушек идентичны, параметры электротока первичной и вторичной обмоток будут одинаковы.

Схема разделительного трансформатора

Классификация

В настоящее время промышленно выпускается несколько разновидностей разделительных трансформаторов, предназначенных для безопасной эксплуатации электроустановок. Различают следующие виды таких устройств:

токовые – первичная катушка служит для подключения источника тока, вторичная направляется к электросчётчику или аналогичному аппарату. Устанавливается в измерительной или релейной электросети;
пиковые – для преобразования синусоидального напряжения, в большинстве случаев применяются в цифрующих устройствах;
импульсного типа – преобразуют полученный сигнал в импульс, сглаживают высокочастотные помехи;
автоматические – в конструкции воедино соединяются входная и выходная обмотки, что формирует связь электрическую, вместе с магнитной;
силовые – с несколькими обмотками, позволяющими одновременно с передачей трансформировать характеристики;
портативные – применяются для организации осветительных систем на улице или в помещении.

Аппараты могут предусматривать узкоспециализированные условия применения. Подобные аппараты устанавливаются в медицинских учреждениях для электроснабжения операционных, стационарных и других важных отделений, где предъявляются высокие требования к безопасности.

Разделительный трансформатор

Применение

Использование разделительных трансформаторов особенно необходимо в помещениях, к эксплуатации которых предъявляются повышенные требования к электробезопасности. Это касается:

подвальных помещений;
кабельных колодцев;
объектов с повышенным уровнем влажности;
газоопасных мест;
при использовании электроинструмента первого класса электробезопасности.

В домашних условиях такие аппараты могут устанавливаться в ванных комнатах, бассейнах и других технических помещениях, где предъявляется повышенный уровень к защите от поражения электрическим током. Возможно их подключение к котельным агрегатам.

Порядок подключения

Подключить аппарат очень просто. Предварительно на объекте отключается электрический ток. Сначала подсоединяются контакты объекта, затем со стороны подачи напряжения.

После плотного подсоединения контактов на трансформатор подаётся электрический ток и проверяется правильность его работы.

Преимущества и недостатки устройства

Использование разделительных трансформаторов позволяет добиться следующих преимуществ:

увеличить срок службы электрических приборов;
снизить величину электротока при коротком замыкании;
дополнительной защиты при эксплуатации электрического оборудования;
улучшить качественные характеристики электрической сети;
отфильтровать помехи высокой частоты.

Недостаток данных устройств в дополнительном усложнении домашней или производственной сети, невозможности обеспечения полной защиты от поражения электрическим током.

Как сделать самому разделительный трансформатор

Аппарат небольшой мощности несложно изготовить самостоятельно, при наличии подобных навыков и элементарных знаний в области электротехники.

на двух идентичных сердечниках выполняются по две половинных обмотки – катушки разделяются напополам;
пара половинных обмоток соединяется последовательным способом;
дополнительно можно оборудовать аппарат дросселем или стабилизатором.

Детальнее схема устройства и порядок соединения полуобмоток показан на схеме:

Аппарат может использоваться для запитывания мастерской или другого вспомогательного помещения. Перед подключением к стационарной электросети, устройство необходимо проверить электрическим током небольшой величины. В качестве потребляющего устройства подойдёт обычная лампа небольшой мощности.

Но если у домашнего мастера недостаточно электротехнических знаний и отсутствует опыт подобных работ, рекомендуется обратиться к специалисту соответствующего профиля.

Цена разделительных трансформаторов

Стоимость данных аппаратов зависит от характеристик и назначения, а также ценовой политики производителя и торговой организации. В среднем такое оборудование может стоить от 9 до 70 тыс. руб., в зависимости от указанных характеристик.

В таблице приведено несколько примеров цен данных аппаратов:

Модель	Нагрузочная мощность, ВА	Напряжение на входе, В	Величина номинального электротока, А	Масса, кг	Цена, руб.
ОРСЗ-400	400	220	1,8	7	9600
ОРСЗ-1000	1000	220	4,5	15	11500
ОРСЗ-3000	3000	220	13,6	28	19900
ОРСЗ-15000	15000	220	68	70	66000

Использование разделительных трансформаторов позволяет добиться высокого уровня безопасности в помещениях, где к эксплуатации электрических сетей предъявляются особые требования. Пользователь может подобрать устройство с необходимыми характеристиками, учитывая финансовые возможности и параметры предполагаемой эксплуатации.

Здравствуйте, дорогие подписчики и посетители моего канала. В сегодняшнем материале пойдет речь о таком интересном и не так сильно распространенном изделии (в частном секторе), как разделительный трансформатор 220/220 Вольт. Также речь пойдет о принципе его работы и основной области применения. Итак, начнем.

Как работает разделительный трансформатор

По своей сути работа разделительного трансформатора (РТ) практически ничем не отличается от принципа работы самых обыкновенных повышающих, а также понижающих трансформаторов. В нем тоже проходят процессы трансформации электрической энергии.

Есть только одно отличие, которое состоит в том, что на магнитопроводе в разделительном трансформаторе устанавливаются одинаковые обмотки. У них совпадают такие параметры как: толщина намоточного провода, число витков и изоляция.

При этом в процессе трансформации полностью сохраняется как величина, так и векторы напряжения, индуцируемого во вторичной обмотке.

Для чего необходим разделительный трансформатор

В первую очередь он необходим для того, чтобы разделить цепи напряжения электроприборов от главной электрической сети за счет применения изолированных силовых обмоток.

Так вот РТ необходим для того, чтобы поднять на максимальный уровень безопасности электроприборы, а, следовательно, служит для снижения электротравматизма в целом.

Подключение разделительного трансформатора в сеть

Итак, давайте для примера изучим типовую новую проводку жилого здания, выполненную трехпроводным кабелем, где кроме фазы и рабочего нуля присутствует и заземление.

Подключенные к подобной сети электроприборы заземляются, и в случае возникновения тока утечки установленное в вашем распределительном щитке УЗО отключает повреждённый участок или же дом сразу целиком.

Но существуют приборы, у которых нет возможности заземления. Так вот именно в таком случае нам и потребуется РТ, ведь через него как раз и нужно подключать электроприборы без возможности заземления.

Все дело в том, что во вторичной цепи РТ создается собственная и изолированная от общей сети и соответственно земли электрическая цепь.

Значит, разность потенциалов присутствует исключительно на клеммах разделительного трансформатора и в случае возникновения ситуации, когда у электроприбора будет повреждена изоляция или будет повреждена сама линия, такой прибор не будет представлять для человека никакой опасности по причине отсутствия соединения сети с потенциалом земли.

Все хорошо, но даже в таком вроде бы полностью безопасном варианте есть риски поражения током, поэтому нужно строго соблюдать правила.

Правила безопасности во время использования разделительного трансформатора:

1. Запрещается касаться одновременно выводных клемм трансформатора.

2. Первичная обмотка, которая подключается в общую сеть, должна в обязательном порядке заземляться.

3. Запрещено заземлять корпуса электроприборов, подключенных к сети после разделительного трансформатора.

4.Разрешено подключать через РТ только один электрический прибор. Если необходимо подключить сразу несколько приборов, то применение специальных приборов по контролю напряжения строго обязательно.

КПД и область применения РТ

Разделительные трансформаторы в основном используют в тех местах, где предъявляются повышенные требования к электробезопасности:

· Помещения с повышенной влажностью.

· Применяются во время проведения работ с электроинструментом, отнесенным к первому классу электробезопасности.

· Подключение медицинских приборов стационарной установки.

Так вот разделительный трансформатор — это достаточно полезный прибор, который существенно повышает электробезопасность.

Читайте также: