Что такое гальваническая развязка
Две цепи гальванически изолированы, когда ток не может течь напрямую от одной к другой; энергия проходит только через магнитное поле. Для этого используется трансформатор с отдельными первичной и вторичной обмотками. Тогда выход можно будет привязать к земле по-новому, независимо от того, что делает сторона питания.
С точки зрения ИБП, есть два способа обеспечить изоляцию:
- Трансформаторный онлайн ИБП – Выходной трансформатор после инвертора предусмотрен в конструкции.
- Высокочастотный онлайн ИБП плюс изолирующий трансформатор – отдельный трансформатор, обычно на выходе, добавляемый к бестрансформаторному блоку.
Бестрансформаторный высокочастотный ИБП без дополнительного трансформатора обеспечивает no гальваническая развязка. Его входная и выходная нейтрали соединены, а статический байпас подключает нагрузку напрямую к сети.
Проблема 1: плохое заземление и плавающая нейтраль.
На многих промышленных объектах и в сетях развивающихся регионов нейтраль питания плохо привязана к земле или используется совместно с тяжелыми нагрузками в других частях сети. В результате получается напряжение между нейтралью и землей на оборудовании, иногда несколько вольт, иногда десятки вольт.
Контроллеры, инструменты, медицинские приборы и сетевое оборудование могут работать неправильно, показывать ошибки связи или отказываться запускаться при высоком напряжении между нейтралью и землей. Некоторые производители указывают максимальное значение в своих руководствах по установке.
Изолирующий трансформатор решает эту проблему локально. Его вторичным является отдельно производный источник: вы подключаете новую нейтраль к местной земле трансформатора, и напряжение между нейтралью и землей на нагрузке падает до низкого значения независимо от источника питания. Систему заземления на выходе также можно изменить, например, с входного устройства TT или IT на TN-S для нагрузки.
Проблема 2: электрический шум
Промышленные источники питания несут шум от приводов, сварочных аппаратов, контакторов и импульсных источников питания. Он проявляется в двух формах:
| Тип шума | Где он появляется | Эффект изолирующего трансформатора |
|---|---|---|
| Нормальный режим (линия-нейтраль) | Между токоведущими проводниками | Уменьшено за счет самой онлайн-конверсии |
| Синфазный (линия или нейтраль-земля) | Между проводниками и землей | Сильно ослаблены, особенно с электростатическим экраном между обмотками. |
С синфазным шумом сложнее бороться, и он вызывает необъяснимые сбросы и ошибки данных. Экранированный изолирующий трансформатор является одним из наиболее эффективных средств против него.
Проблема 3: нестабильные и генераторные сети
онлайн ИБП с двойным преобразованием уже отделяет выходное напряжение и частоту от входного. Трансформатор добавляет прочности сверху:
- Пики и скачки которые проходят через входной каскад, дополнительно демпфируются сопротивлением трансформатора.
- Сдвиги потенциала Земли во время сбоев в других местах сети не передаются в источник нагрузки.
- Расходные материалы для генераторов, которые часто имеют слабо привязанную нейтраль, могут иметь прочную местную связь нейтраль-земля на выходе ИБП.
Проблема 4: жесткие промышленные нагрузки
Двигатели, насосы, компрессоры и трансформаторы при запуске потребляют ток, в несколько раз превышающий рабочий. Трансформаторный ИБП с выходным трансформатором и более тяжелым силовым каскадом переносит эти скачки напряжения лучше, чем бестрансформаторный блок, который должен полагаться на ограничение тока инвертора и статический байпас.
Трансформатор также помогает:
- Устранение неисправности. Ток, достаточный для короткого замыкания на выходе, чтобы отключить правый автоматический выключатель.
- Несбалансированные нагрузки. В зависимости от расположения обмоток лучше переносятся однофазные нагрузки на трехфазном выходе.
- Компоненты постоянного тока. Трансформатор блокирует попадание постоянного тока на сторону нагрузки.
Куда поставить трансформатор
Позиция решает, что вы защищаете.
| Позиция | Что он изолирует | Следите за |
|---|---|---|
| Выход после инвертора (встроен в трансформаторные агрегаты) | Нагрузка от инвертора и шины постоянного тока | В режиме байпаса нагрузка может быть подключена к сети без изоляции. |
| Вывод после подключения обхода | Нагрузка как от инверторного, так и от байпасного пути | Трансформатор большего размера; его потери продолжаются все время |
| Обходная линия | Только обходной путь | Требуется, когда байпасный источник питания имеет другую систему заземления. |
| Вход | ИБП и нагрузка от сети | Помогает с заземлением и шумом, но не с тем, что создает сам ИБП. |
Если изоляция должна быть непрерывной, в том числе во время байпаса и сервисного байпаса, запросите однолинейную схему и проверьте, где каждый путь присоединяется к выходу.
Затраты и компромиссы
Изоляция не бесплатна:
- Эффективность. Трансформатор постоянно теряет энергию как в сердечнике, так и в обмотках.
- Размер и вес. Трансформаторы сетевой частоты имеют большой вес. Проверьте нагрузку и подъем пола.
- Натиск. При включении трансформатора возникает большой ток намагничивания. Выключатели и генераторы выше по течению должны это учитывать.
- Расходы. Больше меди и стали, чем в бестрансформаторном агрегате того же номинала.
Для ИТ-нагрузок в хорошо заземленном здании эти затраты редко бывают оправданы. Для заводов, перерабатывающих заводов, подстанций, объектов нефтегазовой отрасли, больниц с плохим снабжением и удаленных объектов со слабыми сетями они часто являются таковыми.
Как решить
Укажите изоляцию, если одно или несколько из них верно:
- Производитель оборудования устанавливает максимальное напряжение между нейтралью и землей, которое не может быть соблюдено на объекте.
- Плохое заземление на объекте, нейтраль плавает или система заземления питания не соответствует требованиям нагрузки.
- Имеются необъяснимые сбросы или ошибки связи, связанные с синфазным шумом.
- В нагрузку входят двигатели, компрессоры или трансформаторы с высоким пусковым током.
- Электрические спецификации явно требуют гальванической развязки.
Если это не применимо, бестрансформаторный высокочастотный онлайн ИБП обычно является более эффективным и компактным выбором. Подробнее читайте в нашем Трансформаторное и бестрансформаторное руководство.
Наши возможности
Our Промышленные серии на базе трансформатора X11, X31 и X33 включить выходной изолирующий трансформатор: однофазный 1–40 кВА, трехфазный вход/однофазный выход 6–120 кВА и трехфазный 10–800 кВА с выходным коэффициентом мощности 0,8 на трехфазных моделях. Для электронных нагрузок, где изоляция требуется лишь время от времени, наши Высокочастотные онлайн-серии H11, H31 и H33 (1–600 кВА, испытания CE на соответствие EN IEC 62040-1 и ЭМС) могут быть сопряжены с внешним изолирующим трансформатором.
Сопутствующие товары
- Промышленный трансформаторный ИБП
- Трехфазный промышленный ИБП, 10–800 кВА
- Трехфазный онлайн ИБП
- Однофазный онлайн ИБП
Отправьте вашу систему заземления, подробную информацию о поставках и список нагрузки через страница контактов и порекомендуем, где необходима изоляция и как ее обеспечить.