浪涌保護(hù)裝置（SPD）和隔離變壓器的作用經(jīng)常混淆。為了保護(hù)敏感的電子設(shè)備和設(shè)備免受瞬態(tài)事件的影響，必須考慮各種因素。

無(wú)論瞬態(tài)來(lái)自外部還是內(nèi)部，信號(hào)噪聲、共模瞬變、差模瞬變和接地電位上升都可能導(dǎo)致保護(hù)不力的設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題。

在這篇文章中，地凱科技闡明了隔離變壓器和SPD的應(yīng)用，以及它們?nèi)绾纬惺芨鞣N電氣事件。

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什么是浪涌保護(hù)器？

浪涌保護(hù)器（SPD）是非線性電壓鉗位設(shè)備。它們跨線路安裝以保護(hù)（與設(shè)備并聯(lián)），因此不需要額定到線路電流。

SPD浪涌保護(hù)器的工作原理

SPD在標(biāo)稱(chēng)電源電壓條件下通常處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。在瞬態(tài)條件下，瞬態(tài)電壓將線路電壓增加到達(dá)到SPD鉗位閾值的點(diǎn)。然后，SPD迅速進(jìn)入較低阻抗?fàn)顟B(tài)，將多余的瞬態(tài)能量（電流）轉(zhuǎn)移到地，從而將瞬態(tài)電壓限制在安全水平。轉(zhuǎn)移瞬態(tài)后，SPD自動(dòng)復(fù)位到高阻抗?fàn)顟B(tài)。

系列過(guò)濾防雷器

串聯(lián)濾波SPD通過(guò)添加低通和RFI/EMI濾波器改進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)SPD。此二級(jí)過(guò)濾階段：

降低預(yù)鉗位電壓上升的快速速率。

進(jìn)一步衰減鉗位電壓。

降低可能低于SPD鉗位電壓的小信號(hào)噪聲。

浪涌濾波器是一系列連接的設(shè)備，必須額定為最大電路電流。

什么是隔離變壓器？

隔離變壓器通常由兩個(gè)獨(dú)立的繞組組成，繞組之間有磁屏蔽，以提供噪聲控制。變壓器承載滿(mǎn)載電流，這意味著它必須具有適當(dāng)?shù)某叽纭?/p>

隔離變壓器的工作原理

變壓器不是采用非線性鉗位裝置，而是通過(guò)衰減工作。對(duì)于小信號(hào)噪聲條件，衰減通常以分貝（dB）表示，這是變壓器可以提供明顯小得多的衰減的次要瞬態(tài)條件。每衰減20dB，噪聲電壓就會(huì)降低10倍。因此，60dB的衰減意味著輸入和輸出之間的噪聲電壓降低1000%。

隔離變壓器的主要優(yōu)點(diǎn)是輸入至輸出隔離，其中輸出電路可以重新接地并與輸入或其他接地噪聲源隔離。這種隔離在正常接合程序無(wú)法提供接地電位上升保護(hù)的情況下也很有用。

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什么是變壓器操作？

雙繞組隔離變壓器是電源調(diào)節(jié)應(yīng)用的有用構(gòu)建模塊。它本身不是一種功率調(diào)節(jié)器，但它是抑制共模噪聲的最有效器件之一。

隔離變壓器對(duì)衰減差模噪聲的影響很小，特別是在較低頻率下，因?yàn)樗鼈儽辉O(shè)計(jì)為工頻下的“通過(guò)”器件。

當(dāng)與合適的接地或屏蔽耦合時(shí)，隔離變壓器可以有效地隔離高頻共模噪聲，并防止該噪聲通過(guò)電源或接地系統(tǒng)傳播到下游設(shè)備。

如下圖所示，屏蔽隔離變壓器為高頻共模噪聲提供了一條路徑，通過(guò)電容耦合流向接地屏并沿地面返回。為了使屏蔽有效，屏蔽、變壓器鐵芯和接地導(dǎo)體應(yīng)如圖所示在單個(gè)點(diǎn)上粘合在一起。

屏蔽隔離變壓器可以有效抑制共模噪聲和低電平瞬變，但實(shí)際上不會(huì)衰減差模噪聲和瞬變。

隔離變壓器具有其他功率調(diào)節(jié)特性，例如：

阻尼三相諧波。

在三角形-星形變壓器的三角形中“捕獲”三次諧波。

通過(guò)次級(jí)側(cè)的中性-接地鍵合建立穩(wěn)定的接地參考。

現(xiàn)在考慮由雷電活動(dòng)或開(kāi)關(guān)浪涌的直接和間接（誘導(dǎo)）影響引入電源線的高電壓、高電流瞬態(tài)。

如果這些瞬變是差模，這意味著它們相對(duì)于中性線被感應(yīng)到一條線上，那么隔離變壓器將有效地通過(guò)這些瞬變，幾乎沒(méi)有衰減。這是因?yàn)楦綦x變壓器設(shè)計(jì)為在差分模式下“通過(guò)”功率頻率，而雷電瞬態(tài)構(gòu)成的頻率意味著大部分能量含量在幾十千赫茲以下的頻率分量中，這完全在大多數(shù)隔離變壓器的通帶內(nèi)。

另一方面，如果這些信號(hào)是共模，那么只要峰值電壓不超過(guò)變壓器的絕緣額定值，合適的屏蔽隔離變壓器就可以提供有效的保護(hù)，防止這種浪涌。在某些情況下，直接撞擊設(shè)施入口點(diǎn)附近的架空低壓供電產(chǎn)生的峰值電壓幅度可能超過(guò)1：1隔離變壓器的絕緣額定值，從而導(dǎo)致閃絡(luò)和下游設(shè)備的潛在損壞。

設(shè)備的適用性

工業(yè)電能質(zhì)量設(shè)備可靠性問(wèn)題的最常見(jiàn)原因通常是差模電壓瞬變。電子設(shè)備比共模更容易受到差模脈沖的影響。

請(qǐng)注意，盡管大多數(shù)雷電脈沖在耦合點(diǎn)是共模，但由于中性點(diǎn)接地鍵合的存在，這些雷電脈沖在服務(wù)入口處轉(zhuǎn)換為差模。因此，隔離變壓器在抑制最主要的瞬變類(lèi)型方面無(wú)效。

對(duì)于敏感設(shè)備，更有效的瞬態(tài)保護(hù)器件是帶有低通串聯(lián)濾波器的SPD，它提供有效的共模和差模瞬態(tài)和噪聲保護(hù)。

隔離變壓器與SPD

總之，隔離變壓器和SPD與低通濾波器相結(jié)合提供的保護(hù)存在重疊。但是，由于整體性能，尺寸，重量和成本，SPD更適合大多數(shù)行業(yè)保護(hù)應(yīng)用。更小、更輕的SPD為差模瞬變提供了卓越的保護(hù)，并為估計(jì)85%至90%的行業(yè)噪聲問(wèn)題提供了足夠的保護(hù)。這使其成為大多數(shù)安裝人員保護(hù)敏感電子工業(yè)設(shè)備（如可編程邏輯控制器（PLC））的首選低成本選擇。

隔離變壓器仍然是少數(shù)具有電氣噪聲接地或需要隔離的站點(diǎn)的最佳解決方案。但是，可能仍需要添加SPD濾波器以提供有效的差模瞬態(tài)保護(hù)。

審核編輯：湯梓紅