Навіщо потрібна гальванічна розв'язка?

Дуже часто в електричних пристроях виникає необхідність виключити електричну зв`язок між високим силовим напругою і низькою напругою ланцюгів управління. Іншими словами, необхідно виконати захист низьковольтних пристроїв від напруги силових ланцюгів в сотні, а то й тисячі вольт. Технічно це означає, що в даній системі або електричному пристрої необхідно виключити протікання струму за загальними ланцюгах. Відсутність струму означає наявність великої омічного опору між загальними проводами двох пристроїв, що рівнозначно розриву ланцюга. Це завдання вирішує гальванічна розв`язка - пристрій, що виключає гальванічний зв`язок між електричними пристроями.

Уявімо собі звичайний промисловий електричний двигун. В умовах виробництва велика частина двигунів має робочу напругу живлення вище 200В, що небезпечно для персоналу. Тому подача напруги живлення на обмотки, тобто включення двигуна, проводиться за допомогою додаткових пристроїв, комутуючих силові ланцюга. З іншого боку, комутатори також повинні управлятися, наприклад, кнопкою, і при цьому гальванічна розв`язка захищає оператора від ураження небезпечною напругою.

Самі по собі комутуючі пристрої, наприклад, контактори та пускачі, є пристроями, в яких конструкція виключає електричний контакт між входом (контакти котушки електромагніта) і виходом (силова контактна група пускача). Зв`язок між ними здійснюється тільки через механічне взаємодія магнітного поля з конструктивними елементами пускача, завдяки чому висока напруга живлення двигуна не потрапляє на пульт управління.

Є й інші варіанти технічного рішення гальванічної розв`язки. В першу чергу це трансформатори. З їх допомогою легко вирішується гальванічна розв`язка з харчування. Особливо широке застосування отримав цей спосіб в електрорадіотехніки побутового призначення. Справа в тому, що напруга живлення побутових приладів небезпечно для людини. Наприклад, за відсутності гальванічної розв`язки між побутової електромережею і платою обробки телевізійного сигналу, небезпечний для життя потенціал буде перебувати на всіх металевих елементах конструкції телевізора, а доступ до «телевізійних нутрощів» цілком доступний домашнім «Самоделкин». Питання захисту від електричної напруги для таких пристроїв вирішується просто: на вході побутового приладу між ним і електромережею ставиться трансформатор. Його первинна обмотка включається в мережу, а вторинна подає индуктироваться в ній струм для живлення телевізора. Ось тут і проявляється одна з корисних особливостей трансформатора - з його допомогою реалізується гальванічна розв`язка аналогового сигналу, що широко використовується в різних пристроях.

З розвитком силових напівпровідникових приладів широкого поширення набули комутуючі пристрої - Оптотиристори - з ОПТРОН (світловим) каналом управління. Вхідна (керуюча) ланцюг оптрона містить лампочку або світлодіод, які включаються при подачі сигналу керування. Світловий потік потрапляє на світлочутливий керуючий електрод тиристора, який включає силову ланцюг анод-катод. При цьому забезпечується 100% відсутність гальванічного зв`язку вхід-вихід. Інший варіант оптронні пристроїв являють собою Оптотранзистори, якими легко вирішується гальванічна розв`язка аналогового сигналу, наприклад, в датчиках вимірювальних приладів.

Використання гальванічних розв`язок у техніці має значно більший спектр вирішуваних завдань, ніж освітлено в цій статті. Сучасні технології постійно поповнюють список таких пристроїв для інженерного застосування.