И тут пришла в голову идея сделать развязку на «перевёртышах», т.е. когда два идентичных трансформатора включаются зеркально:
Естественно, чем больше напряжение на выходе трансформаторов, тем меньше тока течёт и тем лучше, но выбирать не приходилось и я использовал принцип «как есть». Решено было использовать корпус ИБП и трансформатор, который там уже установлен. У китайцев был заказан простенький вольтметр для контроля наличия напряжения на выходе:
После того, как второй трансформатор был найден и закреплён, оставалось лишь все соединить.
В итоге имеем конечную схему, по которой соединяем трансформаторы:
И получаем примерно такую картину:
Сначала я выбросил родную плату, но, как оказалось, корпус сильно теряет жёсткость и пришлось вернуть её на место, предварительно выпаяв все детали:
Потом я врезал вольтметр:
Вторичную обмотку на 18 В я использовал для питания подсветки штатного выключателя. В качестве входного предохранителя использовал штатный многоразовый предохранитель ИБП, а для защиты выхода врезал обычный держатель предохранителя.
И, вуаля! Наша развязка в работе:
При подключении на выход лампы накаливания на 100 Вт напряжение на выходе просаживается примерно на 7 Вольт , что для меня более чем удовлетворительно.
По факту этот блок здорово помогает мне и даже не столько при пользовании осциллографом, сколько при ремонте импульсных БП и других устройств, гальванически связанных с сетью.
И тут пришла в голову идея сделать развязку на «перевёртышах», т.е. когда два идентичных трансформатора включаются зеркально:
Естественно, чем больше напряжение на выходе трансформаторов, тем меньше тока течёт и тем лучше, но выбирать не приходилось и я использовал принцип «как есть». Решено было использовать корпус ИБП и трансформатор, который там уже установлен. У китайцев был заказан простенький вольтметр для контроля наличия напряжения на выходе:
После того, как второй трансформатор был найден и закреплён, оставалось лишь все соединить.
В итоге имеем конечную схему, по которой соединяем трансформаторы:
И получаем примерно такую картину:
Сначала я выбросил родную плату, но, как оказалось, корпус сильно теряет жёсткость и пришлось вернуть её на место, предварительно выпаяв все детали:
Потом я врезал вольтметр:
Вторичную обмотку на 18 В я использовал для питания подсветки штатного выключателя. В качестве входного предохранителя использовал штатный многоразовый предохранитель ИБП, а для защиты выхода врезал обычный держатель предохранителя.
И, вуаля! Наша развязка в работе:
При подключении на выход лампы накаливания на 100 Вт напряжение на выходе просаживается примерно на 7 Вольт , что для меня более чем удовлетворительно.
По факту этот блок здорово помогает мне и даже не столько при пользовании осциллографом, сколько при ремонте импульсных БП и других устройств, гальванически связанных с сетью.
Гальваническая развязка — передача энергии или сигнала между электрическими цепями без электрического контакта между ними.
Пример 1. Сеть
Чаще всего о гальванической развязке говорят применительно к сетевому питанию, и вот почему. Представьте себе, что вы ухватились рукой за провод из розетки. Ваше «подключение» с точки зрения электричества выглядит вот так:
И, да, тока утечки тапочек вполне хватит, чтобы вы почувствовали «удар» при прикосновении к «фазовому» проводу сети. Если тапочки сухие, то такой «удар», обычно, безвреден. Но, если вы стоите босяком на влажном полу, последствия могут быть весьма плачевными.
Совсем другое дело, если в схеме присутствует трансформатор: 
Если прикоснуться к одному из выводов трансформатора, через вас ток не потечет — ему просто некуда течь, второй вывод трансформатора висит в воздухе. Если, конечно, схватиться за оба вывода трансформатора, и он выдает достаточное напряжение, то долбанет и так.
Итак, в данном случае, трансформатор обеспечивает гальваническую развязку. Кроме трансформатора есть еще куча разных способов передать сигнал, не создавая электрического контакта:
- Оптический: оптопары, оптоволокно, солнечные батареи
- Радио: приемники, передатчики
- Звуковой: динамик, микрофон
- Емкостный: через конденсатор очень маленькой емкости
- Механический: мотор-генератор
- Можно еще понавыдумывать
Пример 2. Осциллограф
Есть прямо мега-классический способ взорвать пол-схемы. На форуме даже есть соответствующий топик. Дело в том, что многие забывают, что осциллограф (и многое другое оборудование) соединен с землей. Вот как выглядит полная картина при подключении осциллографа в схему, питающуюся прямо от сети:
Запомните — как только вы что-то подключаете в схему, оно становится частью схемы! Это справедливо и для различного измерительного оборудования.
