工频机和隔离变压器的基本概念
工频机是指工作频率为市电频率(50Hz 或 60Hz)的设备。在电源系统中,它通常包括整流、逆变等环节。
隔离变压器是一种特殊的变压器,它的主要作用是将输入和输出的电气回路隔离开来。其初级绕组和次级绕组之间通过电磁感应来传递能量,没有直接的电气连接。
输出零线与逆变器的关系及干扰来源
在一般的电力系统中,零线是三相四线制或三相五线制中的重要组成部分,它用于提供回路,使不平衡的三相负载能够正常工作。在含有逆变器的系统中,逆变器是将直流电转换为交流电的设备。
逆变器工作时会产生高频谐波。这些高频谐波是由于逆变器的开关器件(如 IGBT 等)的快速开关动作产生的。高频谐波会通过电路的传导和耦合等方式对周围的电路产生干扰。如果零线和逆变器没有隔离,这些高频谐波就会顺着零线传播,对其他连接在零线上的设备产生影响。
隔离变压器的隔离作用及减少干扰的原理
当系统中增加了隔离变压器后,输出零线通过变压器与逆变器隔离开。变压器的初级和次级之间的电磁感应特性,使得高频谐波很难通过变压器从逆变器一侧传导到输出零线一侧。
从电磁学原理来讲,变压器对不同频率的信号有不同的阻抗特性。对于工频(50Hz 或 60Hz)信号,它能够有效地进行能量传递。而对于高频谐波,变压器的绕组电感和分布电容等参数会对其产生很大的衰减作用。例如,高频谐波在试图通过变压器绕组时,会因为绕组的电感对高频信号的高阻抗特性而被阻挡,就好像在高频信号的传播路径上设置了一个很大的障碍,从而显著减少了逆变高频谐波给输出零线带来的干扰。