В чем заключается защитное действие разделительного трансформатора

Разделительным трансформатором (РТ) называется устройство, предназначенное для выполнения гальванической развязки между цепями электроустановки и питающей сетью.

Разделение электрических цепей применяется как защитная мера от поражения человека электротоком при прямом и косвенном прикосновении. Электрические цепи, питающиеся напряжением от вторичных обмоток разделительных трансформаторов, работают в системе IT с изолированной от земли нейтралью.

Особенностью таких систем является то, что при замыкании одного из полюсов питания на землю не происходит короткого замыкания. В системе электроснабжения при этом не возникает аварийных сверхтоков, и она продолжает функционировать как система TN – C.

Прямое или косвенное прикосновение в сети с изолированной от земли нейтралью не приводит к поражению человека электрическим током, поскольку отсутствует разность потенциалов (напряжение) между питающими проводами и землёй.

Системы IT имели повсеместное распространение до середины прошлого века, когда началась эпоха масштабного крупнопанельного домостроения с применением железобетонных конструкций. С этого периода нейтральная точка обмоток 0,4 кВ трансформаторов на подстанциях заземляется.

Изолированная нейтраль применяется только в особых случаях, когда необходимо повысить уровень безопасности электрических цепей. Примерами объектов, где в целях безопасности используется система IT, являются:

судовое электрооборудование и электросети морских платформ;
горные и подземные разработки;
некоторые медицинские объекты;
отдельные помещения с повышенной степенью опасности поражения электрическим током, а также цепи питания низковольтного электрооборудования.

На судах и морских платформах задача организации электроснабжения решается просто, так как электропитание там осуществляется от автономных источников.

Что касается остальных вышеперечисленных объектов, то для перехода в режим питания с изолированной от земли нейтралью, в их цепях требуется применение однофазных или трёхфазных разделительных трансформаторов.

ТИПЫ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Не существует принципиальной конструктивной разницы между силовыми трансформаторами напряжением до 1000 вольт общего назначения и трансформаторами, применяемыми для разделения электрических цепей, то есть, разделительными.

ГОСТ 30030-93 не предъявляет к разделительным трансформаторным устройствам особых конструктивных требований, которым не удовлетворял бы обычный силовой трансформатор. Так, наличие не менее чем двойной изоляции между электрическими цепями первичной и вторичной обмоток присутствует в любом трансформаторе, а не только в разделительном.

Таким образом, разница заключена только в функциональном назначении устройств.

Разделительные трансформаторы могут быть понижающими, повышающими, а также имеющими коэффициент трансформации 1. Наиболее часто встречаются разделительные устройства этого типа, преобразующие напряжение без изменения его величины, например 220/220 В, 380/380 В.

Изменение уровня напряжения в процессе разделительной трансформации осуществляется с целью обеспечить питанием электроприборы, требующие других номиналов напряжения, отличных от сетевого.

Преобразователи напряжения, служащие в качестве источников питания цепей сверхнизкого напряжения классифицируются ГОСТ как безопасные разделительные трансформаторы. Сверхнизким считается электрическое напряжение, уровень которого не превышает 50 вольт.

Такие источники напряжения могут использоваться для подключения следующих устройств:

ламп переносного типа;
низковольтного ручного электроинструмента и аппаратуры;
детских электрифицированных игрушек.

МЕДИЦИНСКИЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Отдельную категорию приборов представляют разделительные медицинские трансформаторы. Применение этих устройств обусловлено особыми требованиями, предъявляемыми к организации цепей электропитания отдельных медицинских учреждений.

Помещения медицинских учреждений разделены на несколько групп по признакам опасности нарушения режима электропитания и общей электробезопасности.

В частности, помещения, относящиеся к группе 2 (операционные и реанимационные отделения, а также другие помещения, имеющие системы жизнеобеспечения) требуют обязательного применения электрических цепей питания с изолированной от земли нейтралью. Выполнение этого требования достигается путём применения специализированных медицинских трансформаторов.

Это объясняется малой величиной токов утечки на землю, возникающих в сетях IT при однофазных замыканиях на землю. Проблема обнаружения повреждений такого рода в сетях с изолированной от земли нейтралью и стала причиной отказа от массового их применения.

При замыкании на землю одной из фаз режим работы оборудования практически не изменяется, уровень напряжения остаётся в норме, поэтому электросеть может длительно находиться в таком состоянии. Однако прикосновение к частям находящимся под напряжением как прямое, так и косвенное перестаёт при этом быть безопасным.

Применение же сложной высокочувствительной автоматики, к которой относятся системы контроля изоляции цепей электроснабжения для массового потребителя практически невозможно.