Правильный способ измерить в что-то в такой схеме — подключить ее через развязывающий трансформатор 220->220: 
Перевертыши
Готовые трансформаторы 220->220 найти довольно сложно. Поэтому, можно использовать так называемые перевертыши. Перевертыш — это два трансформатора, к примеру 220->24, выключенные последовательно вот так: 
Как это выглядит на практике, вы наверняка видели в прошлой статье: 
Перевертыши — это даже лучше, чем один трансформатор 220->220.
- Они обеспечивают вдвое меньшую емкость между входом и выходом
- Среднюю часть можно заземлить, и, таким образом очень неплохо отфильтровать помехи из сети
- Можно включить 3 трансформатора, и тогда можно получить 440 или 110 вольт
Естественно, чем больше напряжение на выходе трансформаторов, тем меньше тока течет и тем лучше.
Песенка
Эту мини-песенку я записал когда я занимался разной аудио-электроникой. Один товарисч сделал ламповую гитарную примочку и, подумав, что трансформатор который превращает 220 в 220 совершенно бесполезен, выбросил его из схемы, за что и поплатился. Я подумал, что это — вполне себе тема для метальной мини-песенки.
Ты не поставил трансформатор анодный
Запитал непосредственно из сети
Под ногой была батарея
А рукой гитару схватил ты
Ток пронзает бренное тело
Извивается бренная плоть
Ты не можешь разжать свою руку
Ты один и никто не может помочь
Разрывая и выжигая
Электроны сжимают сердце твое
Будет биться или утихнет?
Безопасность, запомни, превыше всего.
Кстати, кроме развязки в этой мелкой песенке еще два неплохих совета:
- Да, все работы с сетевым напряжением нужно выполнять как минимум вдвоем.
- Когда бьет током, рука сжимается, поэтому, сначала к приборам лучше прикасаться тыльной стороной правой руки.
Заключение
73 комментария
Когда бьет током, рука сжимается, поэтому, сначала к приборам лучше прикасаться тыльной стороной правой руки.
У меня отец все жизнь работает в цехах электроснабжения на больших заводах. Всегда по высокой стороне (минимум 10 КV)
С детства помню его фразу — если лезешь на высокую сторону — всегда одной рукой. И желательно правой — если что — ток пройдет дальше от сердца.
А вообще был у него случай несколько лет назад — копался в ВВ щите (все обесточено, табличка «не включать работают люди висит»). И тут сунулся отверткой что-то прикрутить — вспышка. Вобщем от отвертки (диаметр металлической части больше 5мм) осталась только ручка (без приувеличения).
Металл жалла вплавился в стекло очков (благо что отец носит очки — это спасло глаза) и по всему лицу.
Еще спасло то, что отвертка была правильная — изоляция ручки выдержала. Резиновый коврик под ногами тоже был.
Причина — какому-то мудаку нужно было куда-то подать питание и он дернул тупо не тот рубильник.
Попробовал нарисовать еще один случай, который, как оказалось, почему-то был не очевиден для меня 🙁
Всегда нужно помнить что крокодилы щупов в большинстве многоканальных осцилографов соеденены.
Оно то да, но в моем случае этот опыт обошолся почти в $100. В ноуте выгорел южный мост и еще повезло что быстро и недорого смог найти новую материнку.
Кстати, по поводу первой картинки с осцилографом в статье — первое что приходит в голову — значит надо убрать землю. На куче форумов по этому поводу идут очень жаркие споры — половина считает что заземлять осцилограф категорически нельзя, второя половина отстаивает противоположную точку зрения.
Поэтому было бы не плохо еще расписать важность и полезность заземления электроприборов. Не только измерительного оборудования типа осцилографов, а вообще рассказать зачем это нужно.
Если кнопка (в виде буквы E) замкнута, то человек соединен с землей и ничего ему не буедт. Когда она разомкнута, ток потечет через катушку K1 и замкнет цепь через человека.
В любом случае, делать так не рекомендуется.
Шикарная статья. В учебниках этого нет. Теперь понятно, почему у меня УЗО вышибает, когда я вилку от своей установки в розетку втыкаю. И перестаёт вышибать, если вилку на 180° перевернуть.
Сергей, не подскажите, а можно ли не установку, а сам осциллограф через развязывающий трансформатор подключить, и убрать у осциллографа заземляющий провод? Я индукционную грелку на 6 кВт замутил, развязывающий транс размером с холодильник получится. А мерять нужно — установочка ещё сырая и просто так включать боязно :))
А осцил немного потребляет, развязывающий транс для него маленький и незаметный получится.
Дааа. Так оно и есть! Включил осцилл через развязывающий трансформатор — УЗО выбивать перестало при любом положении вилки в розетке. Сердечно благодарю за статью — очень помогла!
Сергей, можно ещё спросить? А зачем вообще на электростанции провод в землю зарывают?
