Bei allen Computer-Netzteilen und anderen Netzteilen, die ich auseinander genommen habe, ist mir aufgefallen, dass sie vollständig vom Stromnetz getrennt sind. Galvanische Trennung durch Transformatoren und häufig optische Trennung für Rückkopplung. In den Spuren zwischen der Primär- und der Sekundärseite ist normalerweise eine Lücke von mindestens 8 mm sichtbar. Warum ist es wichtig, dass diese Lieferungen isoliert werden?
Antworten:
Weil die Netzversorgung sehr unvorhersehbar ist und alle möglichen Dinge außerhalb der nominalen Spezifikation ausführen kann, die Komponenten beschädigen oder zumindest die nominalen Konstruktionsannahmen verletzen können. Bei einem nicht isolierten Design beziehen sich alle Spannungen auf einen der Netzleiter, der möglicherweise eine nützliche / sichere Beziehung zu anderen Potentialen in Ihrer Umgebung hat (z. B. Erde / Erde).
Wenn die einzige Sache auf der Niederspannungsseite nicht zugängliche Elektronik ist, sind nicht isolierte Netzteile in Ordnung - sie sind in der Regel viel billiger / einfacher als isolierte Netzteile und werden von vielen Haushaltsgeräten verwendet. Sogar Dinge wie Fernseher funktionierten früher so, wenn Sie vor der Zeit zurückgingen, als sie externe Video- / Audioverbindungen hatten. Der Antennenanschluss war die einzige externe Steckdose, und diese war kondensatorisoliert.
Wenn ein Mensch oder ein Gerät von Drittanbietern mit der Niederspannungsseite Ihres Entwurfs verbunden werden muss, bietet eine isolierte Versorgung eine klare Barriere, über die gefährliche Spannungen auch bei einem Komponentenausfall nicht übertragen werden können. und es bedeutet, dass Ihr Stromkreis jetzt relativ zum Stromnetz "schwimmt". Dies bedeutet wiederum, dass Sie dafür sorgen können, dass die gesamte Elektronik in der Nähe des Erdpotentials betrieben wird, wobei alle angeschlossenen Geräte mindestens ungefähr den gleichen Spannungsbezug haben, mit dem sie arbeiten sollen.
Kurze Antwort (oooh, das ist ein Wortspiel, warte ...): Sicherheit. Wie würde sich ein Kurzschluss von 240 V oder höher auf ... auswirken? Niederspannungsgeräte? Tot! Haus? In Brand geraten! Klage? Steht aus! Die Isolation macht zumindest einen direkten Kurzschluss zur Wandspannung unmöglich und einen indirekten Kurzschluss weniger gefährlich und weniger wahrscheinlich. Wenn zum Beispiel die Wandspannung alles auf einer Seite des Transformators total brät, haben Sie einen nicht arbeitenden Transformator. Ein nicht arbeitender Transformator bedeutet keine Kopplung und keine Spannung auf der anderen Seite, also keine Beschädigung. Außerdem gibt es mehr Schutzoptionen für die Niederspannungsseite (weniger teure Schutzoptionen jedenfalls).
Ich kann mir einige vorstellen:
Zusätzlich zu den genannten Sicherheitsproblemen gibt es auch ein praktisches Problem: Selbst wenn man wüsste, dass die neutralen Wechselstromversorgungsleitungen immer auf Erdpotential liegen würden, wäre es schwierig, eine transformatorlose Niederspannungs-Gleichstromversorgung zu entwerfen, die den Strom gleichmäßig aufnimmt zwei Hälften jedes Leitungszyklus, ohne dass die Gleichstromseite einen signifikanten Gleichtaktspannungshub relativ zur neutralen Versorgungsleitung aufweist. Selbst wenn der Spannungshub auf einer exponierten "Masse" niedrig genug wäre, um kein Stromschlagrisiko darzustellen, könnte die Verbindung der gleichstromseitigen Masse verschiedener Geräte deren Verhalten stören.
Die Verwendung von Transformatoren zur Schwebung einer Versorgung ist nicht schwieriger als die Übereinstimmung der Gleichstrommasse mit der Neutralität der Wechselstromversorgung. Es ist nicht wirklich nachteilig, dass Niederspannungs-Gleichstromversorgungen relativ zu beiden Stromeingangskabeln schweben, und in der Praxis würde das Verbinden der Gleichstrommasse mit dem Neutralleiter einige unnötige Sicherheitsrisiken mit sich bringen. Diese Argumente bilden zusammen ein ziemlich überzeugendes Argument für die Trennung von Gleichstromversorgungen mit niedriger Spannung von der Wechselstromleitung.
Wir können uns aus mehreren Gründen nicht darauf verlassen, dass einer der Versorgungsleiter sicher ist.
Infolge dieser modernen Gerätestandards werden sowohl stromführende als auch neutrale Leiter allgemein als potenziell gefährlich eingestuft. Dies lässt den Appliance-Anbietern zwei Hauptoptionen zum Schutz der Verwendungen.