Кроме этого, сложность применения систем электроснабжения IT заключается в необходимости постройки заземляющего устройства на стороне потребителя. Корпуса оборудования в случае применения IT должны быть соединены с землёй.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Установка разделительных трансформаторов на объектах, где должно быть организовано электропитание с изолированной от земли нейтралью может производиться в следующих местах:

непосредственно в вводно-распределительном устройстве или на главном распределительном щите напряжения в зависимости от характера объекта;
в этажных щитовых комнатах при их наличии;
в коридорных нишах при наличии необходимых условий для вентиляции;
непосредственно в помещениях операционных больничных комплексов.

Размещение разделительных трансформаторных устройств в шкафах ВРУ или на ГРЩ нежелательно для медицинских учреждений, поскольку ГОСТ 50571.28 предписывает их расположение в непосредственной близости к медицинскому помещению с питаемой аппаратурой.

Выбор конкретной схемы подключения цепей РТ зависит от различных факторов, в числе которых:

архитектурные особенности объекта и возможности для размещения оборудования;
электрическая схема питания объекта, с учётом возможностей резервирования источника электрического питания;
фактическое расстояние от РТ до конечных потребителей;
особенности питаемой аппаратуры в частности наличие собственного автономного питания от встроенных аккумуляторов.

Монтаж разводки электропитания в системе IT выполняется проводами и кабелями без экранирующей оплётки. Заземление, используемое потребителями электропитания с изолированной нейтралью, не должно быть связано с рабочими или защитными нулевыми проводами внешней схемы электроснабжения.

Трансформаторные устройства для разделения электропитания могут применяться к отдельным потребителям в помещениях с повышенным уровнем опасности, либо к группе таких потребителей. Примером может служить предусмотренная ПУЭ возможность такого питания штепсельных розеток в ванных комнатах жилых домов и квартир.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Разделительный трансформатор – это устройство, назначение которого для так называемого гальванического разделения потребителей электроэнергии и питающей их электрической сети, для чего отсутствуют во вторичных цепях электрические связи с землей или с источниками напряжения, выполненными в виде глухозаземленной или эффективно заземленной нейтрали на трансформаторных подстанциях.

В чем заключается защитное действие разделительного трансформатора, принцип работы

Устройство и принцип работы разделительного трансформатора ничем принципиально не отличается от принципа работы трансформатора; устройством осуществляется такое же преобразование электроэнергии.

На общем магнитопроводе устройства размещены две обмотки из одного и того же изолированного провода с одинаковыми намоточными характеристиками. Электрическая мощность синусоидальной гармоники пропускается через первичную обмотку, на основе законов электромагнитной индукции преобразуется во вторичной. Вектор напряжения в выходных цепях вторичной обмотки повторяет полностью параметры первичного. Конечно, если учесть классы точности метрологических измерений, то определенные погрешности по величине и углам существуют. Однако, это чистая теория; при эксплуатации погрешности не учитываются.

Основной задачей изолирующего трансформатора является повышение электробезопасности за счет того, что его вторичные цепи не имеют электрической связи с землей, а значит — и с заземленной нейтралью трансформаторной подстанции – источником напряжения.

В этом случае возникновение электрического пробоя на корпус не вызывает перегрузок по току, а сам прибор остается в рабочем состоянии. При случайном прикосновении человека к части устройства, аварийно находящегося под напряжением, ток утечки не превысит жизненно опасного порога и трагедии не случится.

Исходя из назначения, разделительный трансформатор применяется во всех пространствах, входящих в группу высокой опасности. В первую очередь его используют для установки в бассейнах, саунах, ванных комнатах и помещениях, где размещены металлоизделия с неустойчивым заземлением.

Действующие нормативы и правила безопасности в России и Европе также предписывают устанавливать их в особо опасных пространствах, где присутствует мелкозернистая токопроводящая пыль, имеются стены и полы из металла, а также в подземных сооружениях, укомплектованных местным освещением, автоматикой и сигнализацией.

Поскольку вторичная электрическая цепь распределителя не связана с землей, к нему подключают оборудование, которое также не соединяется с землей. В зависимости от показателей мощности и назначения, к однофазным понижающим разделительным трансформаторам подсоединяют электроинструменты, полупроводниковые преобразователи станков и лифтов, а также другую аппаратуру. См. Трансформатор разделительный 220/220 В

Трехфазные агрегаты чаще всего используют для питания и локальной защиты систем управления и мобильных комплексов, вычислительной техники и оборудования, задействованного в медицине, химической, машиностроительной, горнодобывающей и железнодорожной промышленности.

