หม้อแปลงแยกวงจรคือแหล่งจ่ายไฟฟ้าเพื่อความปลอดภัย โดยทั่วไปใช้ในการบำรุงรักษาและซ่อมแซมเครื่องจักร และทำหน้าที่ป้องกัน ป้องกันฟ้าผ่า และกรองสัญญาณ
หลักการของหม้อแปลงแยกวงจรเหมือนกับหม้อแปลงทั่วไป คืออาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า หม้อแปลงแยกวงจร (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) มักเป็นหม้อแปลงแบบอัตราส่วน 1:1 เนื่องจากขดลวดรองไม่ต่อเข้ากับพื้นดิน จึงไม่มีความต่างศักย์ระหว่างสายใดๆ ของขดลวดรองกับพื้นดิน ทำให้ใช้งานได้อย่างปลอดภัย โดยทั่วไปใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟสำหรับการบำรุงรักษา
แหล่งจ่ายไฟสำหรับหม้อแปลงควบคุมและอุปกรณ์หลอดสุญญากาศก็คือหม้อแปลงแยกวงจรเช่นกัน เช่น แอมพลิฟายเออร์หลอดสุญญากาศ เครื่องวิทยุหลอดสุญญากาศ และออสซิลโลสโคป รวมทั้งหม้อแปลงควบคุมสำหรับเครื่องกลึง เป็นต้น ล้วนมีหม้อแปลงแยกวงจรอยู่ด้วย ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงแยกวงจรแบบ 1:1 มักใช้ในการซ่อมบำรุงโทรทัศน์สีอย่างปลอดภัย และยังใช้ในเครื่องปรับอากาศด้วย
โดยทั่วไป แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่เราใช้งานมีสายหนึ่งต่อเข้ากับพื้นดิน ส่วนอีกสายหนึ่งมีความต่างศักย์ 220 โวลต์เทียบกับพื้นดิน การสัมผัสกับสายดังกล่าวอาจทำให้เกิดภาวะช็อกไฟฟ้าได้ อย่างไรก็ตาม ขดลวดรองของหม้อแปลงแยกวงจรไม่ได้ต่อเข้ากับพื้นดิน จึงไม่มีความต่างศักย์ระหว่างสายใดๆ สองเส้นกับพื้นดิน ดังนั้น เมื่อบุคคลหนึ่งสัมผัสกับสายใดสายหนึ่ง ก็จะไม่เกิดภาวะช็อกไฟฟ้า จึงมีความปลอดภัยมากกว่า
ประการที่สอง ขั้วต่อขาออกและขาเข้าของหม้อแปลงแยกสัญญาณนั้นแยกจากกันอย่างสมบูรณ์แบบ ซึ่งช่วยกรองสัญญาณที่ขาเข้าของหม้อแปลง (แรงดันไฟฟ้าจากระบบจ่ายไฟ) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เกิดผลการกรองที่ดีต่อแหล่งจ่ายไฟขาเข้า และส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้อุปกรณ์ไฟฟ้ามีความบริสุทธิ์
อีกหนึ่งการใช้งานคือการป้องกันสัญญาณรบกวน สามารถนำไปใช้ได้อย่างแพร่หลายในสถานที่ต่าง ๆ เช่น รถไฟฟ้าใต้ดิน อาคารสูง สนามบิน สถานีขนส่ง ท่าเรือ โรงงานอุตสาหกรรมและเหมืองแร่ รวมถึงระบบจ่ายไฟในอุโมงค์
หม้อแปลงแยกวงจรคือหม้อแปลงชนิดหนึ่งที่ขดลวดป้อนเข้ากับขดลวดจ่ายออกแยกจากกันโดยสิ้นเชิงทางไฟฟ้า ใช้เพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากการสัมผัสส่วนที่มีไฟฟ้า (หรือชิ้นส่วนโลหะที่อาจมีไฟฟ้าเนื่องจากฉนวนชำรุด) กับพื้นดิน หลักการทำงานเหมือนกับหม้อแปลงแบบแห้งทั่วไป ซึ่งอาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นพื้นฐาน โดยทำหน้าที่แยกวงจรปฐมภูมิออกจากแหล่งจ่ายไฟ และทำให้วงจรทุติยภูมิลอยตัวเทียบกับพื้นดิน เพื่อความปลอดภัยทางไฟฟ้า
หน้าที่การทำงาน
