Вопрос №8. Основные виды гальванической развязки. Понятия и области применения.

Гальваническая развязка – это определенное схемотехническое решение, обеспечивающее электрическую изоляцию электрических цепей для разделения двух или более контуров тока с возможностью передачи информации или энергии от одного контура тока к другому.

Гальваническая развязка бывает: информационная, энергетическая. Главное отличие одного вида от другого заключается в том, что при использовании энергетической развязки возможно запитывание (обеспечение электропитания). К информационной относятся оптическая гальваническая развязка, основанная на полевых транзисторах; гальваническая развязка на основе магнитного поля; трансформаторная.

Виды гальванических развязок:

1). Трансформаторная: в схеме в основном используются ПИК-трансформаторы. Область их применения – в цепи управления мощными полупроводниковыми ключами (тиристоров и симисторов).

TV – трансформатор напряжения, TA – трансформатор тока.

В ПИК-трансформаторах применяются ферритовый сердечник, позволяющий пропускать высокие частоты от одной обмотки к другой. Конструктивно трансформаторы могут пропускать через себя импульсный сигнал.

Рис. 1 Схема включения трансформатора для управления тиристором

Места, где кривая тока переходит через ноль, называется точками естественной коммутации.

Точки естественной коммутации, в которых тиристор (симистор) закрывается самостоятельно вследствие снижения тока до 0 ампер.

За счет электрического пробоя p-n перехода, активное (динамическое) сопротивление которого меньше доли Ом, полупроводниковый ключ может выдержать ударные токи до 10-13 крат по отношению к номинальному значению. У трансформаторной гальванической развязки напряжение пробоя колеблется от 3 до 30 кВ. Чем больше расстояние между обмотками и чем больше изоляция (бумага, смола), тем лучше трансформатор выдерживает пробой.

На входе трансформатора , на входе тиристора получаем . Такого скачка достаточно для открытия тиристора.

Линейное подключение трансформатора приведено ниже:

Второй пример – применение в системах электропитания шахт, предприятий с взрывоопасной средой для разделения цепей с глухозаземленной нейтралью и цепей с изолированной нейтралью.

Цепь (сеть) с изолированной нейтралью при замыкании одного из проводов на землю или на корпус оборудования не приводит к образованию дуги, искр или вспышек, т.е будет нормальный режим.

2). Оптическая гальваническая развязка.

Гальваническая развязка производится за счет наличия стеклянной пластинки, которая обладает напряжением пробоя не менее 3-5 кВ. Области применения: обеспечение гальванической развязки для управления мощными биполярными транзисторами. Современные мощные полупроводниковые ключи (биполярные транзисторы и тиристоры) выпускают как правило со встроенными оптроном (гальванической развязкой).

3). Гальваническая развязка на полевых транзисторах. В качестве принципа гальванической развязки выступает диэлектрическая пластинка, которая находится между затвором и силовой цепью сток-исток.

4). Гальваническая развязка на основе магнитного поля. В данном случае гальваническая развязка осуществляется за счет коммутации контактов в одной цепи, за счет формирования силового воздействия магнитным полем со стороны внешних источников.

Ответы по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств»

Ответы по курсу «Автоматизированный электропривод нефтегазовой отрасли»