В числе главных преимуществ применения разделительного трансформатора можно отметить:

обеспечение безопасности людей;
увеличение срока эксплуатации оборудования;
возможность монтажа во встроенные подстанции;
фильтрация высокочастотных гармоник;
уменьшение замыкающих токов;
малошумная эксплуатация;
стойкость к воздействию влажности, грязи, плесени;
минимальные затраты на обслуживание.

Важным достоинством является то, что подключение разделительного трансформатора полностью соответствует требованиям пожарной и экологической безопасности.

Условия подключения и эксплуатации разделительных трансформаторов

Оборудование, соответствующее стандартам ГОСТ 15543.1 и ГОСТ 15150, предназначено для эксплуатации в условиях умеренного и холодного климата. В зависимости от типа корпуса и назначения, его можно монтировать в закрытых пространствах с естественным воздухообменом и без искусственной регуляции внутреннего микроклимата, а также на открытом воздухе под навесом или в сухом неотапливаемом помещении, где имеется свободный доступ внешнего воздуха.

Для разных категорий установок определены соответствующие температурные условия: для стандартных агрегатов от -25ºС до +40ºС, для морозостойких приборов – от -60ºС до +40ºС. Для эффективного отведения тепла, выделяемого при работе разделительного трансформатора и обеспечения естественного охлаждения его следует устанавливать на раму или на колеса.

Во избежание механического напряжения все шины и провода должны быть закреплены. Расстояние от обмоток разделительного трансформатора до стены или другой заземленной конструкции должно составлять 300 мм. Работы по профилактическому обслуживанию распределителей напряжения проводятся два раза в год. Они включают в себя операции по очищению обмоток, системы магнитопровода и охлаждающих каналов от грязи, пыли и посторонних частиц.

Кроме того, в ходе сервисного обслуживания обязательно проводится тестирование надежности болтовых соединений, для чего используются динамометрические ключи и влажное очищение обмоток губкой, смоченной в растворителе или спиртовом растворе. Объемы и периодичность каждого вида операций напрямую зависят от условий эксплуатации. Также время от времени рекомендуется производить визуальный осмотр аппаратуры.

Разделительный трансформатор («РТ») представляет собой прибор, предназначенный для преобразования переменного тока и напряжения. Он использует на входе и выходе идентичное напряжение. Применение подобных агрегатов повышает безопасность, так как во вторичных цепях отсутствуют электрические связи с источником напряжения или землей.

Устройство

Чтобы понять, что такое трансформатор разделительный, необходимо вникнуть в принципы работы аппарата. Если человек случайно прикоснется к такому прибору, удара током не последует. Разделительный понижающий трансформатор не имеет сообщение с землей. Безопасность эксплуатации обеспечивается благодаря автономной работе обмоток. Каждая катушка разделена и не соприкасается с другой обмоткой, не зависимо от мощности. Прикасаться к контурам при эксплуатации категорически запрещается. Если человек одновременно дотронется до них и к железным проводникам, последует удар током.

Сегодня в продаже представлены разделительные трансформаторы 220/220В, 380/380В. Они понижают напряжение для питания приборов постоянным током до 120 В, а переменным – до 50 В. Минимальное напряжение в сети при этом будет 24 В.

В устройство разделительных трансформаторов положен принцип работы, который связан с возникновением гальванической развязки низкого напряжения. Чтобы этого добиться, обмотки усиливают двойной или тройной электроизоляцией. Индуцирование электроэнергии, полученной при прохождении через обмотки тока, происходит во второй катушке.

Назначение агрегата заключается помимо всего прочего в устранении перепадов напряжения в сети. Он способен защитить бытовую технику, промышленное оборудование от поломки, а человека – от удара током.

Предназначение

Разделительный трехфазный или однофазный аппарат применяется с целью минимизировать риски в процессе эксплуатации электрооборудования. Существует три основных направления, для которых применяется представленный прибор:

Исключает поражение током при попадании на работающий инструмент брызг воды. Для этого катушки имеют усиленную изоляцию. Ручной электрический инструмент изготавливается по этому принципу.
Для техники с металлическим корпусом или режущего оборудования (дрель, болгарка и т. д.).
Между первичной и вторичной обмоткой может идти заземленный контур. Она предотвращает появление между цепями переменного тока емкостные связи.

Благодаря перечисленным качествам применение трехфазных или однофазных трансформаторов разделительного типа рекомендуется применять как в бытовых целях, так и на производстве. Оно способно снизить риск мастеров в процессе эксплуатации электрооборудования. Подобные агрегаты применяются в банях, ваннах, громкоговорителях, а также прочих условиях повышенной опасности поражения током. В промышленности различные станки, машины работают на электричестве, которое генерирует разделительный трансформатор.

