划重点！什么是隔离变压器？原理和作用是什么？

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隔离变压器（Isolation transformer）是指输入绕组与输出绕组带电气隔离的变压器，隔离变压器用以避免偶然同时触及带电体，变压器的隔离是隔离原副边绕线圈各自的电流。早期为欧洲国家用在电力行业，广泛用于电子工业或工矿企业、机床和机械设备中一般电路的控制电源、安全照明及指示灯的电源。一次侧、二次侧绕组间有较高绝缘强度以隔离不同电位抑制共模干扰的专用变压器。隔离变压器的变比通常是1：1。

隔离变压器工作原理

隔离变压器在交流电源线（主电源）与用电设备之间提供电隔离。这意味着两个绕组之间没有直流路径。它们主要用于三个用途：

➤将次级绕组与地面（接地）隔离；

➤提供线路（主）电压的升降操作；

➤减少从初级绕组传输到次级绕组的线路噪声，反之亦然；

隔离变压器首先是变压器，它们具有变压器的共同特征（图 1）。初级和次级绕组缠绕在一个共用的铁磁芯上。

在图中，初级绕组绕铁磁芯 NP 匝，次级绕组绕 NS 匝。初级电压 (VP) 和次级电压 (VS) 之间的关系如公式 1 所示：

如果初级绕组的匝数多于次级绕组，则次级绕组上的电压将低于初级绕组上的电压。这是一个降压配置。如果初级绕组的匝数少于次级绕组，则次级绕组上的电压将高于初级绕组上的电压，从而导致升压配置。大多数隔离变压器的初级和次级绕组匝数相同，因此初级和次级电压也相同。

变压器中的能量是守恒的，因此，如果我们忽略损耗，则 VP 与初级电流 (IP) 的乘积将等于 VS 与次级电流 (IS) 的乘积。变压器的额定功率由初级绕组的 RMS 电压乘以 RMS 初级电流的乘积来确定。这是“视在功率”，度量单位为伏安或 VA。

原理图上的点是定相点，表示初级和次级电流方向。如图所示，流入绕组初级点侧的电流会导致次级电流从绕组次级点侧流出。如果绕组要串联或并联放置，这一点很重要。不遵循绕组的定相可能会导致错误。

法拉第屏蔽是一种静电屏蔽，可减小初级绕组与次级绕组之间的电容，并且通常接地。该屏蔽可降低通过变压器的共模噪声和瞬变的幅度。

隔离变压器中的初级和次级绕组高度绝缘，以最大程度地减少彼此之间的直接电导。绝缘效果的衡量标准是漏电电流。大多数隔离变压器也使用高电势或耐压测试仪进行测试。当检查漏电电流时，这些仪器会在绝缘两端施加高电压。

图 1：一款简单电源变压器的原理图，该变压器由共用铁磁芯上的一个 NP 匝初级绕组和一个 NS 匝次级绕组组成。

隔离变压器与普通变压器的区别

普通变压器（包含非隔离变压器）的首要任务是改变电压，分为降压变压器和升压变压器，原副边线圈匝数不相等。隔离并不是它主要的任务，有的变压器原副边并不隔离，比如自耦变压器就是典型。

隔离变压器的首要任务是将原副边绕组进行电绝缘隔离，因此对它的最基本要求是保证原副边绝缘性能。而变压并不是它的首要任务，多数的隔离变压器并不进行变压，即原副边绕组匝数相等。比如晶闸管直流调速系统中为了防止主电路高压侵入脉冲数控装置而使用的脉冲变压器也是典型。

隔离变压器特别之处：

➤初级接地，次级不接地；

➤初次级线包间还有隔离层!此隔离层与初级接地端相接即隔离层接地.所以次级端与电网及静电场都隔离!

因次级不接地，输出端与地不构成回路,当人体单端接触输出时不会触电.而且因有静电隔离，在次级工作中就避免了静电干扰和静电击穿发生!

