שנאי שלב: תכונות עיצוב של מכשירים המסוגלים להגדיל ולהקטין מתח

השנאי ממיר חשמל ברשתות ומתקנים המיועדים לקליטת חשמל ולעבודה עם חשמל. שנאי מדרגה היא יחידה סטטית המופעלת על ידי מקור מתח כדי להפוך הספק גבוה להספק נמוך. הוא משמש לבידוד מעגלי הגנה לוגיים וקווי מדידה ממתח גבוה.

קונספט שנאי

מכשיר אלקטרומגנטי עם שתי פיתולים או יותר בשילוב אינדוקציה במעגל מגנטי נקרא שנאי. הוא נועד לשנות מתח AC תוך שמירה על תדר ומשמש בייצור, שידור וקבלה של חשמל.

יחידת הגברת המתח מכילה סליל תיל מוקף בקווים מגנטיים הממוקמים על ליבה כדי להעביר שטף. חומר הליבה הוא סגסוגות פרומגנטיות. היחידה פועלת עם קיבולות גבוהות, השימוש בה נובע מאינדיקטורים שונים של המתחים של קווי עיר (כ-6.2 קילו וולט), מעגל הצרכן (0.4 קילו וולט) וההספק הנדרש להפעלת מכשירי חשמל ומכונות חשמליות (מקריאות בודדות ועד כמה מאות קילו-וולט).

יישום ברשתות

המכשירים מותקנים בקווי חשמל ובספקי כוח של נקודות צרכן. בהתאם לחוק ג'ול-לנץ, ככל שהזרם עולה, משתחרר חום המחמם את החוט. כדי להעביר אנרגיה על פני מרחקים לינאריים ארוכים, המתח גדל, והזרמים מופחתים. כאשר הוא מסופק לצרכן, ההספק מופחת, שכן מטעמי בטיחות יהיה צורך להשתמש בבידוד מסיבי.

בתחילת השרשרת מותקן שנאי מדרגה ובנקודת הקבלה מורידים את המחוונים. שילובים כאלה משמשים שוב ושוב לאורך קו הולכת החשמל, משיגים תנאים נוחים להובלת חשמל ויוצרים ערכים מקובלים עבור הצרכן.

בשל נוכחותם של שלושה שלבים ברשת, יחידות תלת פאזיות משמשות להמרת אנרגיה. לעיתים משתמשים בקבוצה בה משולבים המכשירים לדגם כוכב, בעוד שיש להם מוט מוליך משותף.

למרות שהיעילות של יחידות בעלות הספק גבוה מגיעה לכמעט מאה אחוז, עדיין נוצר חום רב. שנאי תחנת כוח טיפוסי של 1 GW מייצר כמה מגה וואט. כדי לצמצם תופעה זו פותחה מערכת קירור בצורת מיכל עם נוזל לא דליק או שמן שנאי ומכשיר חזק לחלוקת חום אוויר. קירור הוא לעתים קרובות מים, העיקרון היבש משמש בהספק נמוך.

מערכת מגנטית

מעגל מגנטי הוא קומפלקס של לוחות או אלמנטים אחרים העשויים מפלדה חשמלית, המורכב בתצורה גיאומטרית נבחרת. המבנה מכיל את השדות של היחידה. הליבה המגנטית המורכבת יחד עם הצמתים והאלמנטים המחברים יוצרים את שלד השנאי. החלק עליו מלופפים את הפיתולים הוא מוט. האזור של המערכת המיועד לסגירת המעגל ולא לשאת את סיבובי הלולאה נקרא עול. סידור המוטות בחלל משמש לחלוקת המערכת לסוגים הבאים:

• עיצוב שטוח, שבו כל הליבות ממוקמות על משטח אחד;
• שיטה מרחבית - מוטות אורך או ליבות ועול נמצאים במישורים שונים;
• סדר סימטרי - מוטות באותו אורך וצורה ממוקמים כך שהסידור המרחבי שלהם זהה עבור כל האלמנטים והליבות;
• פעולה אסימטרית כוללת מוטות מסוגים וגדלים שונים, הממוקמים באופן שונה מחלקים דומים.

פיתולי יחידה

הפיתול מורכב מסיבובים בודדים שהם מוליכים, או קבוצה של משדרים כאלה (גדילים של מספר חוטים). התחלופה עוקפת פעם אחת את המוט, שהזרם שלו, יחד עם הזרמים של ליבות ומערכות אחרות, משחזר את השדה המגנטי. התוצאה היא כוח אלקטרו-מוטורי (EMF).

