隔离变压器和控制变压器及信号隔离器与信号隔离安全栅的定义

第一部分

隔离变压器和控制变压器

一、两者的定义

控制变压器是根据电器设备需要的电压和电流高低,把它们控制在一个需要的使用范围之内。

控制变压器与普通变压器的区别：普通变压器主要是改变电压，控制变压器是传递信号的。

隔离变压器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。

隔离变压器一般（但并非全部）是指1：1的变压器。由于次级线圈不和大地相连，次级任一根线与大地之间没有电位差（即两根线无零、火之分，任意一根对人体都不会形成闭合回路），使用安全。常用作维修电源。

二、两者的区别

（一）、用途不同

控制变压器是作为电气控制回路的供电电源使用的，目的是为了满足不同用电电气元件的电压需求。

隔离变压器的作用：

1、将变压器两端不同电压或要求的需要传送的电压信号，经过隔离变压器隔离传送，使该变压器两端不同的电压不会相互干扰或影响，例如某些可控硅或IGBT电路的驱动线圈；

2、需要不同阻抗匹配的，如某些音响功率放大器；

3、为了人身安全，如行灯变压器。

（二）、作用不同

控制变压器是为电气设备运行中为控制系统提供电源的，侧重于供电。

隔离变压器是为防止用电设备受电源的谐波干扰，实际它是个性能较差的滤波器。一般控制变压器输出电压有6.3V、12V、24V、36V、50V、110V、220V等，为降低成本，有些控制变压器只输出单一低电压，或三到五个电压；而隔离变压器一般地说变压比是1:1，两类变压器功能不同，因而无法通用。

三、两者的联系

比如在一个进口行车电气回路中，所有继电器接触器等电气都是220伏的，电源输入是3相4线的，本来可以直接利用零线组成控制回路的。但是这个行车有操控手柄，电气设计人员就利用了一个隔离变压器，次级作为电气控制回路的电源，由于这个次级回路没有接地端，即使人接触了这220伏的控制电压的其中一点也不会触电，所以这个变压器既是控制变压器，也是隔离变压器。

在这里我们也可以看出，一个变压器名称的定义也是由变压器本身的用途决定的，如：起隔离作用的叫隔离变压器!

第二部分

信号隔离器与信号隔离安全栅

一、两者的定义

信号隔离器：一般指弱电系统中的信号隔离器，既保护下级信号系统不受上级系统影响和干扰。

信号隔离安全栅：接在本质安全电路和非本质安全电路之间。将供给本质安全电路的电压或电流限制在一定安全范围内的装置。

安全栅是一种统称，分为齐纳式安全栅和隔离式安全栅，隔离式安全栅简称隔离栅。

二、两者的工作原理

1、信号隔离器工作原理

首先将变送器或仪表的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理,保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。

2、齐纳式安全栅的工作原理

安全栅的主要功能就是限制安全场所的危险能量进入危险场所，及限制送往危险场所的电压和电流。齐纳管Z用于限制电压，当回路电压接近安全限压值时，齐纳管导通，使齐纳管两端的电压始终保持在安全限压值以下。电阻R用于限制电流，当电压被限制后，适当选择电阻值，可将回路电流限制在安全限流值以下。 保险丝F的作用是防止因齐纳管被长时间流过的大电流烧断而导致回路限压失效。当超过安全限压值的电压加在回路上时，齐纳管导通，如果没有保险丝，流经齐纳管的电流将无限上升，最终烧断齐纳管，使回路失去限压。为确保回路限压安全，保险丝的熔断速度要比齐纳管可能被烧断的速度快十倍。            

3、隔离式信号隔离安全栅的工作原理

与齐纳安全栅相比，隔离式安全栅除具有限压与限流的作用之外，还带有电流隔离的功能。隔离栅通常由回路限能单元、电流隔离单元和信号处理单元三部分组成，回路限能单元为安全栅的核心部分。此外，辅助有用于驱动现场仪表的回路供电电路和用于仪表信号采集的检测电路。信号处理单元则根据安全栅的功能要求进行信号处理。

三、两者的功能及优点

1、信号隔离器功能

（1）保护下级的控制回路；

（2）消弱环境噪声对测试电路的影响；

（3）抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰；同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀、PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。 

2、隔离式安全栅

采用了将输入、输出以及电源三方之间相互电气隔离的电路结构，同时符合本安型限制能量的要求。与齐纳式安全相比，虽然价格较贵，但它性能上的突出优点却为用户应用带来了更大的受益。

（1）由于采用了三方隔离方式，因此无需系统接地线路，给设计及现场施工带来极大方便。   

（2）对危险区的仪表要求大幅度降低，现场无需采用隔离式的仪表。

（3）由于信号线路无需共地，使得检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力大大增强，从而提高了整个系统的可靠性。   

（4）隔离式安全栅具备更强的输入信号处理能力，能够接受并处理热电偶、热电阻、频率等信号，这是齐纳式安全栅所无法做到的。  

（5）隔离式安全栅可输出两路相互隔离的信号，以提供给使用同一信号源的两台设备使用，并保证两设备信号不互相干扰，同时提高所连接设备相互之间的电气安全绝缘性能。   

因此，对比齐纳式和隔离式安全栅的特点和性能后可以看出，隔离式安全栅有着突出的优点和更为广泛用途，虽然其价格略高于齐纳式安全栅，但从设计、施工安装、调试及维护成本来考虑，其综合成本可能反而低于齐纳式安全栅。在要求较高的工程现场几乎无一例外地采用了隔离式安全栅作为主要本安防爆仪表，隔离式安全栅已逐渐取代了齐纳式安全栅，在安全防爆领域得到了日益广泛的应用。