השם "טרנספורמטור" מגיע מהמילה הלטינית "טרנספורמרה", שפירושה "להפוך, להפוך". זו בדיוק המהות שלו - הפיכה באינדוקציה מגנטית של זרם חילופין של מתח אחד לזרם חילופין של מתח אחר, אבל בתדר דומה. המטרה העיקרית של השנאי היא להשתמש במגוון מכשירים ברשתות חשמל ובספקי כוח.
תוֹכֶן
- מכשיר ועיקרון הפעולה
-
סיווג לפי סוג
- ממירי חשמל
- רובוטריקים אוטומטיים (LATR)
- שנאים זרם
- ממירי דופק
- היקף המכשירים
מכשיר ועיקרון הפעולה
שנאי הוא מכשיר להמרת זרם חילופין ומתחללא חלקים נעים.
מכשיר השנאים מורכב מחוט מבודד אחד או יותר, לפעמים סלילי קלטת (פיתולים), המכוסים בשטף מגנטי יחיד. הסלילים מפותלים בדרך כלל על ליבה (מעגל מגנטי). הוא עשוי בדרך כלל מחומר פרומגנטי.
האיור מציג באופן סכמטי את עקרון הפעולה של השנאי.
האיור מראה שהפיתול הראשוני מחובר למקור AC, והשני (משני) לעומס. בסיבובי הפיתול הראשוני זורם זרם חילופין, ערכו I1. ושני הסלילים מוקפים בשטף מגנטי Ф, שמייצר בהם כוח אלקטרו-מוטיבי.
אם הפיתול המשני אינו נטען, אז מצב הפעולה הזה של הממיר נקרא "בטל". כאשר הסליל המשני נטען, נוצר זרם I2 בסליל המשני תחת פעולת הכוח האלקטרו-מוטורי.
מתח המוצא במקרה זה תלוי ישירות בכמה סיבובים על הסלילים, ועוצמת הזרם תלויה בקוטר (חתך) של החוט. במילים אחרות, אם לשני הסלילים יש אותו מספר סיבובים, אז מתח המוצא יהיה שווה למתח הכניסה. ואם אתה מתפתל פי 2 סיבובים על הסליל המשני, אז המתח במוצא יהיה גבוה פי 2 מהקלט.
הזרם הסופי תלוי גם בקוטר החוט המתפתל. לדוגמה, עם עומס גדול וקוטר קטן של החוט, יכול להתרחש התחממות יתר של הפיתול, הפרה של שלמות הבידוד ואפילו כשל מוחלט של השנאי.
כדי להימנע ממצבים כאלה, נערכו טבלאות לחישוב הממיר ולבחירת קוטר החוט עבור מתח מוצא נתון.
סיווג לפי סוג
נהוג לסווג שנאים לפי מספר קריטריונים: לפי מטרה, לפי אופן ההתקנה, לפי סוג הבידוד, לפי מתח בשימוש וכו'. בואו ניקח בחשבון את סוגי המכשירים הנפוצים ביותר.
ממירי חשמל
סוג זה של מכשירים משמש לאספקה וקבלה של אנרגיה חשמלית בקווי חשמל ומקווי חשמל עם מתחים של עד 1150 קילוואט. מכאן השם - כוח. מכשירים אלו פועלים בתדרים נמוכים - בסדר גודל של 50-60 הרץ. מאפייני העיצוב שלהם הם שהם יכולים להכיל מספר פיתולים, הממוקמים על ליבה משורינת עשויה פלדה חשמלית. יתר על כן, ניתן להפעיל את סלילי המתח הנמוך במקביל.
מכשיר כזה נקרא שנאי מתפתל מפוצל. בדרך כלל, שנאי כוח ממוקמים במיכל עם שמן שנאי, והיחידות החזקות ביותר מקוררות על ידי מערכת פעילה. להתקנה בתחנות משנה ותחנות כוח, התקנים תלת פאזיים עם קיבולת של עד 4 אלף. kVA. הם נפוצים ביותר, שכן ההפסדים בהם מופחתים ב-15% בהשוואה לאלו החד-פאזיים.