הפיתול הוא סט מסודר של פניות. הוא יוצר שרשרת שבה מתווספים הכוחות המושרים במהפכות. הפיתול של יחידה תלת פאזית מורכב ממספר פיתולים משולבים של שלושה פאזות עם אותו מתח.

מוטות שנאי מדרגים ומדרגים עשויים בתצורה מרובעת לניצול מיטבי של החלל (הגדלת מקדם המילוי בחלון המוט). אם נדרש להגדיל את חתך הליבה, הוא מחולק למספר מוליכים. זה משמש להפחתת זרמי מערבולת במעטפת. מוליך עם חתך מרובע נקרא מוליך. על פי תפקוד הפיתולים, הם מחולקים למספר סוגים:

• ראשי - הסלילים, שנועדו לקבל או להסיר את אנרגיית ה-AC המומרת או שעברה טרנספורמציה;
• ויסות - אלה המספקים יציאות לשינוי יחס המרת המתח עם זרם מתפתל קטן וטווח נורמליזציה קטן;
• סיבובי עזר מספקים כוח לצרכים שלהם, תוך שימוש בהספק נמוך, הרבה פחות מאותו ערך מדורג של השנאי המוגבר.

הליבה מבודדת בשכבת נייר או לכה אמייל. שני חוטים מוגנים מקבילים הממוקמים זה ליד זה מגודרים בעטיפת נייר משותפת ונקראים כבל טרנספוזי. צורתו הנפרדת היא המשך מתמשך, שנוצר כאשר הווריד של שכבה אחת עובר לשכבה הבאה עם אותו גובה בבידוד יחיד. מיגון הנייר עשוי מרצועות דקות ברוחב 2-4 ס"מ, מיושם סביב הכבל. כדי לקבל את השכבה הנדרשת בעובי נתון, הנייר מיושם במספר שכבות. בהתאם לעיצוב, הפיתול הוא:

1. פְּרָטִי. הסיבובים על הליבה מונחים בכיוון הציר לכל אורך העטיפה. פניות עוקבות ממוקמות בחוזקה זו לזו, מבלי לאפשר פער ביניהן.
2. לִדפּוֹק. זוהי אחת האפשרויות ליישום רב-שכבתי. נותר מרחק בין כל פנייה.
3. דִיסק. מספר כוננים משולבים ברצף. בהם, המהפכות ממוקמות בכיוון רדיאלי בצורת ספירלה. בשכבה הראשונית, העיטוף מתבצע פנימה, ועל העיגולים הסמוכים זה נעשה כלפי חוץ.
4. לְסַכֵּל. במקום כבל מלבני משתמשים בלוחות נחושת או אלומיניום. הם רחבים, עם עובי שנע בין 0.1 ל-2.5 מ"מ.

מיכל קירור

זהו מיכל לשמן ובו זמנית מגן על הרכיבים הפעילים של היחידה מפני התחממות יתר. בעיצוב, הוא ממלא את התפקיד של תמיכה בהתקנים נוספים ובקרה. לפני המילוי מוציאים אוויר מהמיכל, מה שהורס את הבידוד ומפחית את תכונות ההגנה שלו. בגלל זה, המיכל פועל בלחץ אטמוספרי נמוך.

כדי להפחית את הרעש מפעולת השנאי, תדרי הקול המשוחזרים על ידי המוט של היחידה חייבים להתאים, ואינדיקטורים דומים לתהודה של האלמנטים המבניים. כדי לפרוק כאשר נפח הנוזל במיכל גדל מחימום, מותקן מיכל הרחבה הממוקם בנפרד.

העלאת דירוגי ההספק מגבירה את מהירות התנועה של אלקטרונים מחוץ לשנאי ובתוכו, מה שהורס את המבנה. הזרם המגנטי המפזר במיכל פועל באופן דומה. ספינות משמשות מחומר שאינו נתון למגנטיזציה. הם ממוקמים סביב מבודדי זרימה גבוהה כדי להפחית את הסיכון להתחממות יתר. פנים המיכל עשוי כך שאינו מאפשר לשטף המגנטי לעבור דרך מחסומי המיכל. חומר בעל עמידות נמוכה למגנטיות סופג את הזרימה לפני שהוא חודר לקירות החיצוניים.

