主電源を分離することが重要なのはなぜですか?


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私が分解したすべてのコンピューター電源およびその他の電源では、主電源から完全に分離されていることに気付きました。トランスによるガルバニック絶縁、および多くの場合フィードバック用の光学絶縁。通常、一次側と二次側の間のトレースには、少なくとも8mmの非常に目に見える隙間があります。これらの消耗品を隔離することが重要なのはなぜですか?

回答:


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主電源は非常に予測不能であり、その公称仕様以外のあらゆる種類のことを行うことができるため、コンポーネントに損傷を与えたり、少なくとも公称設計の前提を破る可能性があります。非絶縁設計では、すべての電圧が主導体の1つを基準とします。これは、環境内の他の電位(たとえば、アース/グランドなど)と有用/安全な関係がある場合とない場合があります。

低電圧側の唯一のものがアクセスできない電子機器である場合、非絶縁型電源は問題ありません-絶縁型電源よりもはるかに安価/単純になる傾向があり、多くの家庭用機器がそれらを使用します。テレビのようなものでさえ、外部のビデオ/オーディオ接続があった時間の前に戻ると、このように機能していました。アンテナ接続は唯一の外部ソケットであり、それはコンデンサ絶縁されていました。

人間またはサードパーティの機器が設計の低電圧側と相互接続する必要がある場合、絶縁された電源の両方が、コンポーネントの故障の場合でも危険な電圧が通過しない明確な障壁を提供します。そして、それはあなたの回路が主電源に対して「浮いている」ことを意味します。つまり、相互接続されたすべての機器が少なくともほぼ同じ電圧基準で動作するように、すべての電子機器を接地電位付近で動作するように手配できることを意味します。


プラスチックスイッチアクチュエーター。多くのテレビのケースに含まれていた外部スイッチアクチュエータの数に注目してください。もう金属製のボタンやノブシャフト(タレットチューナー)はありません!金属製の盾とトリムは、内部シャーシではなく外部ケースに取り付けられました!
dmoisan

あなたがまだできる間、いくつかの古いテレビを分解してください、そして、あなたは私の意味を見るでしょう。
dmoisan

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簡単な答え(ああ、これはしゃれだ、待って...):安全。240V以上からのショートの効果はどうなるでしょうか?低電圧デバイス?デッド!家?燃えている!訴訟?保留中!絶縁により、少なくとも壁電圧への直接短絡は不可能になり、間接短絡は危険性が低くなります。たとえば、壁の電圧が変圧器の片側のすべてを完全に焼く場合、動作しない変圧器があります。動作していない変圧器は、反対側にカップリングと電圧がないため、損傷がないことを意味します。さらに、低電圧側にはより多くの保護オプションがあります(とにかく安価な保護オプション)。


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いくつか考えられます:

  • ほとんどの変圧器は商用電源で降圧されているため、出力を危険なラインレベルのイベント(落雷、サージなど)から分離するのに役立ちます。
  • 接地することで、機器のシャーシを安全シールドとして使用できます(主電源からシャーシへの伝導は、ヒューズの切断またはブレーカーのトリップを引き起こし、障害を迅速に切断します)
  • クリーンでない環境下でもプライマリからセカンダリへのアークオーバーを防ぐために、設計に十分なマージンが存在することを保証します(トナーダストは特に厄介なギャップブリッジャーです)
  • 電源の「剛性」を低減します-小さな変圧器は主電源よりもはるかに速く飽和します。これは、一次電流をより高く駆動し、何らかの安全装置(ヒューズ、ブレーカーなど)を作動させる効果もあります。
  • 規制機関は、ほとんどのアプリケーション(IEC 60950、CSA C22.2など)でそれを必要とします。

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分離がないときにシャーシを接地できないのはなぜですか?安全ではないですか?あなたは、絶縁された変圧器が(非導電性の接地/アースピンとともに)(浮動)出力もシャーシに接続することを可能にするだろうと言っていますか?もしそうなら、なぜですか?
user3125280 14

コメントで質問しないでください。新しい質問として投稿してください。
アダムローレンス14

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「コメントを使用して詳細情報を求めてください...」私はあなた自身の正確な意見に興味があり、一言あたりのトピックではありません-私の理解は多くのデバイス(キッチン家電のようなトースターなど)は、絶縁されていてもいなくても、シャーシを保護接地に使用します。
user3125280 14

接地は常に接地を意味するわけではありません。私のポイントは接地について話します、あなたの質問は接地についてです。接地について質問する場合は、別の質問をしてください。
アダムローレンス14

2つの用語は異なる分野で(技術的にではなく)異なる方法で使用されるため、どちらがどちらなのかわかりません。多くのデバイスは、接地電位で安全導体に接続されています。それは分離を伴わないので、あなたの2番目の点は少し違うと思います。絶縁を使用すると、負の出力(たとえば)もシャーシに接続できるため、出力はローカルアースを基準にしますか?間違った質問をしている場合は申し訳ありません。または、シャーシを整えることは、出力に障害電流が存在しないことを意味しますか?
user3125280 14

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上記の安全性の問題に加えて、実用的な問題もあります。中性のAC電源リードが常に接地電位であることを知っていたとしても、電流を均等に引き出すトランスレスの低電圧DC電源を設計することは困難です。各ラインサイクルの2つの半分は、DC側がニュートラル電源ラインに比べて大きなコモンモード電圧スイングを持たない状態です。露出した「グランド」の電圧振幅が感電の危険をもたらさないほど低くても、異なるデバイスのDC側のグランドを接続すると、動作が中断する可能性があります。

トランスを使用して電源をフロートさせることは、DCグラウンドをAC電源ニュートラルと一致させることほど難しくありません。低電圧DC電源が両方の電源入力リードに対してフロートしても、実際には不利な点はありません。実際には、DCグランドをACニュートラルに接続すると、不必要な安全上の危険が生じます。これらの議論は、ACラインから低電圧DC電源を分離することを支持する非常に説得力のある議論を形成します。


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いくつかの理由から、どちらの供給導体も安全であることに頼ることはできません。

  1. 一部の国では、ソケットが極性化されていないため、インストーラーが極性にあまり注意を払っていないため、または極性を正しく維持できない可能性のある拡張機能/アダプターの使用が一般的であるため、どの導体が生きているか、中立であるかに依存できません。
  2. 中性線が破損し、システムに負荷がかかっている場合、中性線は主電源電圧まで上がります。
  3. 正しい極性の通常の動作でも、電圧降下によりニュートラルに電圧がかかる場合があります。電圧が低い間、インピーダンスも非常に低いため、火災の危険があります。

この最新の機器規格の結果として、通常、活線と中性線の両方が潜在的に危険なものとして扱われます。これにより、アプライアンスベンダーは、使用を保護するための2つの主なオプションを利用できます。

  1. すべての電気部品を絶縁し、タッチプルーフします。これは単純なデバイスでは問題なく動作しますが、ユーザーがアクセスできるポートが多数あるコンピューターのようなものには実際的ではありません。
  2. 低電圧部に触れても安全であるように、電源に絶縁バリアを設置します。
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