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常规单相电力线包括火线、零线和地线。如果几个物理隔离设备共用一条电源线，由于设备的接地电势不同，很容易产生接地回路。在医疗设备中，这些接地回路特别容易出现问题，而且在设备的测试过程中会产生一些问题。对设计者来说，利用整流线路电压的设备难以测量接地环。测试设备(例如示波器)接地，可能会意外地造成这些设备的电源短路。另外，交流电线上会产生高频噪声，这会造成敏感的传感器和仪器问题。

引文作者:上海盖能电气市场部（专注干式变压器30年）

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所有这些问题都可以通过正确地使用电源输入端和设备之间的隔离变压器来避免。

绝缘变压器能将接地连接隔离开来，避免接地回路和试验设备意外接地。另外，还可以抑制电源上的高频噪声。

绝缘变压器工作原理：

将交流电源线(主电源)与用电设备之间隔离开来。这就是说，两绕组之间不存在直流通道。他们主要有三种用途：

第一种是从地面(地线)隔离次级线圈。

第二，提供线路(主)电压的提升操作。

再次，降低初级绕组向次要绕组的线路噪声，反之亦然。

分离变压器首先是变压器，它们具有共同的特性。主、次级绕组缠绕在共享的铁磁心上。

将交流电源线(主电源)与用电设备之间隔离开来。这就是说，两绕组之间不存在直流通道。他们主要有三种用途：

第一种是从地面(地线)隔离次级线圈。

第二，提供线路(主)电压的提升操作。

再次，降低初级绕组向次要绕组的线路噪声，反之亦然。

分离变压器首先是变压器，它们具有共同的特性。主、次级绕组缠绕在共享的铁磁心上。

若主绕组的匝数大于二次绕组，则次级绕组的电压要比主绕组上的低。此为降压配置。若主绕组的匝数小于次级绕组，则次级绕组电压会高于主绕组，因此会产生升压配置。大部分隔离变压器有相同的初级和次级绕组匝数，所以初级和次级电压是一样的。

由于变压器的能量是一种守恒能量，所以忽略损耗，功率因数与主流(IP)的乘积将等于VS和次级电流(IS)的乘积。通过RMS初级绕组的RMS电压乘以RMS初级电流的乘积确定变压器额定功率。它是视觉能量的测量单位，单位是伏安或者VA。

定相点，它表示主、次电流方向。流入绕组初级点侧的电流如图所示，产生次生电流从绕组次级点侧流出。若要串联或并联放置绕组，这一点非常重要。没有遵循绕组的定相可能会导致错误。

静电屏蔽减少了主绕组和次级线圈之间的电容，而且通常是接地的。保护可以减少通过变压器的共模噪声和瞬变幅度。

为了尽量减小相互间的直接电导，变压器中的初级线圈和次级线圈都要高度绝缘。漏电电流是绝缘效果的量度。多数隔离变压器也是用高压或耐压试验机来测试的。这些仪器在检测漏电电流时，在绝缘的两端施加高电压。

绝缘变压器的物理结构有多种形式，其中包括壳体结构。初级绕组和次级绕组以同心的方式包裹绝缘层，法拉第屏蔽插在两层之间。

法拉第屏蔽可以是箔层或密绕组。地线一般在地面上，与地面相连。因为漆包线已被主绕组和二次绕组使用，这种结构被称为“双绝缘”。

另一种情况是，绕组可以并排放置在磁芯上，这种结构称为“多槽线架”结构，也可以绕在环形磁芯上。

商用绝缘变压器：

绝缘变压器可以是开放式的，也可以是封闭式的。该隔离变压器采用了一个屏蔽外壳。端盖罩内装有变压器磁场，还可使变压器外磁场的干扰降至最低。这个500VA的1:1变压器还包括引线、NEMA、三线接地输入输出连接器和集成过负荷开关。

