מבנה השנאי וחלקיו העיקריים: אבזור, פיתולים ראשוניים ומשניים

שנאי הוא מכונה חשמלית המשמשת להעברת אנרגיית AC על ידי אינדוקציה ממעגל חשמלי אחד למשנהו עם שינוי בפרמטרים. מכיוון שאין לו חלקים נעים, ניתן לסווג אותו כמכשיר.

החלקים העיקריים של השנאי - הליבה והפיתולים - הם ממש נייחים ואינם ממירים אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית, כך ששני המונחים (מכונה ומכשיר) יהיו נכונים.

עקרון הפעולה

תכנון השנאי מבוסס על חוק פאראדיי, לפיו שדה מגנטי לסירוגין יכול לגרום למתח חילופין בקצות לולאה ממוליך. בשנאי הפשוט ביותר, תופעה זו מתעוררת על ידי כריכת מספר סיבובים של חוט סביב ליבה העשויה מחומר מגנטי. בדרך כלל, ישנם שני סוגים של פיתולים:

• ראשוני (מחובר לגנרטור, רשת או מקור אחר);
• משני (מחובר לעומס).

בעצם, כל שני (או יותר) משרנים קרובים מספיק זה לזה יפעלו כמו שנאי. וככל שהם מחוברים יותר מגנטית, כך העבודה שלהם יעילה יותר.

עם שינויים בשדה המגנטי הנגרמים על ידי מעבר זרם חשמלי לסירוגין דרך הראשוני מתפתל, המתח מושרה בפיתולים המשניים בהתאמה מלאה למגנט המופעל שדה.

עיקרון זה משמש גם באלטרנטורים, מנועים חשמליים ורמקולים.

המשימה העיקרית של שנאים היא להגדיל או להקטין את המתח עם עלייה או ירידה מקבילה בזרם. לכל אחד מהם, ללא קשר לייעודו ולתפקידו במעגלים חשמליים, יש

עם תכונות נפוצות כאלה:

• מבוסס על חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית;
• התדירות של זרם הקלט והמוצא זהה;
• הפיתולים הראשוניים והמשניים נטולי חיבור חשמלי - הכוח מועבר רק דרך השטף המגנטי.

חלקים מבניים עיקריים

הגדלים של השנאים נעים בין מיניאטוריים לשידור של פחות מאלפית וולט-אמפר ועד ליחידות ענק במשקל של יותר מ-100 טון, הפועלות בהספקים של כמה מיליוני וולט-אמפר. והם משמשים למטרות שונות.

בהתאם לכך, הם מצוידים בגרסאות שונות של סכימות סלילה, סוגי ליבות וחומרים לייצור חלקים מבניים. בנוסף, מבנה השנאי יכול לספק שילוב של מערכות עזר, כגון קירור נוזל או אוויר מאולץ.

ליבה מגנטית

היכולת של חומר לשאת שדה מגנטי נקראת חדירות. ערך זה לליבות משתנה בטווח רחב, בהתאם לחומרים המשמשים ולאופן העיבוד שלהם. חדירות אוויר שווה לאחד. לרוב הליבות המסורתיות יש ערך הרבה יותר גבוה. המאפיינים של חומרים מסוימים המשמשים כ מעגל מגנטי:

• אוויר. מספק שימור זרימה גרוע יותר, אך אידיאלי עבור תדרים גבוהים.
• פלדות שנאי. חדירות 500 ומעלה.
• חומרים מרוכבים של אבקה. לייצר על ידי סינון חלקיקים מגנטיים עם חומר מקשר, ולאחר מכן שריפה. לחומר הקרמי המתקבל תכונות יוצאות דופן בתדרים מעל 1 מגה-הרץ. חדירות מ-40 ומעלה.
• פריטים. קרמיקה מגנטית מיוצרת בדרך כלל באמצעות חומרים מגנטיים אקזוטיים. חדירות גבוהה במיוחד (500 עד 9000 ומעלה) וביצועים מצוינים מ-50 קילו-הרץ עד 1 מגה-הרץ.

בתיאוריה, חומרים מרוכבים ופריטים של אבקה מסווגים כרכים. מאפיין זה אינו קשור כלל לתכונות הפיזיקליות שלהם, אלא מצביע על התאמתם לשחזור. חומרים מגנטיים קשיחים משמשים למגנטים קבועים ומסוגלים לשמור בהם את רוב השדה המגנטי המושרה במקור.

המעגלים המגנטיים של השנאים חשופים לשדה מתחלף, שבמוליכים מסיביים מסוגל לעורר את מה שנקרא זרמי מערבולת - זרמי אינדוקציה רגילים שסגרו את תנועתם בתוך השכבות מנצח.

תופעה זו מובילה לאובדי שידור והתחממות יתר של השנאי. דרך יעילה להתמודד עם זרמי מערבולת היא שימוש בליבות למינציה (שנמשכות מלוחות מבודדים). במקרה זה, לתוצאה טובה, חשוב לספק את הכיוונים הנכונים של שטפים מגנטיים בתכנון השנאי.

פיתולים ובידוד

שני סוגים של חוטים משמשים כמוליך הזרם הראשי בפיתולי השנאי - אלומיניום ונחושת. הראשונים הרבה יותר קלים וככלל זולים יותר. חוטי אלומיניום חייבים להיות בעלי שטח חתך גדול יותר כדי לשאת את אותה כמות זרם כמו חוטי נחושת. לכן, הם משמשים בשנאי כוח נייחים. עבור רשתות ומעגלים חשמליים במתח נמוך בהספק נמוך, השימוש בחוטי נחושת מוצדק, מכיוון שיש להם חוזק וקומפקטיות גדולים יותר בפיתולים.

על מנת למנוע את סגירת הסיבובים המגעים, הם מבודדים מראש. ככלל, עבור שנאים עם קירור אוויר, נעשה שימוש בחוט מוכן עם אמייל המוחל עליו או בצמת משי.

בשנאי חשמל וחלוקה גדולים, המוליכים מבודדים זה מזה באמצעות נייר או בד ספוג בשמן. בתכנון זה, הליבה, יחד עם הפיתולים, עובדת שקועה במיכל אטום עם שמן שנאי. האחרון משמש כמבודד וקירור.

כדי להילחם בזרמי מערבולת בפיתולים, הם משתמשים לעתים קרובות מוליכים תקועים. במקרים עם שנאים בעלי הספק גבוה מאוד, משתמשים בקלטות ורצועות של נחושת או אלומיניום מאותה סיבה.

לפיתולים ראשוניים ומשניים יכולים להיות חיבורים חיצוניים בנקודות פיתול ביניים. מטרתם היא לספק בחירה ביחס בין המתח המסופק והמוסר.

מכשירים אלו מגוונים ביותר וניתן להשתמש בהם בדרכים האקזוטיות ביותר: בכרטיסי רשת מחשבים ובמודמים, במגברי כוח ובתנורי מיקרוגל, מכוניות ומערכות הצתה ימיות, סלילים נעים של שלב פונו וסלילי טסלה, יחידות חלוקת כוח - זו רק רשימה קטנה של סוגים רבים רוֹבּוֹטרִיקִים.