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隔離變壓器（isolating 變壓器），是指輸入繞組與輸出繞組在電氣上彼此隔離的變壓器，用以避免偶然同時觸及帶電體（或因絕緣損壞而可能帶電的金屬部件）和大地所帶來的危險。隔離變壓器是實施安全電壓、電氣隔離等防護方式的基本元件，被廣泛應用于電力工程、機械制造、音視頻類設備、信息類設備、醫藥設備等領域。

1831年，邁克爾·法拉第建立了電磁感應定律。1890年左右，三相交流輸配電系統的發明與發展，使三相鐵心式變壓器應運而生。1930年左右，初步建立起了變壓器的基礎理論。1934年，美國人高斯攻克單向硅鋼片的制備技術，使得變壓器的重量、空載損耗、額定容量等性能指標得到大幅改善。20世紀60年代末，誕生了第一代基于半導體器件的UPS（UPS電池）。

隔離變壓器按用途可分為電源隔離變壓器和干擾隔離變壓器，主要由外殼、繞組、鐵芯、隔離屏蔽等部件構成的隔離變壓器，是基于電磁感應原理，其內部含有兩組線圈，在交流電作用下形成磁場，在磁場作用下副邊繞組可以產生電磁感應電動勢，若變壓器副邊繞組帶動負載，會產生大量的感應電流。由于隔離變壓器的副變繞組和原編繞組的匝數存在差異，通過調整副邊和原邊的匝數，實現隔離變壓器的變壓，其變比通常為1:1。

發展歷史

1831年，邁克爾·法拉第利用圖1所示的裝置，發現左邊開關在接通的瞬間，右邊的電流表會立刻偏轉，并很快復原。由此證明電磁可以互相產生，并建立了電磁感應定律。不僅為變壓器的誕生奠定了理論基礎，這一模型也是變壓器最早的模型。

1882年，法國人高納德和英國人吉伯斯使用一種名為“二次發電機”的裝置來改變電壓。1885年，匈牙利電力工程的德利、伯拉錫、濟拍勞斯基在高納德一吉伯斯的裝置結構基礎上進行改造，并將“變壓器”這個術語第一次應用到了這個領域。同年，匈牙利的Genz工廠制造出了一臺單相閉環磁電路（此后被稱作“變壓器”），它的主要部件已初步成型。1890年左右，三相交流輸配電系統的發明與發展，使變壓器在電網中的重要性更為明顯，三相鐵心式變壓器應運而生。

1930年左右，在初步建立起了變壓器的基礎理論后，對變壓器進行了各種改造和完善。即利用新的材質、新的優化方法和新的生產流程來不斷拓寬變壓器應用領域。1934年，美國人高斯攻克單向硅鋼片的制備技術，使得變壓器的重量、空載損耗、額定容量等性能指標得到大幅改善。

20世紀60年代末誕生了第一代基于半導體器件的UPS，該UPS共有五個變壓器，其中四個用于逆變，通過不同的相位疊加成脈波式階梯逆變電壓，再通過LC濾波器，變成正弦波。這種含逆變隔離變壓器的UPS被稱為工頻機。發展到20世紀90年代，工頻機逆變器已經減少為一個隔離變壓器，而到了21世紀初，各大UPS廠商紛紛推出了逆變器無隔離變壓器的UPS，稱為高頻機。

在工業化發展的初期，多數歐洲國家把隔離變壓器應用于電力、電子工業行業或者工礦企業領域，這種應用較為廣泛，特別是被應用于機床和機械設備中一般電路的控制電源。以及安全照明及指示燈的電源。隔離變壓器屬于典型的安全電源，一般可以用作對機器的維修和保養支持，可以起到保護設備、預防雷擊、濾波等作用。

主要分類

按屏蔽類型

普通隔離變壓器

普通隔離變壓器由于一次側、二次側繞組之間沒有直接的電氣連接，故一般的電力變壓器不論變比為多少都具有電位隔離的功能，而隔離變壓器則可以隔離更高的電位差。它被廣泛應用于交流電源線上、通信線上，隔離接地回路，有效抑制低頻、音頻范圍內的共模干擾，但不能抑制差模干擾。信號與脈沖隔離變壓器也廣泛地應用在音頻到視頻范圍，用于中斷地環路，實現耦合交流、隔離直流成分、阻抗匹配等功能。由于隔離變壓器的一次側與二次側之間存在分布電容，從而降低了接地回路阻抗。當由于某種原因，B點電位升高出現干擾電壓en時，高頻共模干擾可從一次側耦合到二次側。