虽然地线与次级输出连接器相连，但是它并不用于大多数隔离变压器应用。变压器在额定输入电压下，漏电流不超过60微安(μA)。

250VA隔离变压器，它是一种开放式结构，有两组多抽头绕组。主绕组和次级绕组各有两个。

在0、104、110和120伏范围内，主、次要线圈的额定电压相同。这可以允许串联或并联初级线圈或次级线圈。所以输入110或220伏时，标称的比例可以保持为1:1。另外，也可以配置110伏至220伏的升压变压器，或220伏降压变压器至110伏。此外，多抽头绕组允许中间额定电压，如208伏、214伏或230伏。

这种变压器的电源连接方式是螺纹连接。

当主绕组和次级绕组都串联时，变压器输入为220伏，电压比1:1。当主、次级绕组均平行时，输入电压为110伏，电压比1:1，可利用电流是单线圈的两倍。若串联放置主绕组，次要绕组并联，则主电压将下降到二分之一。若次绕组为串联，而初级绕组为并联，则可达到2:1升压。

医学隔离：

医用隔离变压器必须满足更严格的漏电流要求。对接地漏电、外壳漏电和病人漏电，有最大漏电电流规格。漏电是设备接地线路上的漏电流。壳体电流是指电流通过地线以外的导体从暴露的导电表面流向地面的电流。病人漏电是指正常连接到设备时，通过病人流入地面的电流。这类设备大部分已经获得UL/IEC60601-1认证。

适合医疗应用的500VA隔离变压器。通过UnderwritersLaboratories(UL)的UL60601-2规格认证，典型泄漏电流是10μA，最大漏电电流不到50μA。

U采用环形变压器，使杂散磁场最小化，效率最大化，最大限度地减小体积。与大部分独立的医用变压器一样，它被牢固地封装在一个钢外壳内，内置熔断器和熔断器。

隔离变压器的典型应用：

绝缘变压器最常见的应用是用交流线路将设备隔离接地。为说明这一点，我们以开关式电源(SMPS)为例。一般电源型SMPS系统都存在一些与安全有关的问题。

该电源是一种采用反激拓扑结构的线路电源。这条线路(供电)输入线全波整流后，在初级侧以黄色高亮显示，并应用于初级轨道。如果采用120伏线路，则高、低压轨道之间的电压电平大约是170伏，如果用240伏线路，那么这个值就是340伏。该整流线电压会储存在主电容C2内。

需要注意的是，电源的初级部分和次级部分都将使用反激式变压器L2和光隔离耦合器Q4进行电气隔离。第二级分段在负(-)输出端接地，初级段不接地。如果用接地输入仪表来排除故障(例如示波器)，这种接地方式就存在问题。如果示波器探头接地连接端与电源初级元件相连接，则可能引起短路，同时也会损坏主元件和示波器。

低压主线路的供电线路与交流线路零线相连。尽管零线是在输入端接地的，但是当零线到达SMPS输入时，可能会高于接地电压几伏，这就使得它成为示波器探头接地的不安全接点。

绝缘变压器主要用来对SMPS的初级部分进行电气隔离。一旦隔离，它就可以连接到初级电路任何部分的探针接地端。这样，不管地线夹连接到哪一点，这里都会有一个接地基准，这样就消除了初级电路短路的可能性。

如果多个设备(每一个都有自己的返回接地路径)连接在一起，这种相同的接地隔离能力使隔离变压器可用于诊断和纠正接地回路。

变频器允许隔离接地，看哪一种设备是接地漏电流的来源。

分离变压器也可以减少从线路向所连接设备或从设备传回线路的高频噪音。其原因在于变压器的串联电感和法拉第屏蔽，后者减少了变压器两端的电容耦合。

总结：

一个隔离变压器可以将连接到次级绕组的设备和主绕组上的交流电源隔离，这样就可以在次级设备上重新定义一个基准面。这也允许泄漏电流的重定向和控制。与此同时，它们将使高频谐波和噪声的传输降到最低。这对测试与电源有关的设备是很有用的。