隔离变压器俗称安全变压器，它一般用于隔离市网电的杂质和维护设备等之用。隔离变压器的原理和普通变压器的原理是一样的。都是利用电磁感应原理。隔离变压器一般是指1：1的变压器。由于次级不和地相连。次级任一根线与地之间没有电位差。使用安全，常用作维修电源。

隔离变压器也不全是1：1变压器，控制变压器和电子管设备的电源也是隔离变压器。如电子管扩音机，电子管收音机和示波器和车床控制变压器等电源都是隔离变压器。如为了安全维修彩电常用1比1的离变压器。由于次级不和地相连。次级任一根线与地之间没有电位差。

图 2：左边是隔离变压器隔离变压器的输入和输出是独立的，它们之间是分开的，并没有公共线，隔离变压器的优势就在于：隔离变压器对地是绝缘的，使用起来更安全。

图 3：供给居民家的电线一根是相线一根是零线，也就是中性线，由于中性线是接地的，所以它会和大地同电位，当人体接触大地的同时，在触及相线就会使电流通过人体，和大地构成回路造成触电危害。

典型的隔离变压器应用

隔离变压器的最常见应用是将设备与交流线路接地隔离。为了说明这样做的必要性，我们以开关模式电源 (SMPS) 为例。典型的线路供电型 SMPS 存在若干安全相关问题（图 4）。

这是一个采用反激式拓扑结构的线路供电型电源。该电路的初级侧以黄色突出显示，对线路（电源）输入进行全波整流并将其应用于初级轨。这意味着若使用 120 伏线路，高压轨和低压轨之间出现的电压电平约为 170 伏，若使用 240 伏线路，该值约为 340 伏。此整流线路电压将存储于初级储能电容器 C2 中。

请注意，该电源的初级和次级区段会采用反激式变压器 L2 和光隔离耦合器 Q4 进行电隔离。次级区段在负极 (-) 输出端接地，初级区段不接地。若使用接地输入仪器（如示波器）进行故障排除，这种接地方式便有问题。将示波器探头的接地连接端与电源初级侧的元件连接可能会导致短路，而且还会损坏主要元件和示波器。

电源中的低压初级轨连接到交流线路零线。虽然零线在进线口处接地，但当零线到达 SMPS 输入时，可能比接地电压高几伏，这使其成为示波器探头接地的不安全连接点。

隔离变压器主要用于对 SMPS 的初级区段进行电气隔离。一经隔离，便可与初级电路中任意部分的探头接地端连接。这样一来，无论地线夹连接到哪一个点，都会把接地基准放在此处，从而消除了初级电路发生短路的可能性。

当多个设备（每个设备具有自己的接地返回路径）连接在一起时，这种相同的接地隔离能力使得隔离变压器对于诊断和纠正接地回路非常有用。

变压器允许隔离接地，以查看哪些设备是接地漏电电流的来源。隔离变压器还可以减少从线路传输到所连接设备或从设备传回线路的高频噪声。这是由于变压器的串联电感和接地的法拉第屏蔽，后者减少了变压器两端的电容耦合。

图 4：SMPS 原理图显示参考接地和未参考接地的电路区域。

隔离变压器功率

变压器铁心磁通和施加的电压有关。在电流中励磁电流不会随着负载的增加而增加。虽然负载增加铁心不会饱和，将使线圈的电阻损耗增加，超过额定容量由于线圈产生的热量不能及时的散出，线圈会损坏假如你用的线圈是由超导材料组成，电流增大不会引起发热，但变压器内部还有漏磁引起的阻抗，但电流增大，输出电压会下降，电流越大，输出电压越低，所以变压器输出功率不可能是无限的。假如你又说了，变压器没有阻抗，那么当变压器流过电流时会产生特别大电动力，很容易使变压器线圈损坏，虽然你有了一台功率无限的变压器但不能用。只能这样说，随着超导材料和铁心材料的发展，相同体积或重量的变压器输出功率会增大，但不是无限大!