שנאי מתח קלאסי (VT) הוא מכשיר הממיר ערך אחד למשנהו. התהליך מלווה באובדן כוח חלקי, אך מוצדק במצבים בהם יש צורך לשנות את הפרמטרים של אות הקלט. התכנון של שנאי כזה מספק אלמנטים מפותלים, עם החישוב הנכון שאפשר להשיג את מתח היציאה הנדרש.
מטרה ועקרון הפעולה
המטרה העיקרית של שנאי מתח היא להמיר את אות הקלט לרמה שצוינה על ידי המשימות שעומדות בפני המשתמש - כאשר צריך להוריד או להגדיל את פוטנציאל העבודה. ניתן להשיג זאת באמצעות עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית, שנוסח כחוק על ידי המדענים פאראדיי ומקסוול. לדבריו, בכל לולאה שנמצאת בסמוך לסליל אחר מאותו חוט, EMF מושרה עם זרם, פרופורציונלי לשטף ההשראה המגנטית החודרת אליהם. עוצמת הגיוס הזה בסלילה המשנית של השנאי (המורכבת מהרבה פניות כאלה) תלויה בעוצמת הזרם במעגל הראשוני ובמספר הסיבובים בסליל אחד והשני.
הזרם בסלילה המשנית של השנאי והמתח בעומס המחובר אליו נקבעים רק על ידי היחס בין מספר הסיבובים בשני הסלילים. חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית מאפשר לך לחשב נכון את הפרמטרים של המכשיר המעביר כוח מכניסה לפלט ביחס הרצוי בין זרם ומתח.
מה ההבדל בין שנאי זרם לשנאי מתח
ההבדל העיקרי בין שנאי זרם (CT) לממירי מתח הוא מטרתם התפקודית השונה. הראשונים משמשים רק במעגלי מדידה, מה שמאפשר להוריד את רמת הפרמטר המבוקר לערך מקובל. השנייה מותקנת בקווים חשמליים AC ומוציאה את תפוקת המתח המשמשת להפעלת הציוד הביתי המחובר.
ההבדלים בעיצוב הם כדלקמן:
- כסלילה ראשונית בשנאים זרם משמש אוטובוס אספקת חשמל עליו הוא מותקן;
- פרמטרים מתפתלים משניים מיועדים לחיבור למכשיר מדידה (מד חשמלי בבית למשל);
- בהשוואה ל- VT, השנאי הנוכחי הוא קומפקטי יותר ובעל מעגל מיתוג פשוט יותר.
שנאי זרם ומתח עומדים בדרישות שונות מבחינת הדיוק של הערכים המומרים. אם מחוון זה חשוב מאוד עבור מכשיר מדידה, אזי לשנאי מתח הוא בעל חשיבות משנית.
סיווג שנאי מתח
על פי הסיווג המקובל, מכשירים אלה לפי מטרתם מחולקים לסוגים העיקריים הבאים:
- שנאי חשמל עם הארקה ובלעדיה;
- מכשירי מדידה;
- טרנספורמטורים אוטומטיים;
- מכשירים תואמים מיוחדים;
- שנאים ובידוד שיא.
הראשון מבין הזנים הללו משמש למסירת כוח ללא הפרעה לצרכן בצורה מקובלת עבורו (עם המשרעת הרצויה). תמצית הפעולה שלהם היא להמיר רמה אחת של פוטנציאל לרעה אחרת במטרה להעביר לאחר מכן לעומס.התקנים תלת פאזיים המותקנים בתחנת משנה שנאי, למשל, יכולים להפחית מתח גבוה מ- 6.3 ו -10 קילוואט לערך ביתי של 0.4 קילוואט.
טרנספורמטורים אוטומטיים הם המבנים האינדוקטיביים הפשוטים ביותר שיש להם סלילה עם ענפים להתאמת גודל מתח היציאה. מוצרים תואמים מותקנים במעגלים בעלי זרם נמוך ומספקים העברת כוח משלב לשלב עם מינימום הפסדים (ביעילות מירבית). באמצעות שנאי "בידוד" כביכול, ניתן לארגן בידוד חשמלי של מעגלים עם מתח גבוה ונמוך. זה מבטיח את ההגנה של בעל הבית או הקוטג 'מפני התחשמלות בעלות פוטנציאל גבוה. בנוסף, ממירים מסוג זה מאפשרים לך:
- להעביר חשמל מהמקור לצרכן בצורה הנכונה והבטוחה;
- להגן על מעגלי עומס עם מכשירים רגישים הכלולים בהם מפני הפרעות אלקטרומגנטיות;
- חסום את כניסת רכיב הזרם הישיר למעגלי העבודה.