屏蔽隔離變壓器

在隔離變壓器的一次側和二次側之間插入一層金屬屏蔽層，屏蔽層將一次側與二次側之間的電容分為兩個，起到了屏蔽作用。如將金屬屏蔽層與變壓器接地端連接，則來自一次側的共模干擾在到達二次側前被屏蔽層阻抗旁路。如將金屬層與變壓器一次側輸入端(有調壓抽頭時接調壓抽頭或接地端和零線端)連接，來自一次側的差模干擾在到達二次側前也被屏蔽層短路。

雙重屏蔽隔離變壓器

當一次側同時出現共模和差模干擾時，將一層屏蔽層連接到一次側以降低差模噪聲，將另一層屏蔽層連接到共模干擾的基準面或地線上以降低共模噪聲，隔離變壓器外殼也被連接到安全地線上。屏蔽層的連接線必須短而可靠，否則在高頻時，屏蔽效果會明顯降低。

三重屏蔽隔離變壓器

當需要更高隔離要求的時候，可選用三重屏蔽的隔離變壓器。三種不同屏蔽層的連接方法取決于變壓器的安裝方法以及接地條件。一般將變壓器安裝在設備機架的隔板或屏蔽室的隔墻上，并將機架連接設備安全PE線，輸入電源安全地被斷開加絕緣管保護。

按用途

干擾隔離變壓器

這類隔離變壓器廣泛用于電子電路中抑制噪聲干擾，扮演“干擾隔離”的角色。該類變壓器使兩個互有聯系的電路相互獨立，不能形成回路，從而有效地切斷干擾信號通路。

通常使用的抗干擾隔離變壓器的變比為1：1，一、二次繞組間加有屏蔽層。一些對質量要求較高的測量及信號放大器還要求變壓器的一次側和二次側以及一、二次側之間均分別加有屏蔽層的“三重屏蔽”方式。只要屏蔽層接地良好，就能有效地抑制從一次繞組耦合到二次繞組的電容性耦合噪聲。

實踐證明，采用隔離變壓器是一種簡便易行的抗干擾措施。在使用中，安裝抗干擾隔離變壓器時，應該盡量靠近負載側，以便減少二次回路再次拾取噪聲的可能。

電源隔離變壓器

這類隔離變壓器的主要功能是隔離電源，如在家用電器維修中修理彩電時經常用到的就是這種。由于大多數彩色電視機使用不帶電源變壓器的開關式穩壓電源，220V單相交流電與彩電底板有電的聯系。在維修過程中稍有不慎就會發生觸電事故，所以必須采用安全隔離措施來加以預防。

此種用來隔離電源的隔離變壓器就能起到“安全隔離”的作用。它的匝數比亦為1：1，但在大多數情況下，考慮到變壓器中存在著各種損耗，故常將二次繞組匝數設計得比一次繞組匝數多3%～5%。一次繞組與二次繞組之間絕緣應良好，不漏電，從而起到安全隔離的作用。

按結構形式

干式隔離變壓器

不使用液體冷卻劑，依靠空氣自然對流或強迫風冷進行冷卻。

油浸式隔離變壓器

使用變壓器油作為冷卻和絕緣介質。

充氣密封干式隔離變壓器

充氣密封干式隔離變壓器是一種特殊設計的變壓器，結合了干式變壓器和氣體絕緣技術的優點。

基本構造

主要部件

以上參考資料

內部結構

隔離變壓器的內部結構一般包括輸入繞組、輸出繞組、鐵芯及絕緣部件等。

以上參考資料

技術參數

主要技術指標

參考資料

容量

最大容量如下：

參考資料

功率

變壓器鐵芯磁通量和施加的電壓有關。在電流中勵磁電流不會隨著負載的增加而增加。雖然負載增加鐵芯不會飽和，將使線圈的電阻損耗增加，超過額定容量時，由于線圈產生的熱量不能及時散出，會損壞線圈；如果線圈是由超導材料組成，電流增大不會引起發熱，但變壓器內部還有漏磁引起的阻抗，電流增大，輸出電壓會下降，電流越大，輸出電壓越低，所以變壓器輸出功率不可能是無限的。如果變壓器沒有阻抗，那么當變壓器流過電流時，會產生特別大電動力，很容易使變壓器線圈損壞，雖然功率無限但不能用。隨著超導材料和鐵芯材料的發展，相同體積或重量的變壓器輸出功率會增大，但不是無限大。

電壓

負載時電壓降低一般不得超過額定電壓的5%~15%，空載輸出電壓不應超過下列范圍：

參考資料

溫升

當環境溫度為35℃時，金屬握持部分溫升不得超過20℃、其它材料的不得超過40℃，非握持部分的外殼分別不得超過25℃和50℃；接線端子溫升不得超過35℃，各部橡膠絕緣的溫升不得超過30℃、聚氯乙烯絕緣的不得超過40℃。

