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

無論瞬態來自外部還是內部，信號噪聲、共模瞬變、差模瞬變和接地電位上升都可能導致保護不力的設備出現問題。

在這篇文章中，地凱科技闡明了隔離變壓器和SPD的應用，以及它們如何承受各種電氣事件。

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什么是浪涌保護器？

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

SPD浪涌保護器的工作原理

SPD在標稱電源電壓條件下通常處于高阻抗狀態。在瞬態條件下，瞬態電壓將線路電壓增加到達到SPD鉗位閾值的點。然后，SPD迅速進入較低阻抗狀態，將多余的瞬態能量（電流）轉移到地，從而將瞬態電壓限制在安全水平。轉移瞬態后，SPD自動復位到高阻抗狀態。

系列過濾防雷器

串聯濾波SPD通過添加低通和RFI/EMI濾波器改進了標準SPD。此二級過濾階段：

降低預鉗位電壓上升的快速速率。

進一步衰減鉗位電壓。

降低可能低于SPD鉗位電壓的小信號噪聲。

浪涌濾波器是一系列連接的設備，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獨立的繞組組成，繞組之間有磁屏蔽，以提供噪聲控制。變壓器承載滿載電流，這意味著它必須具有適當的尺寸。

隔離變壓器的工作原理

變壓器不是采用非線性鉗位裝置，而是通過衰減工作。對于小信號噪聲條件，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條件。每衰減20dB，噪聲電壓就會降低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點是輸入至輸出隔離，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法提供接地電位上升保護的情況下也很有用。

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什么是變壓器操作？

雙繞組隔離變壓器是電源調節應用的有用構建模塊。它本身不是一種功率調節器，但它是抑制共模噪聲的最有效器件之一。

隔離變壓器對衰減差模噪聲的影響很小，特別是在較低頻率下，因為它們被設計為工頻下的“通過”器件。

當與合適的接地或屏蔽耦合時，隔離變壓器可以有效地隔離高頻共模噪聲，并防止該噪聲通過電源或接地系統傳播到下游設備。

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體應如圖所示在單個點上粘合在一起。

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

隔離變壓器具有其他功率調節特性，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。

通過次級側的中性-接地鍵合建立穩定的接地參考。

現在考慮由雷電活動或開關浪涌的直接和間接（誘導）影響引入電源線的高電壓、高電流瞬態。

如果這些瞬變是差模，這意味著它們相對于中性線被感應到一條線上，那么隔離變壓器將有效地通過這些瞬變，幾乎沒有衰減。這是因為隔離變壓器設計為在差分模式下“通過”功率頻率，而雷電瞬態構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，這完全在大多數隔離變壓器的通帶內。

另一方面，如果這些信號是共模，那么只要峰值電壓不超過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，防止這種浪涌。在某些情況下，直接撞擊設施入口點附近的架空低壓供電產生的峰值電壓幅度可能超過1：1隔離變壓器的絕緣額定值，從而導致閃絡和下游設備的潛在損壞。

設備的適用性

工業電能質量設備可靠性問題的最常見原因通常是差模電壓瞬變。電子設備比共模更容易受到差模脈沖的影響。

請注意，盡管大多數雷電脈沖在耦合點是共模，但由于中性點接地鍵合的存在，這些雷電脈沖在服務入口處轉換為差模。因此，隔離變壓器在抑制最主要的瞬變類型方面無效。

對于敏感設備，更有效的瞬態保護器件是帶有低通串聯濾波器的SPD，它提供有效的共模和差模瞬態和噪聲保護。

隔離變壓器與SPD

總之，隔離變壓器和SPD與低通濾波器相結合提供的保護存在重疊。但是，由于整體性能，尺寸，重量和成本，SPD更適合大多數行業保護應用。更小、更輕的SPD為差模瞬變提供了卓越的保護，并為估計85%至90%的行業噪聲問題提供了足夠的保護。這使其成為大多數安裝人員保護敏感電子工業設備（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具有電氣噪聲接地或需要隔離的站點的最佳解決方案。但是，可能仍需要添加SPD濾波器以提供有效的差模瞬態保護。

審核編輯：湯梓紅