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電氣隔離
鎖定
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電氣隔離簡介
電氣隔離(Galvanic isolation)是指在電路中避免電流直接從某一區域流到另外一區域的方式,也就是在兩個區域間不建立電流直接流動的路徑。雖然電流無法直接流過,但能量或是資訊仍可以經由其他方式傳遞,例如電磁感應或電磁波,或是利用光學、聲學或是機械的方式進行。
電氣隔離常用在二個電路的接地在不同電勢,但彼此需要交換資訊或是能量的場合。電氣隔離因為讓二個電路可以不共用接地導體,可以避免不想要的電流在二個電路之間流動,也就切斷了接地迴路。電氣隔離也用在電氣安全上,避免意外產生的電流流到人員身上,因而造成觸電。
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電氣隔離作用
電氣隔離的作用主要是減少兩個不同的電路之間的相互干擾。例如,某個實際電路工作的環境較差,容易造成接地等故障。如果不採用電氣隔離,直接與供電電源連接,一旦該電路出現接地現象,整個電網就可能受其影響而不能正常工作。採用電氣隔離後,該電路接地時就不會影響整個電網的工作,同時還可通過絕緣監測裝置檢測該電路對地的絕緣狀況,一旦該電路發生接地,可以及時發出警報,提醒管理人員及時維修或處理,避免保護裝置跳閘停電的現象發生。
隔離變壓器要根據電源和實際設備的電壓等級選定,若實際設備與電源電壓等級相同,可以採用變壓比為1的變壓器。但是必須注意,隔離變壓器不能採用自耦變壓器(因為自耦變壓器的一、二次繞組之間本身就存在直接的電氣聯繫,也就是説是不絕緣的,因此不能用來作為電氣隔離用)。對於安全性能要求較高的場合,可以採用專門的隔離變壓器。
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電氣隔離方式
電氣隔離變壓器
變壓器靠磁通量互相耦合,一次側和二次側的線圈之間沒有導體使電流可以直接流過(自耦變壓器的一次側和二次側是相連的,因此沒有電氣隔離的功能),依照工業標準,二個線圈之間的電壓差可以高達數千伏特(隔離電壓),而不會有絕緣破壞的情形。磁放大器也是依類似的原理運作。變壓器一般會用來改變交流電壓的大小,而匝數比1:1的隔離變壓器則用在安全相關的應用上。
電氣隔離光電耦合元件
電氣隔離機械式
繼電器是用較小電流來控制較大電流的開關,小電流部分的電路通路時會啓動電磁鐵,使大電流部分電路電導通或是斷開,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,但其反應時間比較慢。
電氣隔離電容器
電氣隔離霍爾效應
霍爾效應傳感器透過電感器,將磁場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,而霍爾效應傳感器無此問題,霍爾效應傳感器也不用像變壓器一樣要考慮直流電壓平衡的問題。
電氣隔離磁致電阻
電氣隔離應用
光電耦合元件常用來將控制電路和輸電網絡或是其他高電壓電路隔離,原因可能是因為安全或是保護設備。例如功率半導體多半是用低壓的電路來控制,並透過光電耦合元件來驅動功率半導體,因此低壓電路可以和功率半導體的輸出隔離。