שנאים תלת פאזיים וחד פאזיים: מכשיר, עקרון הפעולה, סוגים

ניתן לממש את השינוי של מערכת מתח תלת פאזי באמצעות שלושה שנאים חד פאזיים. אך יחד עם זאת, ייעשה שימוש במנגנון בעל משקל ניכר וממדים מרשימים. שנאי תלת פאזי נטול חסרונות אלה, שכן פיתוליו ממוקמים על מוטות מעגל מגנטי משותף. לכן, ברשתות בעלות קיבולת של עד 60 אלף. kVA היישום שלה הוא האפשרות הטובה ביותר.

מטרת שנאי תלת פאזי

תפקידם העיקרי של שנאים הוא להעביר חשמל למרחקים ארוכים. אנרגיה חשמלית AC מופקת בתחנות כוח. במהלך העברת החשמל, ישנם הפסדים לחימום החוטים. ניתן להפחית אותם על ידי הורדת האמפראז'. לשם כך, יש צורך להגדיל את המתח כך שערכו יהיה בטווח שבין 6 ל-500 קילו וולט.

מקדם ההגדלה תלוי בערך ההספק המשודר ובמרחק ליעד. ההספק המועבר במקרה זה תלוי בשני פרמטרים: מתח וזרם. המאפיין העיקרי המשפיע על השינוי בהפסדי החוטים הקשורים לחימום הוא ערך החוזק הנוכחי. בהתאם לכך, על מנת להפחית את הפסדי החימום, יש צורך להפחית את האמפראז'. על ידי הפחתת הזרם, יש להגדיל את ערך המתח בהתאם. אז ערך הכוח המועבר יישאר ללא שינוי.

לאחר מסירת המתח לצרכנים, יש להפחית אותו לערך הנדרש. בהתאם לכך, המשימה העיקרית של שנאים תלת פאזיים היא להגביר את המתח לפני העברת החשמל ולהקטין אותו לאחריו.

הגדרה וסוגי מכשיר

שנאי תלת פאזי הוא מנגנון סטטי עם שלושה זוגות של פיתולים. המכשיר נועד להמיר מתח בעת העברת כוח למרחקים ארוכים.

סיווג שלבים:

• שלב בודד;
• תלת פאזי.

שנאים חד פאזיים הם בעלי הספק נמוך. תחומי היישום העיקריים שלהם הם חיי היומיום ועבודה למטרות מיוחדות (ריתוך, מדידות, בדיקות).

טווח ההספק של שנאים תלת פאזיים משתנה מאוד. בגלל זה תחום היישום שלהם מגוון מאוד:

• לאספקת חשמל של פנטוגרפים למטרות מיוחדות;
• לחיבור מכשירי מדידה;
• לשנות את ערך המתח במהלך הבדיקה;
• להגדיל או להקטין את המתח בעת חיבור תאורה או עומסי חשמל.

עקרון הפעולה

הליבה של שנאי תלת פאזי היא מעגל מגנטי ופיתולים. לכל שלב יש פיתול שלב וירידה משלו. מכיוון שיש שלושה שלבים, בהתאמה, יש שש פיתולים. הם לא קשורים זה לזה.

עקרון הפעולה של שנאי תלת פאזי, כמו אחד חד פאזי, מבוסס על חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית. כאשר הפיתול הראשי מחובר לרשת, זרם חילופין מתחיל לזרום בה. בגלל זה, השטף המגנטי העיקרי מופיע בליבת המעגל המגנטי הפלדה, המכסה את הפיתולים בכל שלב. כוח אלקטרו-מוטיבי באותו ערך וגודל מופיע בכל סיבוב.

אם מספר הסיבובים של הפיתול המשני קטן ממספר הסיבובים של הראשוני, אז הפלט יהיה מתח בעל ערך נמוך יותר מאשר בכניסה ולהיפך.

העובדה שערך הכוח האלקטרו-מוטיבי תלוי רק במספר הסיבובים של פיתול מסוים, אשר את הנוסחאות:

E 1 = 4, 44f 1 Ф W 1

E 2 = 4.44 f 1 Ф W 2

E 1, E 2 - הערך של הכוח האלקטרו-מוטיבי בפיתולים הראשוניים והמשניים, בהתאמה, V;

f 1 - תדירות הזרם ברשת, הרץ;

Ф הוא הערך המרבי של השטף המגנטי הראשי, Wb;

W 1, W 2 - מספר הסיבובים בפיתולים הראשוניים והמשניים, בהתאמה.

מבנה שנאי

החלקים העיקריים של ממיר המתח הם:

• מעגל מגנטי;
• פיתולי מתח גבוה ונמוך;
• טַנק;
• כניסות ויציאות.

ציוד נוסף כולל:

• מיכל הרחבה;
• צינור פליטה;
• נתיך התמוטטות;
• התקנים לבקרה ואיתות.

המעגל המגנטי נחוץ לחיזוק כל חלקי המכשיר. זהו סוג של שלד של ממיר מתח. המשימה השנייה שלו היא ליצור כיוון תנועה לשטף המגנטי הראשי. בהתאם לתכונות של הידוק הפיתולים לליבה, המעגל המגנטי של השנאי יכול להיות משלושה סוגים:

• מוט משוריין;
• משוריין;
• מַכרִיעַ.