שנאי שיא הם סוג אחר של מכשיר להמרת אנרגיה חשמלית. הם משמשים לקביעת הקוטביות של אותות הדופק ולהתאמתם לפרמטרי הפלט. ממירים מסוג זה מותקנים במעגלי האות של מערכות מחשב וערוצי רדיו.
מדידת שנאי מתח וזרם
שנאי מדידה מיוחדים הם סוג מיוחד של מתמרים המאפשרים הכללה של התקני בקרה במעגלי חשמל. מטרתם העיקרית היא המרת זרם או מתח לערך הנוח למדידת פרמטרי רשת. הצורך בכך עולה במצבים הבאים:
- כאשר מבצעים קריאות באמצעות מטר חשמלי;
- במקרה של התקנת ממסרי הגנה על מתח וזרם במעגלי אספקת החשמל;
- אם יש מכשירי אוטומציה אחרים.
מכשירי מדידה מסווגים לפי תכנון, סוג התקנה, יחס טרנספורמציה ומספר צעדים. על פי הסימן הראשון, הם מובנים, מעבר ותמיכה, ובמקום ההצבה - חיצוניים או מיועדים להתקנה בתאי חלון מתגים סגורים. על פי מספר שלבי ההמרה, הם מחולקים לשלב יחיד ומפלים, ועל ידי מקדם הטרנספורמציה, למוצרים בעלי ערך אחד או יותר.
תכונות של פעולת VT ברשתות עם נקודת אפס מבודדת ונטועה
לרשתות חשמליות בעלות מתח גבוה יש שתי גרסאות: עם אוטובוס אפס מבודד, או עם ניטרל מפוצל וקרקע. המצב הראשון של חיבור נקודת האפס מאפשר לך לא לנתק את הרשת עם תקלות חד-פאזי (OZ) או תקלות קשת (DZ). PUEs מאפשרים הפעלת קווים עם ניטרל מבודד עד שמונה שעות באמצעות מעגל חד פאזי, אך בתנאי שבזמן הזה, נעשית עבודה למיגור התקלה.
נזק לציוד חשמלי אפשרי כתוצאה מגידול במתח הבמה ליניארי והופעתו לאחר מכן של קשת בעלת אופי משתנה. ללא קשר לסיבה ולאופן הפעולה, זהו סוג התקלה המסוכן ביותר עם מקדם מתח מתח גבוה. במקרה זה קיימת סבירות גבוהה להופעה של זעזועים ברשת.
מעגל ה- ferroresonant ברשתות כוח עם ניטרל מבודד הוא שרשרת רצף אפס עם מגנטציה לא לינארית. VT תלת פאזי שאינו מקורקע במהותו הם שלושה שנאים חד פאזיים המחוברים על פי סכמת הכוכבים. עם מתחים יתר באזורים שבהם הוא מותקן, הגירוי בליבתו גדל פי 1.73 פעמים, מה שגורם לפרורונוננס.
כדי להגן מפני תופעה זו פותחו שיטות מיוחדות:
- ייצור VT ו- CT עם אינדוקציה פנימית נמוכה;
- הכללה במעגל שלהם של רכיבי דעיכה נוספים;
- ייצור שנאים תלת פאזיים עם מערכת מגנטית אחת בגרסת 5 מוטים;
- הארקה ניטראלית דרך כור המגביל זרם;
- השימוש בפיתולי פיצויים וכו ';
- יישום מעגלי ממסר המגנים על פיתולי VT מפני זרמי-יתר.
אמצעים אלה מגנים על מדידת VTs, אך אינם פותרים לחלוטין את בעיית הבטיחות. מכשירי הארקה המותקנים ברשתות עם אוטובוס ניטרלי מבודד יכולים לעזור בכך.
אופי הפעולה של שנאי מתח נמוך במצבים ניטרליים הארועים מאופיין על ידי בטיחות מוגברת והפחתה משמעותית בתופעות הטרור. בנוסף, השימוש בהם מגביר את הרגישות והסלקטיביות של ההגנה במעגל חד פאזי. עלייה כזו מתאפשרת בגלל העובדה שהסלילה האינדוקטיבית של השנאי כלולה במעגל הקרקע ומגדילה בקצרה את הזרם דרך מכשיר המגן המותקן בו.
ה- PUE מספק רציונל להתרת הארקה ניטראלית לטווח קצר עם השראות קטנות של סלילת ה- VT. לשם כך, הרשת עושה שימוש באוטומציה, שעל ידי התרחשות OZ לאחר 0.5 שניות, מחברת בקצרה את השנאי לסורגי האוטובוס. בשל ההשפעה של ניטרל מוארך במהלך תקלה אדמה חד פאזית, זרם מוגבל על ידי השראות ה- VT מתחיל לזרום במעגל המגן. יחד עם זאת, ערכו מספיק כדי שציוד ההגנה יעבוד מהאזור המסוכן וייצור תנאים לכיבוי פריקת קשת מסוכנת.
