Transformator separacyjny

W transformatorze separacyjnym uzwojenia pierwotne i wtórne są odseparowane galwanicznie od siebie. Dzięki temu, pracując z urządzeniem zasilanym z takiego transformatora, ograniczamy ryzyko porażenia podczas jednoczesnego dotknięcia do ziemi i do przewodzących części urządzenia (będących pod napięciem). Należy więc zadbać, aby pojedyncze uszkodzenie izolacji odbiornika było mało prawdopodobne, a jeżeli już nastąpi, to prąd upływu był mniejszy od niebezpiecznego dla człowieka. Wymaga to ograniczenia kontaktu przewodzących części urządzeń podłączonych do transformatora ochronnego z "ziemią". Nie wolno uziemiać, zerować lub łączyć obwodu separowanego transformatorem ochronnym z innymi obwodami elektrycznymi lub częściami przewodzącymi innych obwodów.
Dzięki temu, że obwód do ziemi się nie zamyka, dotykając przewodzącej części zasilanej z transformatora separującego porażenia doziemnego nie będzie.

Kolejnym stopniem ochrony jest więc zastosowanie izolowanego stanowiska pracy. Izolujemy podłogę, ściany - wystarczy izolacja rzędu 100 kΩ, by ewentualny prąd ograniczyć do miliamper (w zależności od napięcia i częstotliwości). W zasięgu ręki nie powinny znajdować się żadne uziemione przedmioty, jak: metalowe obudowy urządzeń w I klasie ochronnej, nieizolowane wyjścia oscyloskopów, generatorów, grzejniki C.O., krany, przewodzące części instalacji antenowych, itp.

Z obwodu separowanego powinien być zasilany, tylko jeden odbiornik - od tej zasady są wyjątki, ale dotyczą instalacji odpowiednio dozorowanej i chronionej zabezpieczeniami informującymi o uszkodzeniu izolacji. Podłączenie więcej niż jednego odbiornika powoduje dodatkowe zagrożenie w przypadku wystąpienia dwóch uszkodzeń (izolacji, przebić, itp.). Wtedy pomiędzy różnymi urządzeniami może wystąpić napięcie zagrażające operatorowi.

Jeżeli mimo zakazu podłączymy do transformatora separacyjnego grupę odbiorników to dostępne części przewodzące odbiorników powinny być ze sobą połączone izolowanymi nieuziemionymi połączeniami wyrównawczymi. Takie nieuziemione połączenia wyrównawcze (PBU – protective bonding unearthed) nie dopuszczają do powstania wyczuwalnej różnicy potencjałów między jednocześnie dostępnymi elementami urządzeń. PBU powoduje również, że jeżeli wystąpi drugie uszkodzenie izolacji, w drugim torze zasilającym, to powstanie zwarcie wielkoprądowe, przez co powinny zadziałać odpowiednie zabezpieczenia.

Podsumowując: istotą separacji odbiornika jest całkowite odseparowanie obwodu odbiornika od sieci zasilającej za pomocą transformatora separacyjnego lub przetwornicy separacyjnej. Jest to dodatkowa ochrona, która nie zwalnia z obowiązku zachowania szczególnej ostrożności i myślenia. Dotyk bezpośredni urządzeń zasilanych z transformatora separacyjnego (lub sieci IT) nie jest w 100% bezpieczny. Nigdy nie ma pewności, czy właśnie nie nastąpiło przypadkowe uziemienie  i czy upływność instalacji jest na pożądanym poziomie. Należy też pamiętać, że za transformatorem separującym nie rozróżniamy zasilania "L" i "N" - mamy raczej dwa "L".

Transformatory separacyjne (o odpowiedniej mocy) są podstawowym elementem zestawów zasilających izolowaną sieć elektryczną „IT” zasilającą np.: sale operacyjne, OIOM, itp.


Transformator separacyjny, ochronny, 1000 VA:
Moc transformatora musimy dostosować do badanych urządzeń. Trywialne, ale warto zastanowić sie nad sensem kupowania jednostek o mocy 160 VA.