Наш покойный электронщик мне объяснял, что это делается для экономии проводов. Проводящие слои почвы работают как нулевой провод в трёхфазной линии электроснабжения (т. к. сечение почвы большое, то и сопротивление у воображаемого провода маленькое). Отсюда все беды с заземлением; занулением; рельсами, растворяемые блуждающими токами; грозозащитой; убитыми детьми, которые гвозди в розетку сунули и так далее. Это правда?
Конечно для защиты заземляют и не только ЛЭП, все корпуса устройств должны быть соединены с землей. При пробое на корпус получится КЗ, которое сразу заметят автоматы.
Именно поэтому, развязка осциллографа — не очень-то идея 🙂
Ага, значит заземление — это проблема строительства и эксплуатации ЛЭП.
Кстати, современные осциллографы — все в пластиковых корпусах, там вроде пробой на корпус не актуален 🙂 Так как же несчастному силовику отлаживать установки мощностью в десятки киловатт?
Одно дело — корпуса металлорежущих станков, трамваев и электромоторов, которые и стальные должны быть для прочности, и под напряжением одновременно — здесь безвыходная ситуация (кстати, сейчас корпуса станков тоже пластиком обшивать начали). Другое дело — мелкий прыщ-осциллограф, который сам по себе вещь временная, нужная только на период отладки.
Так как же несчастному силовику отлаживать установки мощностью в десятки киловатт?
дальше ответы выстраиваются в одну линию
Да, иначе они стали бы совсем мелкими. Можно использовать цитирование, как я это делаю сейчас.
Ну да, с силовой электроникой я раньше дела не имел, всё больше по измерениям. Про осциллографы и развязки в нашем быдлоМИФИ ничего не рассказывали (у них щас другие заботы — несколько кафедр закрыли и на их бюджеты открыли кафедру богословия :)) Вот и приходится изучать всё с наскоку и самотыком.
Но кое-что всё же получается — недавно запустил спаренный индукционный нагреватель на 6 кВт. Кому интересно, посмотрите здесь: www.youtube.com/watch?v=0eZLsPGjegQ и здесь: induction.listbb.ru/viewtopic.php?f=17&t=87
Силовые мосты отвязаны от драйверов трансформаторами GDT, схема защиты отвязана оптикой.
Работало отлично, вот только напрягало постоянно вылетающее УЗО. Благодаря этой статье проблема снята :)) Теперь ещё и осциллографы отвязаны.
Сигнал очень мощный, так что его повышенная зашумленность неактуальна.
В общем-то тут рассказывать особо и не нужно, если есть представление о том как работают электрические схемы, куда и как текут токи. Просто нужно постараться представить себе не только свою часть схемы, но и то, как эта схема взаимодействует с другими, т.е. нарисовать (пусть упрощённо) схему, где будет не только Ваше устройство, но и измерительные приборы, и питающая сеть, и заземлённые объекты. Это не сложно на самом деле.
Индукционный нагрев конечно впечатляет. От схемы управления на макетных платах я вообще обалдел :=)
Если бы за такое кто-то платил мне зарплату, может тоже занимался бы.
А как можно такую штуку использовать практически? Я не прикалываюсь над Вами, мне правда интересно.
Во-во, говорите абсолютно верно! Нельзя рассматривать только свою схему, надо рассматривать её вместе с подстанцией и электропроводкой, тогда все «секреты», связанные с развязками, становятся очевидными. Кстати, к борьбе с шумами и помехами это тоже относится. На лекциях этому не учат, и прозрение наступает когда два стакана мосфетов отправляются на тот свет, или когда два года не можешь разобраться, откуда в измерительную схему лезут помехи 🙂
Насчёт индукционки. Да, это рабочая установка, стоит в нашем НИИ Высоких температур на стенде по изучению плёночного кипения. Плавим шарики от подшипников — почти 1700°С, весьма недурно 🙂
Практическое использование — ну например закаливать свёрла, делать небольшие стальные отливки (т к нагрев бесконтактный — отливки получаются очень чистыми, а благодаря электромагнитному перемешиванию ещё и очень прочные, с мелкокристаллической структурой). Можно даже свой собственный сплав смешать. Можно паять контакты всякие — не надо газа и паяльников — поднёс провода к витку, и всё мгновенно и очень чисто запаялось. В общем — применение ограничено фантазией.
Ребята с listbb ковкой самурайских мечей занимаются, опять же греют в индукторе. Один парень на 80 кВт дуру построил — у меня у самого челюсть отвисла.
Насчёт отладки подобных дур. Гальванически развязанные щупы для осциллографа стоят почти 20 тыс руб — грустно. Аккумуляторное питание не для всех моделей осциллографов предусмотрено. Разбирать осцилл, подпаиваться к схеме и лишиться гарантии, или брать автомобильный аккумулятор + автоинвертор 12/220v — громоздко. Наверное действительно идеальный вариант — развязать осциллы трансформаторами и работать повнимательнее, не совать руки куда не надо.