หน้าที่หลักของหม้อแปลงแยกสัญญาณ คือ การแยกฉนวนระหว่างชิ้นส่วนไฟฟ้าด้านปฐมภูมิและทุติยภูมิอย่างสมบูรณ์ และแยกวงจรทั้งระบบออกจากกัน นอกจากนี้ ยังสามารถใช้คุณสมบัติการสูญเสียพลังงานที่ความถี่สูงของแกนเหล็กเพื่อขัดขวางไม่ให้สัญญาณรบกวนความถี่สูงเข้าสู่วงจรควบคุมได้ โดยการใช้หม้อแปลงแยกสัญญาณ จะทำให้ด้านทุติยภูมิลอยตัวจากพื้นดิน ซึ่งสามารถใช้งานได้เฉพาะในสถานการณ์ที่ขอบเขตของแหล่งจ่ายไฟมีขนาดเล็กและระยะความยาวสายสั้นเท่านั้น ในกรณีนี้ กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากความจุต่อพื้นดินของระบบจะมีค่าน้อยมากจนไม่สามารถก่ออันตรายต่อมนุษย์ได้ อีกหนึ่งหน้าที่สำคัญมากคือ การปกป้องความปลอดภัยส่วนบุคคล! โดยการแยกแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายออก
ด้วยการพัฒนาระบบไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง หม้อแปลงซึ่งเป็นอุปกรณ์หลักในระบบไฟฟ้าจึงมีบทบาทสำคัญยิ่งขึ้นเรื่อยๆ การทำงานอย่างปลอดภัยของหม้อแปลงส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของการดำเนินงานทั้งระบบไฟฟ้า ความผิดรูปของขดลวดหม้อแปลงหมายถึงการเปลี่ยนแปลงขนาดตามแกนแนวตั้งและแนวนอน การเคลื่อนที่ของตัวหม้อแปลง และการบิดตัวของขดลวด ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อขดลวดได้รับแรงกระทำ สาเหตุหลักของความผิดรูปขดลวดหม้อแปลงมีสองประการ ประการแรกคือ หม้อแปลงมักประสบกับความผิดปกติจากวงจรลัดวงจรภายนอกขณะปฏิบัติงานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และประการที่สองคือ เกิดอุบัติเหตุ เช่น การชนกัน ระหว่างการขนส่งหรือการยกหม้อแปลง
พลังงาน
การไหลของสนามแม่เหล็กในแกนหม้อแปลงสัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนเข้า กระแสแม่เหล็กไฟฟ้า (excitation current) ไม่เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของภาระงาน แม้ว่าแกนจะไม่เกิดภาวะอิ่มตัว (saturation) จากการเพิ่มขึ้นของภาระงาน แต่การสูญเสียพลังงานเนื่องจากความต้านทานของขดลวดจะเพิ่มขึ้นจนเกินกำลังที่กำหนดไว้ เมื่อความร้อนที่เกิดขึ้นในขดลวดไม่สามารถถ่ายเทออกได้ทัน เครื่องหม้อแปลงอาจเสียหาย ถ้าขดลวดทำจากวัสดุซูเปอร์คอนดักเตอร์ การเพิ่มขึ้นของกระแสจะไม่ก่อให้เกิดความร้อน แต่ยังคงมีสนามแม่เหล็กรั่ว (leakage magnetic field) ซึ่งก่อให้เกิดความต้านทานภายในหม้อแปลงอยู่ดี การเพิ่มขึ้นของกระแสจึงส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าขาออกลดลง ยิ่งกระแสสูงเท่าไร แรงดันไฟฟ้าขาออกก็ยิ่งต่ำลงเท่านั้น ดังนั้น กำลังไฟฟ้าขาออกของหม้อแปลงจึงไม่สามารถมีค่าไม่สิ้นสุดได้ หากหม้อแปลงไม่มีความต้านทานใดๆ เลย ขณะที่มีกระแสไหลผ่าน จะเกิดแรงแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่มาก ซึ่งอาจทำให้ขดลวดเสียหายได้ง่าย แม้กำลังไฟฟ้าจะมีค่าไม่สิ้นสุด แต่ก็ใช้งานไม่ได้จริง จึงกล่าวได้เพียงว่า ด้วยการพัฒนาวัสดุซูเปอร์คอนดักเตอร์และวัสดุแกนหม้อแปลงอย่างต่อเนื่อง กำลังไฟฟ้าขาออกของหม้อแปลงที่มีปริมาตรหรือน้ำหนักเท่าเดิมจะเพิ่มขึ้น แต่ก็ยังไม่ถึงขั้นไม่สิ้นสุด!
EN