Производители бытовой техники рекомендуют устанавливать УЗО перед подключением аппаратуры в сеть. Это позволяет выполнить требования безопасности ее эксплуатации.

Зачем применять дополнительную защиту?

Продемонстрировать важность применения такого устройства, как разделительный трансформатор можно на простом примере. Если в ванной комнате, сауне или бане установлена розетка без гальванической развязки, попадание в нее воды приведет к короткому замыканию. Произойдет разрушение изоляции. Напряжение произведет разрушительное действие на стену и незаземленные соседние объекты.

При наличии в электросхеме защитного устройства позволяет сделать такое воздействие напряжения минимальным даже при разрушении изоляции. Если же материал не будет пробит вообще, воздействия тока на окружающие точку питания предметы вовсе не будет.

Поэтому во влажных помещениях, а также при работе электроинструмента рекомендуется устанавливать защитные установки. В некоторых случаях производители даже не будут давать гарантию на эксплуатацию оборудования, если подобные агрегаты не будут включены в схему подключения к сети.

Разновидности

Сегодня применяется несколько основных разновидностей аппаратов, повышающих безопасность эксплуатации бытовой техники и объектов основных фондов предприятия. Выделяют следующие типы:

Трансформатор тока. Его первичная обмотка подключается к источнику электроэнергии, а вторичная – к счетчику или другому измерительному прибору. Его применяют в измерительных или релейных цепях.
Пик-трансформатор. Преобразует синусоидальное напряжение. Чаще всего эксплуатируется в аппаратах с оцифровкой.
Импульсные. Получает и преобразует полученный сигнал, а затем передает прямоугольный импульс. Предотвращает появление высокочастотных помех.
Автоматический. Применяется принцип соединения первичной и вторичной обмотки в одну, что позволяет образовывать не только магнитную, но и электрическую связь.
Силовой. В конструкции есть две или больше обмоток, которые преобразуют в процессе электромагнитной индукции одну систему напряжения в другую.
Портативный. Используется для уличного и тоннельного переносного освещения. Он имеет компактные габариты. Аппарат также применяют на открытой местности или при экстремальных рабочих условиях.

Разделительные трансформаторы могут быть узкоспециализированными. Для больниц, например, применяют особые агрегаты. Они отвечают за обеспечение электричеством таких важных объектов, как реанимация, операционная и стационарные отделения. Разделяющие материалы препятствуют возникновению связи развязки с фазой и заземлением. Это позволяет предупредить поражение током медицинский персонал, пациентов.

В бытовых целях применяют агрегаты как однофазные, так и трехфазные. Чаще всего его применяют для котлов, электрического теплого пола и т. д.

Подключение к котлу

Чтобы подключить разделительный трансформатор к котлу, необходимо отключить питание в сети. В процессе монтажа требуется произвести развязку гальванической цепи. Для этого потребуется аппарат 380/380В. Техника, предохраняющая котел от аварийной ситуации, должна иметь максимальный порог напряжения на уровне не менее 10-15%, сравнительно с котлом.

После этого можно приступать к подключению устройств. Сразу же необходимо разъединить питание по линии фазы для соединения с нулевым проводом. Для этого используют отключающее устройство. Разделительный трансформатор и котел тестируются при повторном нагреве. Предварительно следует дождаться полного остывания системы.

Как сделать аппарат самому?

Изготовить маломощную конструкцию возможно самостоятельно. Для этого необходимо разместить две полуобмотки на идентичных каркасах. Каждая катушка разделяется на две равные части.

Работать оборудование будет от сети 220В. Последовательно требуется соединить две полуобмотки. Необходимо снять напряжение с точек на вторичной катушке. На холостом ходу оно должно уменьшиться до уровня 216 В. Каркас может быть при этом корпусным.

Чтобы проверить работу аппарата, необходимо подсоединить обычную лампу к контактам. Лучше выполнить подключение к сети 36 В. Можно также встроить в механизм дроссель или стабилизатор.

Модель должна быть небольшая. Это облегчит процесс ее создания. Создавать представленное оборудование самостоятельно позволяется только тем мастерам, которые имеют некоторый опыт работы с электрикой.

Применение в различных сферах деятельности аппаратуры, способной увеличить безопасность эксплуатации различных электрических устройств, инструментов и машин, крайне необходимо. Это позволяет в полном объеме выполнять общепринятые правила охраны труда, пожарной безопасности.