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        電子電氣設(shè)備的電路隔離技術(shù)及運用實踐推薦

        2021-06-29 02:08:02范賢達
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2021年17期
        關(guān)鍵詞:模擬信號數(shù)字電路電氣設(shè)備

        范賢達 黃 琛

        (國電南瑞科技股份有限公司配農(nóng)電分公司,江蘇 南京210000)

        1 概述

        對于電氣設(shè)備發(fā)展而言,全面實現(xiàn)了電路隔離技術(shù)的運用,有效的解決了傳統(tǒng)電路運行受到干擾的影響,無論電子電氣設(shè)備以哪種形態(tài)運行,都必須充分展現(xiàn)電路隔離技術(shù)的能力,實現(xiàn)干擾電路的快速阻斷,從而有效阻隔噪聲干擾,推動我國電路隔離技術(shù)水平的長遠發(fā)展。此外,通過電路隔離技術(shù)的應(yīng)用,展現(xiàn)出了良好的電氣元件自身優(yōu)越的性能,發(fā)揮出電子電氣設(shè)備的優(yōu)勢,滿足實際生產(chǎn)需求,同時也推動了我國電氣技術(shù)的發(fā)展。

        2 供電系統(tǒng)中的電路隔離技術(shù)

        2.1 交流供電隔離技術(shù)

        在供電系統(tǒng)中,電路隔離技術(shù)也發(fā)揮著重要作用,通過交流供電隔離技術(shù)的性能優(yōu)勢,能夠提高交流電網(wǎng)的完整運行,提高其抗干擾能力,避免受到雷擊、高頻電流以及諧波的干擾。通過電路隔離技術(shù)的合理運用,能夠?qū)⒔涣麟娋W(wǎng)運行時出現(xiàn)的噪聲進行快速隔離,從而發(fā)揮出良好的電路隔離效果。隔離變壓器在阻隔噪音工作中發(fā)揮著重要作用,由于隔離變壓器有繞組和變壓器的主要元件構(gòu)成,可以有效切斷正常運行中出現(xiàn)的高頻噪音,同時,還會在電容感應(yīng)的二次側(cè)變壓器傳輸過程中出現(xiàn)差模噪聲,從而產(chǎn)生電路阻隔效果,保障電子電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行。交流電網(wǎng)內(nèi)部也具有大量諧波,這些由高頻引起的噪音也會對電子設(shè)備造成一定的額影響,必須采取有效的意志措施,設(shè)置交流電源防干擾變壓器,才能更好的抑制電源噪聲的出現(xiàn)。

        2.2 直流供電隔離技術(shù)

        除了在交流電網(wǎng)中發(fā)揮重要的作用以外,電路隔離技術(shù)在直流供電系統(tǒng)中也能夠表現(xiàn)出良好的噪音隔離效果。當(dāng)直流電網(wǎng)供電運行時,一般會采用穩(wěn)定性偏強的電路隔離技術(shù),這樣可以在控制電子電氣設(shè)備電路隔離過程中,充分發(fā)揮出隔離變壓器的隔離作用,并且可以適當(dāng)?shù)倪x擇安裝留壓隔離器,提高隔離功能,降低干擾因素。當(dāng)控制裝置和電子電氣設(shè)備的子系統(tǒng)需要進行隔離開展時,一般會選擇兩種隔離方式,分別為使用交流側(cè)隔離變壓器進行隔離以及使用模擬電路隔離技術(shù),實現(xiàn)良好的互相隔離效果。

        3 電路隔離技術(shù)在數(shù)字電路中的運用

        3.1 電路隔離技術(shù)在脈沖變壓器中的作用

        目前,在我國電子電器設(shè)備的應(yīng)用中,電路隔離技術(shù)表現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果,通過電路隔離技術(shù)在脈沖變壓器中的應(yīng)用能夠明顯的表現(xiàn)出隔離優(yōu)勢,主要是由于脈沖變壓器作為先進的隔離設(shè)備,融入電路隔離技術(shù)能夠很大程度的體現(xiàn)出創(chuàng)新技術(shù)的優(yōu)勢。在進行脈沖變壓器的信號輸入時,便無法直接對直流分量起到隔離效果,而需要結(jié)合實際情況設(shè)置波頻率,才能發(fā)揮出干擾隔離作用。一般來說,必須保證波頻率在1000Hz~1MHz范圍內(nèi),由此可見,這種現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在微電子系統(tǒng)內(nèi)部,但只有當(dāng)頻率超過10MHz才能更好的發(fā)揮出隔離作用,因此,電路隔離技術(shù)在脈沖變壓器中能夠表現(xiàn)出良好的隔離作用。

        3.2 電路隔離技術(shù)在光電耦合器中的作用

        對于數(shù)字電路的應(yīng)用中,隔離技術(shù)一般采取光電耦合器來實現(xiàn),這種隔離技術(shù)方式能夠在電路與信號輸入之間產(chǎn)生阻隔功能來達到隔離效果。利用光電耦合器可以降低遠程數(shù)據(jù)信號傳輸造成的干擾因素,并且這項隔離技術(shù)已經(jīng)初具成熟。此外,電路隔離技術(shù)無論是光電耦合器還是大功率耦合器都能夠表現(xiàn)出良好的隔離作用。