絕緣

隔離變壓器應按規定進行耐壓試驗。各部絕緣電阻不得低于下列數值：

參考資料

標準規范

中國GB13028-1991標準規定了對隔離變壓器和安全隔離變壓器（包括以變壓器為主體的帶有power cord、接線端子、開關等組件的電源裝置）的安全要求及其他要求。

①當燈泡正常工作時，次級輸出電流應為6.6A±1%；

②當燈泡開路時，次級電壓不大于額定電壓的3倍；

③當燈泡短路時，次級電流應不超過額定輸出電流的1.076倍；

④具有良好的絕緣性能，初級直流耐壓為15kV，次級直流耐壓為5kV；

⑤變壓器效率不低于0.8~0.9，功率因數不低于0.95，溫升不超過55K；

⑥在-40℃~+65℃的環境及短時間浸水時，長期穩定工作。

參考資料

工作原理

隔離變壓器與普通變壓器的原理一致，均基于電磁感應原理，能量僅通過磁場傳遞。隔離變壓器一般是指1：1的變壓器。由于次級不和地相連，次級任一根線與地之間沒有電位差。使用安全，常用作維修電源。

隔離變壓器不全是1：1變壓器，控制變壓器和電子管設備的電源也是隔離變壓器。如電子管擴音機，電子管收音機和示波器和車床控制變壓器等電源都是隔離變壓器。如為了安全維修彩電常用1比1的隔離變壓器。隔離變壓器是使用比較多的，在空調中也是使用的。

一般變壓器原、副繞組之間雖也有隔離電路的作用，但在頻率較高的情況下，兩繞組之間的電容仍會使兩側電路之間出現靜電干擾。為避免這種干擾，隔離變壓器的原、副繞組一般分置于不同的心柱上，以減小兩者之間的電容；也有采用原、副繞組同心放置的，但在繞組之間加置靜電屏蔽，以獲得高的抗干擾性。

靜電屏蔽就是在原、副繞組之間設置一片不閉合的銅片或非磁性導電紙，稱為屏蔽層。銅片或非磁性導電紙用導線連接于外殼。有時為了取得更好的屏蔽效果，在整個變壓器，還罩一個屏蔽外殼。對繞組的引出線端子也加屏蔽，以防止其他外來的電磁干擾。這樣可使原、副繞組之間主要只剩磁的耦合，而其間的等值分布電容可小于0.01pF，從而大大減小原、副繞組間的電容電流，有效地抑制來自電源以及其他電路的各種干擾。

特點

隔離變壓器的一個顯著特點是其輸出端與輸入端在電氣上完全隔離，這不僅能有效過濾電網供給的電源電壓，為用電設備提供純凈的電源，還能防止因偶然接觸帶電體或絕緣損壞而可能發生的觸電危險。

優點

缺點

作用

隔離變壓器的主要作用是，使一次側與二次側的電氣完全絕緣，也使該回路隔離。另外，利用其鐵芯的高頻損耗大的特點，從而抑制高頻雜波傳入控制回路。用隔離變壓器使二次對地懸浮，只能用在供電范圍較小、線路較短的場合。此時，系統的對地電容電流小到不足以對人身造成傷害。另外還有一個很重要的作用就是保護人身安全，隔離危險電壓。隨著電力系統的不斷發展，變壓器作為電力系統中的關鍵設備起著日益重要的作用，它的安全運行直接關系到整個電力系統運行的可靠性。變壓器線圈變形是指線圈在受力后，發生的軸向、幅向尺寸變化、器身位移、線圈扭曲等情況。造成變壓器線圈變形的主要原因有兩個：一是變壓器運行中難以避免地要受到外部短路故障沖擊，二是變壓器在運輸吊裝過程中發生意外碰撞。

應用

隔離變壓器屬于安全電源，一般用于機器維修保養，起保護、防雷、濾波作用。隔離變壓器原邊和副邊電壓可根據要求定制。隔離變壓器的輸出端跟輸入端是完全“斷路”隔離的。隔離變壓器，特別是那些1：1的變壓器，因其次級不與大地相連，確保了次級任一線與大地之間無電壓，使得使用更為安全，因此常作為維修電源使用。除了維修用途，控制變壓器和電子管設備的電源也常采用隔離變壓器，例如電子管功放機、電子管收音機、示波器以及車床控制變壓器等。在維修彩色電視機或空調時，為了確保安全，也常使用1：1的隔離變壓器。隔離變壓器還廣泛應用于地鐵、高層建筑、機場、車站、碼頭、工礦企業及隧道等需要輸配電的場所，以確保用電安全。隔離變壓器是通過電氣隔離輸入繞組與輸出繞組，并利用電磁感應原理工作的，旨在保護人員安全，提供純凈電源，并防止電氣干擾。

