המתח הנוכחי של 220 וולט ברשת החשמל בצורה בה היא נכנסת לדירה אינו מתאים להפעלת רוב המכשירים האלקטרוניים. כדי להמיר אותו לסוג נוח להפעלת מכשירי חשמל ביתיים, נדרשים ממירים מיוחדים הנקראים שנאים. בעזרתם ניתן להוריד את ערך מתח האספקה לערך הרצוי, ואז ליישר אותו.
סקירה כללית של שנאי
כממירים, משתמשים במכשירים אלה באופן מסורתי בכדי להביא לצורה מקובלת של כוח הנשלח דרך קווי מתח גבוה. ל"העברה "למרחקים עצומים, רק מתחים אולטרה גבוהים מתאימים שבהם לזרם יכול להיות ערך מקובל.
אם תנסו להעביר אנרגיה לפחות מאה ק"מ בצורה של המתח הרגיל של 380 וולט, יידרש זרם של מיליוני אמפר בכדי לספק את הכוח הנדרש לצרכן.
לצורך פיזורו יש צורך בחוט בעובי גוף אנושי, אשר בפועל אי אפשר ליישם. לכן בצד הצד המייצר חשמל, בעזרת שנאי אחר (מדרגה) עולה ערכו ל 110 קילוואט. בצורה זו, אי אפשר להשתמש בהפצת חשמל בבנייני מגורים ובמתקני ייצור. לפיכך, לאחר מסירה באמצעות חומרי נפץ בתחנות חלוקה, 110 קילוואט מופחתים ל 10 (6) קילוואט.
מכאן הם עוברים לתחנות השנאי המחוזיות, שם בשנאי ההרגעה המקומי הם מקבלים את הצורה הסופית שלהם 380 (220) וולט. עם ערכים פוטנציאליים כאלה, ניתן להעביר אנרגיה בקלות דרך כבל תת-קרקעי או חוט אוויר SIP לצרכן הסופי. לכן שנאי חד פאזי ממלא תפקיד גדול בחיי האדם.
מטרה ומכשיר
כל שנאי חד-פאזי 220 וולט הוא מכשיר חשמלי העובד רק במעגלי זרם חילופין. בעזרתו מתח הכניסה להמרה לערך הרצוי (לרוב הוא יורד). במקרה זה, הזרם הנמשך מהסלילה המשנית עולה, מכיוון שהעוצמה מועברת כמעט ללא הפסד. מכאן נובע כי המטרה העיקרית של מכשיר זה היא להשיג את המתח הדרוש לפיתרון בעיות, ואז להשתמש בו למטרות ספציפיות.
הכרות עם תכנון השנאי, המורכב מהאלמנטים העיקריים הבאים, תעזור ליצור תמונה שלמה יותר:
- גרעין עשוי מחומרים פרומגנטיים;
- סלילים ראשוניים ומשניים המונחים על מסגרת מבודדת;
- כיסוי מגן (אלמנט זה נעדר במספר דגמים).
בדוגמאות מסוימות, במקום פרומגנטים, משתמשים בפלדה חשמלית או בפרמלו. הבחירה בסוג מסוים של חומר ליבה תלויה באזור השימוש במוצר עצמו.
עיקרון הפעלה
עקרון פעולתו של שנאי חד פאזי מבוסס על החוק, לפיו השדה החשמלי המתחלף הפועל בסליל מעורר EMF במוליך שנמצא בסמוך. התופעה מכונה חוק הגיוס האלקטרומגנטי של פאראדיי, שהיה הראשון שגילה את האפקט המעניין הזה. כדי לבסס אותה, המדען פיתח תיאוריה שלמה, אשר היוותה את בסיס עבודתם של רוב המכשירים החשמליים והמכלולים המודרניים.
הוראותיה העיקריות:
- כאשר זרם עובר בסליל חוט, נוצר סביבו שטף מגנטי, התופס את כל אותם פניות שנמצאים בסמוך;
- בהשפעת זרימה זו, נוצר בהם EMF, החופף בצורה של שינויים עם התחום הראשוני;
- בנוכחות פרומגנט בו, השפעה של השפעה זו מוגברת.