מספר חצאי המעגלים כמעט זהה למספר סיבובי העטיפה. עם הגדלת פניות, נוצרות יותר קשתות, אך אין מידתיות קפדנית. ליד היציאה, תחילת הפיתולים (על שני סלילים ויותר) מסומנת בנקודה מודגשת. הם מכניסים את הייעודים של ה-EMF המיידי, הם בדרך כלל זהים ביציאות.

גישה זו משמשת כאשר מציגים את מידת הביניים של אגרגטים בהמרת שרשראות למתאר סינכרוניות או אנטי-פאזה. הייעוד רלוונטי גם למספר סלילים, אם נדרשת קוטביות לפעולתם היעילה. היעדר ייעוד מפורש של הסלילים מצביע על כך שהם הולכים בכיוון אחד, כלומר, הסוף של הקודם מתאים לתחילתו של הבא.

תכונות הפעולה

כדי לקבוע את חיי השירות, נעשה שימוש במושג חיי שירות כלכליים וטכניים. המקטע הכלכלי מסתיים כאשר מחיר שינוי הכוח בעזרת השנאי הנדרש עולה על עלות היחידה של אותם שירותים בנישת השוק המקבילה. חיי השירות הטכניים מסתיימים עם כשל של מספר רב של אלמנטים הדורשים שיפוץ גדול של היחידה.

שימוש מקביל

תקנה זו מיושמת בשל העובדה שעם עומס נמוך, יחידת הפחתת ההספק מאפשרת הפסדים משמעותיים במצב סרק. כדי לתקן את המצב, הוא מוחלף בקבוצה של מכשירים בעלי הספק נמוך, אשר, במידת הצורך, כבויים אחד אחד. דרישות לחיבור כזה:

• יחידות עם שגיאת זווית שווה בין מחווני המתח המשני והראשוני מותרות לשימוש מקביל;
• קטבים קוטביים באותה מידה מאזורי הספק נמוך וגבוהים מחוברים במקביל;
• ההתקנים שיש לשלב חייבים להראות יחס העברת מתח דומה;
• ההתנגדות לקצר צריכה להיות שונה בכיוון של ירידה או עלייה של לא יותר מ -10%;
• יחס ההספק של השנאים המעורבים לא יעלה על 1:3.

ביחידות הכלולות בקבוצה נעשה שימוש באותם פרמטרים טכניים.

ויסות תדר והספק

במקרים של מתח שווה על הפיתולים הראשוניים, ניתן להפעיל יחידות עם תדר מסוים עם מחווני רשת מוגברים עם החלפה מומלצת של קבצים מצורפים. בתדר הנמוך מהנומינלי, האינדוקציה מגדילה את הערכים בכונן המגנטי, מה שמוביל לזרם זרם בזמן פעולת סרק ולשינוי בסוגו.

וויסות מתח של השנאי משמש ברשת בשל העובדה שהפעולה הרגילה של הצרכנים אפשרית רק בכוחם של פרמטרים מסוימים וסטיות מינימליות מהם.

בידוד ומתח יתר

מומחים מבצעים בדיקות ותיקונים קבועים של שכבת ההגנה של השנאי, מכיוון שהוא מאבד את תכונותיו מטמפרטורות גבוהות. זה חל על השמן המצטבר במיכל הקירור ובידוד של אלמנטים פעילים. לאחר הבדיקה, המידע על מצב חומרי המגן מוכנס לדרכון היחידה.

לפעמים המכשירים פועלים בתנאי הספק גבוה. מתח יתר מסווג לשני סוגים:

• ההשפעה לטווח קצר של גורם חזק נמשכת משנייה אחת עד 2-4 שעות;
• מתח יתר חולף נמשך בין 2-5 ננו-שניות ל-3-5 מילישניות, הוא מתנודד או לא מתנודד, אבל תמיד יש אותו כיוון.

לפעמים שני סוגי מתח יתר משולבים במהלך עומס יתר. הסיבות להתרחשותן יכולות להיות פריקות ברק, בעוד שקצב הדופק הנוכחי תלוי במרחק בין השנאי לאתר הפגיעה. הסיבה השנייה היא השינויים בתנאי ההפעלה הנוצרים בתוך המערכת. הם מורכבים מהתקלות, הפרעות הולכה, קצרים, שריפות, חיבורים וניתוקים תכופים.

במהלך בקרת האיכות במפעל נבדקות היחידות ומדווחות על אפשרות של פעולה רציפה בהתאם לתקנים.