醫療設備

醫療環境下的設備，諸如手術照明、心電監測儀及超聲診斷設備，對電力供應的穩定性有著嚴格要求。鑒于這類設備極易受到電源干擾的影響，集成隔離變壓器成為確保電源純潔性的關鍵措施，它能高效地減輕乃至根除電源雜訊與干擾因素，從而保障醫療設備功能的穩定發揮。此外，在醫療機構內部，還會部署像體外循環機之類的大型醫療裝備，它們不僅耗電量大，還時常需要靈活移動作業。在這種情境下，采用隔離變壓器顯得尤為重要，因為它能夠為這些設備供應更為持續穩定的電力，滿足其特異的工作需求與環境變化。

計算機網絡

計算機網絡技術領域中，隔離變壓器扮演著不可或缺的角色，主要是因為計算機系統對供電的穩定性和純凈度有著極高要求。這類設備對電源波動極其敏感，因此部署隔離變壓器是確保系統穩定性、為計算機設備輸送無雜質電源、維護其正常操作的必要手段。此外，在網絡通信環節，諸如光纖收發器等高性能設備的應用十分關鍵，它們在高速率傳輸與遠距離通信上展現出精細的需求。為了最大化信號傳輸的質量并有效阻隔電源噪聲及干擾對通信清晰度的潛在威脅，集成隔離變壓器成為保護通訊完整性的重要策略。

工業生產

在工業生產中，隔離變壓器也是必不可少的設備，原因在于工業場景往往伴隨著高能耗需求及多變復雜的作業條件，對電力供應的可靠性和安全性提出了嚴峻挑戰。隔離變壓器的引入，正是為了滿足這一高標準的電源保障需求。在涉及焊接、金屬切割等高強度作業中，諸如電弧焊、氬弧焊這類高功率設備的運用極為普遍。這些設備在運行時會產生強烈的磁場及電磁干擾，對周邊的精密儀器與控制系統構成嚴重威脅。因此，配備隔離變壓器顯得尤為關鍵，它能有效隔絕電源與設備間的直接聯系，減少干擾影響，保障整個工業流程的平穩進行。

特殊環境

在舞臺燈光與音響等獨特應用領域，隔離變壓器同樣發揮著至關重要的作用。這些領域內的設備對電能質量有著極高的標準，要求電源無干擾、純凈，以保證表演效果的完美呈現。通過隔離變壓器的運用，不僅能顯著減少乃至消除電源中的噪音和干擾因素，還能有力保障設備的順暢運行和演出的順利進行。在軍事設施、核電站等安全標準嚴苛的特殊環境里，對電力供應的穩定性和純凈度要求達到極致。隔離變壓器在此類場合的應用，是確保所有系統與設備獲得不間斷、無污染電源供給的關鍵措施，這對于維持高安全級別環境的正常運作與防止潛在風險至關重要。

使用相關

注意事項

在使用隔離變壓器時，其二次側應避免連接PE線（保護接地線），因為這樣的連接將失去隔離變壓器的核心功能——隔離。隔離變壓器的設計初衷就是為了確保二次側與一次側（主電源側）的電氣隔離，從而防止因他處故障導致的電壓波動或電擊危險通過PE線傳遞到二次側設備。這也是TN接地系統的一個潛在缺陷，因為TN系統依賴于PE線來實現故障電流的迅速接地，但在隔離變壓器的應用中，這樣的做法可能會破壞隔離效果。

當需要為一臺用電設備供電時，建議采用專用的隔離變壓器。若需為多個設備供電，則宜選擇擁有多個二次繞組的隔離變壓器，以確保每臺設備都能獲得獨立的隔離保護。在條件受限，只能使用隔離變壓器的一個二次繞組為兩臺用電設備供電時，必須特別注意安全措施。此時，應將這兩臺用電設備的金屬外殼通過絕緣導線進行連接，并確保該導線不與任何接地系統相連，這種連接方式被稱為“不接地的等電位聯結”。這種措施的目的是為了消除因設備“碰殼”（即設備外殼與帶電部分接觸）而與不同相電源引發的電擊危險，確保用電安全。

常見故障及解決

內部線纜腐蝕變形

在端子箱處檢測工作壓力釋放觸點電壓異常后，初步判斷可能是壓力釋放閥的常開常閉觸點因接線問題而錯誤地觸發了告警信號。經過確認該故障點及報警為誤發信號后，進行了帶電檢查，重點檢查了三相隔離變壓器箱頂的壓力釋放閥。檢查發現，壓力釋放閥位于箱頂的凹陷區域，存在嚴重的積水潮濕現象，導致信號電纜線和航空插座遭受嚴重腐蝕并出現發黑。