        3.3 電路隔離技術(shù)在繼電器中的作用

        在數(shù)字電路中,繼電器也是重要的阻隔期間,為了確保繼電器能夠達到良好的阻隔效果,提高阻隔直流信號以及交流信號的能力,從而降低高壓側(cè)受到的噪聲干擾,必須在實際繼電器阻隔技術(shù)的應(yīng)用中,通過對數(shù)字輸出元件進行深入分析,并將繼電器元件置入其中,保障具備優(yōu)秀的隔離效果。在此過程中,還要確??梢耘c交流電進行隔離,保證電子電氣設(shè)備的運行質(zhì)量。在電路隔離技術(shù)的應(yīng)中,繼電器元件應(yīng)用十分廣泛,并且這種技術(shù)成本較低,具有良好的相加比,對電子電氣設(shè)備的電路隔離技術(shù)具有重要的應(yīng)用前景。

        4 電路隔離技術(shù)在模擬信號測量系統(tǒng)中的應(yīng)用

        在電子電氣設(shè)備的運作中,模擬信號測量系統(tǒng)也經(jīng)常會受到噪聲干擾,影響設(shè)備的穩(wěn)定運行,干擾模擬信號測量系統(tǒng)的噪聲包括共模噪聲和自留分量等,對模擬信號測量系統(tǒng)造成巨大的影響。為此,在電子電氣設(shè)備中,對模擬信號測量系統(tǒng)的精密度要求比較高,必須加強電路隔離技術(shù)的效果,有效的阻隔噪聲干擾,才能夠提高模擬信號測量系統(tǒng)中脈沖信號的傳輸質(zhì)量,特別是在前置放大電路運行中,更應(yīng)該發(fā)揮出電路隔離技術(shù)的作用,保障模擬信號測量系統(tǒng)的可靠性與安全性。

        4.1 高電壓、大電流信號隔離技術(shù)

        結(jié)合對模擬信號測量系統(tǒng)運行原理的分析,模擬信號測量系統(tǒng)在運行時需要依靠互感隔離器技術(shù)來實現(xiàn)降噪或者隔離干擾效果,而互感隔離器的運行原理和方式與隔離變壓器運行時基本相同,但是在高電壓和較大電流的信號中,電路中隔離技術(shù)的運行原理已經(jīng)變得非常復(fù)雜,必須要借助于電流或者是電壓的互感器來實現(xiàn)電路中的隔離效果,促進模擬信號檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和質(zhì)量,提高電子和電氣設(shè)備穩(wěn)定運行。

        4.2 微電壓、微電流信號隔離技術(shù)

        現(xiàn)階段,我們分析模擬信號系統(tǒng)運行來看,其中微電壓以及微電流的信號形成具有復(fù)雜的特點,因此,在進行微電壓與微電流信號的電路隔離時,必須要考慮到實際精度的要求問題,尤其是價格因素,一般在共模噪聲的環(huán)境下干擾較小,可以借助差動一起進行干擾阻隔,由于共模噪音的處理難度較大,因此必須充分考慮隔離放大器的精度問題,這樣才能更好的實現(xiàn)干擾阻隔效果。充分發(fā)揮出電路信號隔離效果,促進電壓的可靠運行。例如AD210模擬隔離放大器,其就應(yīng)用了模擬電路隔離技術(shù)。下圖為AD210的結(jié)構(gòu)框圖:3端口,寬頻帶隔離放大器,頻率20Hz、隔離電壓2500V、輸出阻抗低可提供±15V電源(5mA)。

        圖1 AD210的結(jié)構(gòu)框圖

        表1 IS0106高精度線性隔離放大器參數(shù)

        5 數(shù)字電路和模擬電路之間的電路隔離技術(shù)應(yīng)用

        一般情況下,數(shù)字電路和模擬電路都會通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)的組合應(yīng)用來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換效果,但是在數(shù)字電路和模擬電路的轉(zhuǎn)換過程中,也會受到各類噪聲的干擾,為此,也要采取有效的信號隔離技術(shù),例如HCPL-4100。HCPL-4100為20mA電流環(huán)數(shù)字隔離傳輸時的專用發(fā)送器,在20k波特的通信速率下,可以可靠傳送400米距離,隔離電壓可達3750V(有效值)一分鐘。

        圖2 HCPL-316J原理和邏輯功能圖

        6 結(jié)論

        綜上所述,隨著我國電子電氣設(shè)備的廣泛應(yīng)用,電路隔離技術(shù)在其中發(fā)揮著重要作用,但是在我國大力發(fā)展下,電路隔離技術(shù)也多種多樣,為了能夠達到良好的干擾隔離效果,必須充分考慮電氣設(shè)備運行的實際情況,合理的選擇電路隔離技術(shù),提高電力設(shè)備的可靠運行,降低信號受到的干擾,促進我國電力行業(yè)的可靠發(fā)展。

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