隔離變壓器和控制變壓器及信號(hào)隔離器與信號(hào)隔離安全柵的定義

第一部分

隔離變壓器和控制變壓器

一、兩者的定義

控制變壓器是根據(jù)電器設(shè)備需要的電壓和電流高低,把它們控制在一個(gè)需要的使用范圍之內(nèi)。

控制變壓器與普通變壓器的區(qū)別：普通變壓器主要是改變電壓，控制變壓器是傳遞信號(hào)的。

隔離變壓器是指輸入繞組與輸出繞組帶電氣隔離的變壓器，隔離變壓器用以避免偶然同時(shí)觸及帶電體，變壓器的隔離是隔離原副邊繞線圈各自的電流。

隔離變壓器一般（但并非全部）是指1：1的變壓器。由于次級(jí)線圈不和大地相連，次級(jí)任一根線與大地之間沒(méi)有電位差（即兩根線無(wú)零、火之分，任意一根對(duì)人體都不會(huì)形成閉合回路），使用安全。常用作維修電源。

二、兩者的區(qū)別

（一）、用途不同

控制變壓器是作為電氣控制回路的供電電源使用的，目的是為了滿足不同用電電氣元件的電壓需求。

隔離變壓器的作用：

1、將變壓器兩端不同電壓或要求的需要傳送的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)隔離變壓器隔離傳送，使該變壓器兩端不同的電壓不會(huì)相互干擾或影響，例如某些可控硅或IGBT電路的驅(qū)動(dòng)線圈；

2、需要不同阻抗匹配的，如某些音響功率放大器；

3、為了人身安全，如行燈變壓器。

（二）、作用不同

控制變壓器是為電氣設(shè)備運(yùn)行中為控制系統(tǒng)提供電源的，側(cè)重于供電。

隔離變壓器是為防止用電設(shè)備受電源的諧波干擾，實(shí)際它是個(gè)性能較差的濾波器。一般控制變壓器輸出電壓有6.3V、12V、24V、36V、50V、110V、220V等，為降低成本，有些控制變壓器只輸出單一低電壓，或三到五個(gè)電壓；而隔離變壓器一般地說(shuō)變壓比是1:1，兩類變壓器功能不同，因而無(wú)法通用。

三、兩者的聯(lián)系

比如在一個(gè)進(jìn)口行車電氣回路中，所有繼電器接觸器等電氣都是220伏的，電源輸入是3相4線的，本來(lái)可以直接利用零線組成控制回路的。但是這個(gè)行車有操控手柄，電氣設(shè)計(jì)人員就利用了一個(gè)隔離變壓器，次級(jí)作為電氣控制回路的電源，由于這個(gè)次級(jí)回路沒(méi)有接地端，即使人接觸了這220伏的控制電壓的其中一點(diǎn)也不會(huì)觸電，所以這個(gè)變壓器既是控制變壓器，也是隔離變壓器。

在這里我們也可以看出，一個(gè)變壓器名稱的定義也是由變壓器本身的用途決定的，如：起隔離作用的叫隔離變壓器!

第二部分

信號(hào)隔離器與信號(hào)隔離安全柵

一、兩者的定義

信號(hào)隔離器：一般指弱電系統(tǒng)中的信號(hào)隔離器，既保護(hù)下級(jí)信號(hào)系統(tǒng)不受上級(jí)系統(tǒng)影響和干擾。

信號(hào)隔離安全柵：接在本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路之間。將供給本質(zhì)安全電路的電壓或電流限制在一定安全范圍內(nèi)的裝置。

安全柵是一種統(tǒng)稱，分為齊納式安全柵和隔離式安全柵，隔離式安全柵簡(jiǎn)稱隔離柵。

二、兩者的工作原理

1、信號(hào)隔離器工作原理

首先將變送器或儀表的信號(hào)，通過(guò)半導(dǎo)體器件調(diào)制變換，然后通過(guò)光感或磁感器件進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，然后再進(jìn)行解調(diào)變換回隔離前原信號(hào)，同時(shí)對(duì)隔離后信號(hào)的供電電源進(jìn)行隔離處理,保證變換后的信號(hào)、電源、地之間絕對(duì)獨(dú)立。

2、齊納式安全柵的工作原理

安全柵的主要功能就是限制安全場(chǎng)所的危險(xiǎn)能量進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所，及限制送往危險(xiǎn)場(chǎng)所的電壓和電流。齊納管Z用于限制電壓，當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時(shí)，齊納管導(dǎo)通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻R用于限制電流，當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。 保險(xiǎn)絲F的作用是防止因齊納管被長(zhǎng)時(shí)間流過(guò)的大電流燒斷而導(dǎo)致回路限壓失效。當(dāng)超過(guò)安全限壓值的電壓加在回路上時(shí)，齊納管導(dǎo)通，如果沒(méi)有保險(xiǎn)絲，流經(jīng)齊納管的電流將無(wú)限上升，最終燒斷齊納管，使回路失去限壓。為確保回路限壓安全，保險(xiǎn)絲的熔斷速度要比齊納管可能被燒斷的速度快十倍。

3、隔離式信號(hào)隔離安全柵的工作原理

與齊納安全柵相比，隔離式安全柵除具有限壓與限流的作用之外，還帶有電流隔離的功能。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號(hào)處理單元三部分組成，回路限能單元為安全柵的核心部分。此外，輔助有用于驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)儀表的回路供電電路和用于儀表信號(hào)采集的檢測(cè)電路。信號(hào)處理單元?jiǎng)t根據(jù)安全柵的功能要求進(jìn)行信號(hào)處理。

三、兩者的功能及優(yōu)點(diǎn)

1、信號(hào)隔離器功能

（1）保護(hù)下級(jí)的控制回路；

（2）消弱環(huán)境噪聲對(duì)測(cè)試電路的影響；

（3）抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對(duì)設(shè)備的干擾；同時(shí)對(duì)下級(jí)設(shè)備具有限壓、額流的功能是變送器、儀表、變頻器、電磁閥、PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實(shí)防護(hù)。

2、隔離式安全柵

采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比，雖然價(jià)格較貴，但它性能上的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來(lái)了更大的受益。

（1）由于采用了三方隔離方式，因此無(wú)需系統(tǒng)接地線路，給設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)極大方便。

（2）對(duì)危險(xiǎn)區(qū)的儀表要求大幅度降低，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需采用隔離式的儀表。

（3）由于信號(hào)線路無(wú)需共地，使得檢測(cè)和控制回路信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾能力大大增強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

（4）隔離式安全柵具備更強(qiáng)的輸入信號(hào)處理能力，能夠接受并處理熱電偶、熱電阻、頻率等信號(hào)，這是齊納式安全柵所無(wú)法做到的。

（5）隔離式安全柵可輸出兩路相互隔離的信號(hào)，以提供給使用同一信號(hào)源的兩臺(tái)設(shè)備使用，并保證兩設(shè)備信號(hào)不互相干擾，同時(shí)提高所連接設(shè)備相互之間的電氣安全絕緣性能。

因此，對(duì)比齊納式和隔離式安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來(lái)考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。