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电压输入隔离器是一种用于电气隔离、信号转换与抗干扰保护的工业自动化仪表,主要用于将现场变送器、传感器或电力系统中的高电位、非安全或干扰严重的电压信号,安全、准确地传输至控制系统(如PLC、DCS、数据采集卡等),同时实现输入与输出之间的电气隔离。

主要功能

  1.电气隔离

  切断地环路(Ground Loop),消除因不同设备接地电位差引起的共模干扰;

  隔离高压危险信号(如400 V AC、1000 V DC),保护后端低压控制设备和操作人员安全;

  隔离电压通常高达2.5 kV AC~5 kV DC(依型号而定)。

  2.信号转换与适配

  将非标准或高幅值电压信号(如0–500 V AC/DC、±10 V、1–5 V等)转换为控制系统可接受的标准信号(如4–20 mA、0–10 V、0–5 V);

  支持单通道或多通道输入,部分型号具备信号分配(一入两出)功能。

  3.抗干扰与信号调理

  内置滤波电路,抑制高频噪声、浪涌和电磁干扰(EMI);

  提供信号线性化、零点/量程调节(通过拨码开关或软件配置)。

工作原理

  电压输入隔离器通常采用以下技术实现隔离与转换:

  1.隔离方式:

  磁耦隔离(变压器耦合):适用于交流信号或调制后的直流信号;

  光耦隔离(光电耦合):常用于数字或低频模拟信号;

  电容隔离:高频响应好,抗共模瞬变能力强(多见于高端芯片方案)。

  2.信号处理流程:

  输入电压信号经限流/分压网络衰减至安全范围;

  通过精密放大器调理信号;

  调理后的信号驱动隔离器件(如光耦或隔离放大器);

  隔离侧重建信号,并输出标准模拟量(如4–20 mA)或电压信号;

  输出端与输入端之间无电气连接,仅通过磁场、光或电场传递信息。

技术参数

  输入电压范围:±10 mV~±1000 V DC/AC(可选)

  输出信号:4–20 mA、0–20 mA、0–5 V、0–10 V等

  隔离电压:2500 V AC/1 min或5000 V DC

  精度:±0.1%F.S.、±0.2%F.S.(高精度型可达±0.05%)

  响应时间:<100 ms(多数应用足够)

  供电方式:24 V DC(最常见)、220 V AC(部分工业型)

  安装方式:DIN导轨安装(标准35 mm)

  工作温度:-20℃~+60℃

应用领域

  1.电力监控系统

  隔离高压母线电压、发电机输出电压,接入低压监控装置;

  用于智能配电柜、电能质量分析仪前端保护。

  2.工业自动化(PLC/DCS)

  将变频器、伺服驱动器的模拟输出(如0–10 V)隔离后送入PLC;

  防止电机启停造成的电压尖峰损坏控制器。

  3.新能源领域

  光伏逆变器直流侧电压监测;

  储能电池组单体或簇电压隔离采集。

  4.轨道交通与船舶

  隔离牵引网高压信号,保障车载控制系统安全;

  船舶电力系统中不同舱室间的电位隔离。

  5.实验室与测试设备

  在高噪声环境中保护精密测量仪器;

  多通道数据采集系统的前端隔离模块。

维护建议

  1.定期检查接线端子是否松动、氧化;

  2.避免输入端长期超量程运行,防止内部元件老化;

  3.在强电磁环境(如靠近大功率电机)中,使用屏蔽电缆并单点接地;

  4.若用于高精度测量,建议每年校准一次。

选型注意事项

  1.明确输入/输出信号类型与范围(如0–500 V AC→4–20 mA);

  2.确认所需隔离电压等级(根据系统最高工作电压选择);

  3.考虑响应速度要求(高速控制需<10 ms响应);

  4.是否需要本安认证(用于石化、煤矿等防爆场合);

  5.供电方式匹配(24 V DC与220 V AC不可混用);

  6.安装空间限制(紧凑型vs标准DIN导轨模块)。

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