Pudełko chusteczek dla porównania wielkości:


Niektóre transformatory separacyjne posiadają pomiędzy uzwojeniami ekran, który ma zastąpić pojemność miedzyzwojową transformatora mniejszą pojemnością powierzchni prostej, a tym samym zmniejszenie upływności transformatora (poprzez reaktancję wzdłużną). Takie transformatory polecane są do szpitali i jako elementy zapewniające ochronę przed zakłóceniami studiów nagraniowych, reżyserek i laboratoryjnych stanowisk pomiarowych.

Jednak prąd upływu tego transformatora separacyjnego jest praktycznie niemierzalny, pomimo braku ekranu pomiędzy uzwojeniami:

Pierwszy pomiar napięcia pokazał "aż" 1,8 V, ale należy uwzględnić wysoką rezystancje miernika (około 9 MΩ):

Następnie użyłem specjalnego adaptera:

Ostatni pomiar, mający potwierdzić poprzednie wyniki

Widoczny przełącznik pozwalający dostosować napięcie zasilające:

Bezpiecznik chroniący bezpośrednio uzwojenie pierwotne:

Bardzo solidne nóżki.

Poniżej widocznym przełącznikiem można ustawić jakim napięciem transformator jest zasilany. Dzięki temu na wyjściu transformatora można uzyskać oczekiwane napięcie, nawet miejscu, gdzie napięcie jest niższe od oczekiwanego:


Jak widać transformator jest w II klasie ochronnej i oryginalny kabel zasilający jest bez bolca ochronnego. Rok produkcji 1986 - dobry rocznik!

Lekko nie ma...

Rezystancja (tylko rezystancja) uzwojenia pierwotnego transformatora 1000 VA:

Rezystancja (tylko rezystancja) uzwojenia wtórnego transformatora 1000 VA:

Zmierzone napięcie:



***

UWAGA
Napięcie pomiedzy wyprowadzeniami wyjścia transformatora separacyjnego w stosunku do potencjału ziemi zależy od podłączonych do niego urządzeń, oraz rezystancji obciążenia. Przykłady:

Do transformatora podłączony jest UPS 650 VA za pomocą przedłużacza o długości 5 m.
Przy rezystancji wejściowej woltomierza wynoszącej 9 MΩ dla kolejnych "wyjść" (nie mogę napisać L i N, ponieważ jak już, to są dwa razy L) transformatora separacyjnego napięcia wynoszą:
 

Po zmianie rezystancji wejściowej na 1 MΩ zmierzone napięcia wynoszą już:
 

Po odłączeniu UPS'a, czyli zostaje tylko przedłużacz o długości 5 m, zmierzone napięcia wynoszą (rezystancja wejścia woltomierza 9 MΩ):
 

Przy rezystancji wejścia woltomierza wynoszącej 1 MΩ:
 

Widać jak silne jest sprzężenie pojemnościowe, co może wpływać na niektóre pomiary wykonywane przy użyciu transformatora separacyjnego.

***


O pomiarach, głównie oscyloskopowych, ale nie tylko, przy użyciu transformatora separacyjnego napiszę w późniejszym terminie. Teraz tylko zasygnalizuję, że należy zwrócić uwagę na możliwość powstania pojemności pomiędzy ziemią, a obudową przyrządu (co pokazują powyższe pomiary). Nadal najlepiej jest posiadać odpowiednie sondy lub/i oscyloskop o izolowanych wejściach, nawet jak pomiędzy tymi wejściami też jest pewna pojemność...


********

Inne wpisy:



Update: 2016.05.14
Create: 2015.04.29
Autor:
Etykiety: , , , ,

1 komentarz:

  1. Lee1 marca 2017 15:11

    Dzięki za dotychczasową działalność w internecie, szczególnie że często masz monopol w polskim internecie na tematy które poruszasz. Powiedz mi tylko, że skoro na nieuziemianym oscyloskopie tworzy się pojemność która z kolei psuje pomiar, to w jaki sposób działa ten siglent zasilany bakteryjnie? I jeszcze jedno, czy jeżeli odseparujemy od ziemi badane urządzenie a nie oscyloskop, to wyjdzie na to samo, czy któreś z tych rozwiązań jest lepsze?

    OdpowiedzUsuń

Subskrybuj: Komentarze do posta (Atom)