כל העקרונות הללו הם הבסיס להפעלת מוצר שנאי מודרני. כאשר הוא מחובר לסלילת העומס המשנית, מעגל העבודה נסגר, ואנרגיה מועברת כמעט ללא הפסד לצרכן.
מצבי הפעלה
כמו כל מכשירי המרה, לשנאי יש שני מצבי הפעלה:
- מה שנקרא "מהירות סרק";
- מצב עומס.
בעת סרק, המכשיר פועל ללא עומס וצורך מינימום של כוח שמתפזר רק בסבב העיקרי. הזרם בו הוא גם מינימלי ולרוב אינו עולה על 3-10% מהערך שנצפה בעומס המחובר. במקרה השני מתחיל לזרום זרם בסיבובי הפיתול המשני, שערכו עומד ביחס הפוך למספר הסיבובים בסליל.
בשנאי שנורד, המתח בו נמוך יותר והזרם הוא יותר. במצב זה, כוח מועבר לעומס תוך התחשבות בפיזור תרמי בליבת השנאי.
פרמטרים עיקריים
כאשר בוחנים את הפרמטרים של ממירי מתח וזרם, חשוב לציין את מקדם ההמרה k, המוגדר כ- I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. כאן w2 ו- w1 הם מספר הפניות בסיבובים המשניים והראשוניים, בהתאמה. בנוסף, נלקחים בחשבון מאפייניו, כמו גודל חלון הליבה בו מונחים הסלילים.
פרמטר נוסף המאפיין את מאפייני ההעברה של שנאי חד-פאזי סליל כפול במתח הוא אותו מקדם טרנספורמציה k, שערכו עבור התקן מוריד נמוך מ -1. ולהיפך, אם k> 1, מוצר זה הוא שנאי מדרגות. בהיעדר הפסדים בחוטי הפיתולים ופיזור הזרימה, אינדיקטור זה פשוט מאוד לחישוב. לשם כך, הכי נוח להשתמש באלגוריתם חישוב פשוט: k = U2 / U1. אם יש מספר פיתולים משניים, יש לקבוע את הפרמטר שצוין לכל אחד מהם בנפרד.
סוגי שנאים ויישומם
על פי תכונות העיצוב של הליבה, דגימות ידועות של שנאים חד פאזיים מחולקות למוצרי מוט, טבעת ושריון. על פי צורת המעגל המגנטי המשמש בהם, הם יכולים להיות:
- בצורת W;
- טורואידי;
- בצורת U.
כל אחת מהטפסים הללו מתאימה למטרות מסוימות הקשורות לצורך להשיג מאפייני שידור מוגדרים.
שנאי הצימוד המגנטי הגדול ביותר שניתן להשיג (MS) מחולקים למוצרים עם אינטראקציות חזקות, בינוניות וחלשות. מאפיינים אלה תלויים במידה רבה בעיצוב המוצר עצמו ובסוג הליבה שלו.
שנאי חד פעמי הוא ביקוש באזורים בהם יש צורך לתאם שני מעגלי חשמל עם הבידוד החשמלי של כל אחד מהם.
הפעלת מוצר
בעת הפעלת התקנים להמרה חד-פאזית, מוקדשים תשומת לב מיוחדת לטיפול הבטוח בהם, שמוסבר על ידי המתח הגבוה שנמצא על הפיתולים הראשיים. כמו כן, חשוב לקחת בחשבון את הנקודות הבאות לגבי התקנה ושילוב של שנאים במעגלים חשמליים:
- כדי למנוע כישלון מתפתל (שחיקה), יש להגן על מעגלים משניים מפני קצר חשמלי;
- חשוב לעקוב אחר התנאים התרמיים של הליבה והסלילה ובמידת הצורך לספק את קירורם.
הטיפול בשנאי חד פאזי מצטמצם לנהלים סטנדרטיים, אשר נקבעים על ידי הוראות התקנים הנוכחיים.