רובוטריקים אוטומטיים (LATR)
זהו סוג מיוחד של מכשיר בתדר נמוך. בו, הפיתול המשני הוא בו זמנית חלק מהראשוני ולהיפך. כלומר, הסלילים מחוברים לא רק מגנטית, אלא גם חשמלית. מתחים שונים מתקבלים מפיתול אחדאם יוסקו מספר מסקנות. הודות לשימוש בפחות חוטים, מושגת הוזלה בעלות המכשיר. עם זאת, אין בידוד גלווני של הפיתולים, וזה כבר חיסרון משמעותי.
רובוטריקים אוטומטיים מצאו יישום ברשתות מתח גבוה ובמתקני בקרה אוטומטיים, להתנעת מנועי AC. רצוי להשתמש בהם ביחסי טרנספורמציה נמוכים. LATR משמש לוויסות מתח בתנאי מעבדה.
שנאים זרם
במכשירים כאלה, הפיתול הראשוני מחובר ישירות למקור הנוכחי, והפיתול המשני מחובר למכשירים עם התנגדות פנימית קטנה. אלה יכולים להיות אמצעי הגנה או מדידה. הסוג הנפוץ ביותר של שנאי זרם הוא זה המודד.
הוא מורכב מליבה עשויה מפלדה חשמלית מגולגלת סיליקון למינציה עם פיתולים משניים נפרדים אחת או יותר שנכרכו סביבה. בעוד שהראשי יכול להיות רק אוטובוס או חוט עם זרם נמדד שעבר דרך חלון המעגל המגנטי. לדוגמה, מדי מהדק פועלים לפי עיקרון זה. המאפיין העיקרי של זרם השנאי הוא יחס הטרנספורמציה.
ממירים כאלה בטוחים ולכן מצאו יישום במדידת זרם ובמעגלי הגנת ממסר.
ממירי דופק
בעולם המודרני, מערכות דחף החליפו כמעט לחלוטין שנאים כבדים בתדר נמוך. בדרך כלל, מכשיר דופק עשוי על ליבת פריט בצורות וגדלים שונים:
- טַבַּעַת;
- גַרעִין;
- גָבִיעַ;
- בצורת האות W;
- בצורת U.
העליונות של מכשירים כאלה היא מעל לכל ספק - הם מסוגלים לפעול בתדרים של עד 500 קילו-הרץ ויותר.
מאחר ומדובר במכשיר בתדר גבוה, מידותיו יורדות משמעותית עם התדירות הגוברת. כמות חוט קטנה יותר נצרכת לכל סלילה, וכדי להשיג זרם בתדר גבוה במעגל הראשון, מספיק רק לחבר אפקט שדה או טרנזיסטור דו-קוטבי.
ישנם עוד סוגים רבים של שנאים: בידוד, התאמה, שנאי שיא, משנק כפול וכו'. כולם נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה המודרנית.
היקף המכשירים
היום, אולי, קשה לדמיין את תחום המדע והטכנולוגיה, שבו לא משתמשים בשנאים. הם נמצאים בשימוש נרחב למטרות הבאות:
-
להולכה והפצה של חשמל. - כדי ליצור מעגל שסתום חוקי. הוא משמש בהמרת מכשירים עם התאמה בו-זמנית של מתח כניסה ומוצא.
- בייצור: בריתוך, לאספקת מתקנים אלקטרו-תרמיים וכו'. הספק של מכשירים כאלה מגיע לפעמים לעשרות אלפי קילו וולט ומתחים של עד 10 קילו וולט, וטווח הפעולה הוא 50 הרץ.
- ממירי מתח נמוך ומתח נמוך משמשים לציוד רדיו וטלוויזיה, התקני תקשורת, מכשירי חשמל ביתיים, להתאמת מתח וכו'.
- כאשר מכשירי מדידה וממסרים חשמליים כלולים במעגלים חשמליים במתח גבוה על מנת להרחיב את טווחי המדידה ולהבטיח בטיחות חשמלית.
בהתבסס על מגוון המכשירים וסוגי השנאים, ניתן לטעון כי היום אין להם תחליףמכשירים בשימוש כמעט אוניברסלי, שבזכותם יציבות ו השגת ערכי המתח הנדרשים על ידי הצרכן הן עבור רשתות אזרחיות והן עבור רשתות ארגוניות תַעֲשִׂיָה.
