Изолирующий трансформатор - это устройство, которое передает энергию от первичной обмотки к вторичной с помощью магнитной индукции. Вторичная обмотка служит источником напряжения для электрической системы переменного тока на катере без прямого соединения с береговой электросистемой.
Разделительный трансформатор одновременно решает две задачи - предотвращает коррозию подводных металлических частей на катере и защищает людей от поражения электрическим током. Об установке трансформатора имеет смысл задумываться, когда на катере кроме бортового зарядного устройства для тяговых аккумуляторов появляется разветвлённая сеть переменного тока.
Преимущество передачи энергии таким способом зависит от способа установки трансформатора, но все развязывающие трансформаторы имеют несколько схожих достоинств.
Для чего нужен изолирующий трансформатор
Во-первых, полярность электрической системы устанавливается со стороны вторичной обмотки. Это означает, что полярность на катере не зависит от берегового подключения, и перепутанная на берегу никак не повлияет на полярность на катере.
Следующее преимущество - безопасность. Без трансформатора, замыкание на корпус или неправильно организованная система заземления на катере ведут к тому, что у всего заземленного оборудования одновременно повышается электрический потенциал (напряжение). Если устройства подключены к общей заземляющей шине, то рост напряжения на корпусах не будет проблемой для тех, кто находится на борту - разница потенциалов между металлическими частями катера не будет.
Случай короткого замыкания на корпус и разрыва заземления от вторичной обмотки трансформатора. Несмотря на то, что электрический потенциал подводных частей вырастет, пути для тока на берез нет. Ток потечет к своему источнику - вторичной обмотке трансформатора катера.
Однако для тока появляется путь к береговому источнику через подводные элементы судна, электрический потенциал которых вырос, и через воду к штырю заземления на берегу. Поэтому для всех находящихся в воде рядом с катером возникает опасность поражения током.
Изолирующий трансформатор ликвидирует для тока путь через воду к береговой электросистеме. Новым источником напряжения становится вторичная обмотка трансформатора на катере и ток, вызванный повреждением изоляции или коротким замыканием, вернется к ней, а не на берег.
Используются два типа развязывающих трансформаторов. В первом случае электрически изолированный металлический экран устанавливается между первичной и вторичной обмотками. Экран выдерживает приложенное между ним и остальными частями напряжение до 4000 Вольт в течении одной минуты. У трансформаторов второго типа экран не обязательно соответствует таким жестким требованиям по напряжению и току.
Кроме разницы между самими устройствами, существуют отличия в подключения провода заземления береговой сети. В разделительных трансформаторах первого типа есть разрыв заземления между береговой и бортовой электрическими системами. В поляризационной системе провод заземления от береговой сети соединяется с корпусом трансформатора. Поэтому термин изоляционный, означает также изоляцию берегового заземления от заземления катера.
Схемы подключения
При первом способе установки береговое заземление подключается к изолирующему экрану трансформатора, а один выход его обмотки, соединяются с корпусом. К точке соединения подключается заземляющая цепь катера и затем оба контакта соединяются с отрицательным проводником.
При коротком замыкании в оборудовании или при пробое изоляции у тока есть путь с наименьшим сопротивлением обратно к трансформатору через заземляющую цепь.
Однако, если корпус трансформатора оказывается под напряжением из-за неисправности в береговой цепи или замыкания первичной обмотки трансформатора, у тока нет безопасного способа вернутся к источнику - береговой электрической системе. Все подводные металлические части окажутся под напряжением, ток потечет через воду и находящиеся в воде люди рискуют получить удар током.
Вероятность поражения током возникает и у тех, кто находится на борту между заземленным оборудованием и устройствами, не подключенными к заземлению, но погруженными в воду (изолированный блок или вал двигателя).
Во втором способе разделяющий обмотки экран и проводник берегового заземления подключается к корпусу трансформатора в точке соединения нейтрали вторичной обмотки и цепи заземления катера. Этот способ безопаснее для людей при возникновении неисправности, но не защищает катер от коррозии, поскольку использует общий заземляющий проводник и для береговой и для бортовой систем.
Чтобы защита заработала дополнительно на провод заземления устанавливают гальванический изолятор.
