ایزولاسیون الکتریکی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
ترانسفورماتور رایج‌ترین مثال برای ایزولاسیون الکتریکی است.
opto-isolator, (ایزولاسیون نوری) یک روش بسیار پرکاربرد در ایزولاسیون مدارهای دیجیتال است.
Optoisolator topologies both.svg

ایزولاسیون الکتریکی برای جلوگیری از عبور جریان مستقیم بین قسمت‌های عملکردی مختلف یک سیستم الکتریکی ضروری است.[۱] انرژی یا اطلاعات می‌توانند به روش‌های دیگری مانند خازنی، القایی، الکترومغناطیسی یا به کمک‌های روش‌های دیگری مانند نور، صوت یا مکانیکی بین قسمت‌های مختلف یک سیستم الکتریکی رد و بدل شوند.

ایزولاسیون الکتریکی زمانی کاربرد دارد که دو یا چند مدار الکتریکی باید با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، اما آنها در سطح ولتاژهای متفاوتی با یکدیگر کار می‌کنند. این یک روش مؤثر برای از بین بردن حلقه زمین با جلوگیری از به وجود آمدن یک جریان ناخواسته بین قسمت‌های مختلف با هادی زمین مشترک است. همچنین از ایزولاسیون الکتریکی برای ایجاد ایمنی و جلوگیری از بسته شدن مدار توسط بدن یک فرد و عبور جریان از ان استفاده می‌شود. شوک الکتریکی

روش‌ها[ویرایش]

ترانسفورماتور[ویرایش]

ترانسفورماتور با شار مغناطیسی کوپل می‌شود. سیم پیچی اولیه و ثانویه ترانسفورماتورها به یکدیگر متصل نمی‌شوند. (در اتوترانسفورماتور یک رسانا اتصال بین سیم پیچ‌ها و غیره را فراهم می‌کند بنابراین اتو‌ترانسفورماتور ایزوله کننده نیست). ولتاژی بدون ریسک شکست الکتریکی (ولتاژ ایزولاسیون) در کیلوولت، که یک استاندارد صنعتی است، مشخص شده‌است. این امر ترانسداکت‌‌کننده نامیده می‌شود. در حالی که ترانسفورماتور معمولاً برای تغییر یک سطح ولتاژ استفاده می‌شود. در ترانسفورماتورهای ایزولاسیون که کاربردهای ایمنی دارد از نسبت ۱:۱ استفاده می‌شود.

اگر دو سیستم الکترونیکی یک زمین مشترک داشته باشند، از یکدیگر ایزولاسیون الکتریکی نشده‌اند. زمین مشترک به‌طور معمول و عمداً به قطب‌های عملکردی متصل نیست، اما ممکن است متصل شود به همین دلیل ترانسفورماتور جداساز منبع GND/قطب زمین نیست.

ایزوله‌کننده نوری (اپتوکوپلر)[ویرایش]

یک ایزوله کننده نوری اطلاعات را به کمک امواج نوری انتقال می‌دهد.. فرستنده (منبع نور) و گیرنده (گیرنده حساس به نور) به صورت الکتریکی به یکدیگر متصل نمی‌شوند؛ آنها به‌طور معمول در یک پوشش شفاف و عایق پلاستیکی قرار داده می‌شوند.

خازن[ویرایش]

خازن به جریان متناوب (AC) اجازه عبور می‌دهد اما جریان مستقیم (DC) را عبور نمی‌دهد؛ آنها به کمک یک سیگنال متناوب بین قسمتهای مختلف مدار که ولتاژهای متفاوتی دارند، کوپل می‌شوند. بسته به شرایط، یک خازن ممکن است دچار شکست الکتریکی و تبدیل به "اتصال کوتاه" شود. بنابرین مدار اصال الکتریکی پیدا کرده و ایزولاسیون از بین رفته و احتمال خطر جانی وجود خواهد داشت. بنابرین برای جداسازی خازنی و ایجاد ایمنی، از کلاس "Y" استفاده می‌شود.

اثر هال[ویرایش]

حسگر اثر هال اجازه می‌دهد تا یک سلف در یک شکاف مغناطیسی کوچک اطلاعات را انتقال دهد. بر خلاف اپتوکوپلرها آنها منبع نوری ندارند و با توجه به اساس کارشان نمی‌توانند سیگنال (DC) را منتقل کنند.

مغنامقاومت[ویرایش]

تزویج‌گرمغناطیسی از مغنامقاومت غول‌پیکر (به انگلیسی: giant magnetoresistance) (GMR) برای کوپل از AC به DC استفاده می‌کند.

رله[ویرایش]

رله طرف سیم‌پیچ مغناطیسی را از طرف تیغه‌های اتصال ایزوله می‌کند.

کاربردها[ویرایش]

اپتوکوپلرها برای ایجاد ایمنی و تجهیزات حفاظتی در بلوک‌های جدا از هم در شبکه برق یا در ولتاژهای بالا استفاده می‌شود. برای مثال قطعات قدرت نیم‌رسانای متصل به خط ولتاژ ممکن است تغییر توسط تزویج‌گرهای نوری (اپتوکوپلر) از مدارات ولتاژ-پایین راه‌اندازی شده که نیاز عایق‌سازی (ایزوله کردن) برای خط ولتاژ-بالا است.

ترانسفورماتور می‌تواند خروجی یک دستگاه نسبت به زمین شناور کند؛ و از ایجاد پتانسیل حلقه زمین جلوگیری کند. ترانس ایزولاسیون قدرت، ایمنی را در یک وسیله افزایش می‌دهد، بنابراین اگر فردی قسمتی از یک مدار را لمس کند جریان بین فرد و زمین بر قرار نمی‌شود. پریزهای برق که برای تغذیه خودتراش برقی در نظر گرفته شده اند ممکن است از ترانسفورماتور ایزوله برای جلوگیری از برق گرفتگی در صورتی که خودتراش در آب بیفتد، استفاده کنند.

منابع[ویرایش]

  1. John Huntington Show Networks and Control Systems: Formerly Control Systems for Live Entertainment 2012 شابک ‎۰۶۱۵۶۵۵۹۰۴, page 98

جستارهای وابسته[ویرایش]