לייצור פיתולים של שנאים בהספק נמוך, נעשה שימוש בחוט נחושת עם חתך מלבני או עגול.

שמן שנאי הוא מרכיב חשוב מאוד במכשיר. הוא אינו בשימוש בשנאים בעלי הספק נמוך (יבש). בהספק בינוני עד גבוה, השימוש בו הוא חובה. יש שמן שנאי שתי משימות עיקריות:

• קירור הפיתולים המתחממים עקב הזרם הזורם דרכם;
• בידוד מוגבר.

מיכל ההרחבה מותקן בשנאים בעלי מתח גבוה של יותר מ-6 קילו וולט והספק מכשיר של יותר מ-75 קילוואט. על ידי הוצאת חום מהפיתולים, שמן השנאי מתחמם בהדרגה ומתרחב. העודפים שלו נכנסים למיכל ההרחבה. תפקידו של הרחפן הוא להגן על השמן מפני חמצון ולחות.

בשנאים בעלי הספק גבוה, צינור ההרחבה מצויד בממסר גז ובשסתום המנתק את המרחיב מהמיכל במידת הצורך.

יש צורך בכניסות ויציאות כדי לחבר את קצוות הפיתולים לקווי חשמל. הם ממוקמים על מכסה המיכל. הם עשויים מבודד זכוכית או פורצלן עם מוט נחושת מוליך בפנים. הפיתול הראשוני מחובר לכניסות, והפיתול המשני מחובר לטרמינלים.

יש מתג מתח (anzapfa) על מכסה המיכל. בעזרת מכשיר זה, אתה יכול לשנות את מספר הסיבובים המחוברים של הפיתולים בו-זמנית בשלושה שלבים. מניפולציה זו מאפשרת לך להגדיל או להקטין את מתח המוצא לפי הצורך.

תפקידו של צינור הפליטה הוא למנוע נזק למיכל במקרה חירום. במקרה של תקלה, קצר חשמלי, השמן מתחמם במהירות ומופיעים גזים. עקב הימצאות צינור פליטה, המיכל אינו מתפוצץ בלחץ משמעותי, ורק קרום הזכוכית בצינור נפגע. זה מאפשר לנפט ולגזים לברוח.

ליד הכניסות והיציאות מותקן נתיך התמוטטות. מטרתו להגן על רשתות מתח נמוך מפני הופעת מתח גבוה בהן.

נדרש מכשיר איתות תרמי כדי לשלוט על הטמפרטורה של שמן השנאי, כמו גם כדי לתת אזעקה במקרה של התחממות יתר.

ערכות וקבוצות של חיבור של פיתולים

בשנאים תלת פאזיים, יש צורך לחבר בין הפיתולים הראשוניים בשלבים לבין המשניים. ישנן שלוש סכימות חיבור:

• כוכב;
• משולש;
• לְזַגזֵג.

כאשר מחברים את הפיתולים עם כוכב, המתח הליניארי - בין התחלות הפאזות - יהיה גדול פי 1.73 ממתח הפאזה (בין תחילת הפאזה לסוף). כאשר פיתולי השנאי מחוברים לדלתא, מתחי הפאזה והקו לקו יהיו זהים.

כדאי יותר לחבר את הפיתולים עם כוכב במתחים גבוהים, ועם משולש - בזרמים משמעותיים. חיבור הפיתולים בזיגזג מאפשר להחליק את האסימטריה של הזרמים הממגנטים. אבל החיסרון של שיטת חיבור זו הוא בזבוז מוגבר של חומר מתפתל.

קבוצת חיבור הפיתולים מציגה את ההשהיה של הווקטור של הכוח האלקטרו-מוטיבי של פיתול ההורדה מהווקטור e. וכו ' עם. סלילה מוגברת. ציין קבוצת חיבור עם סדרת מספרים מ-0 עד 11.

הפסדים ויעילות

שנאי הוא סוג של מכונה חשמלית עם כמות מינימום של הפסדים. מספרם זניח ומסתכם ב-1-2%.

הפסדי חשמל הולכים לחימום פיתולי המכשיר ומשתנים ביחס ישר לשינוי בעומס. הפסדים מגנטיים מופיעים עקב היפוך המגנטיזציה של הליבה של המעגל המגנטי ותלויים רק בערך המתח שמסופק לפיתול הראשוני. לכן, חיבור השנאי למתח גבוה יותר מוביל לעלייה בהפסדים המגנטיים.

היעילות (היעילות) של מכונה חשמלית היא היחס בין ההספק השימושי במוצא של מכונה חשמלית לזה המסופק בכניסה. היעילות של השנאי מקבלת ערך מרבי כאשר המכשיר נטען ב-45-65%.

שנאים למטרות מיוחדות

ממירי מתח שאינם מיועדים לספק תאורה ועומסי חשמל הם שנאים מיוחדים. הם מכמה סוגים: מדידה, ריתוך, שנאים אוטומטיים.

מדידת מתחים

שנאי מכשירים משמשים להפעלת התקני מדידה במעגלי מתח גבוה. השימוש בהם מאפשר:

• להרחיב את גבולות המדידה של מתקני זרם חילופין;
• להגביר את ההגנה על אנשים המשרתים את המנגנון;
• השתמש במכשירים בגודל ובמשקל קטנים למדידה.

מחולק לשנאי זרם ושנאי מתח.

הפיתול העיקרי של שנאי המכשיר מחובר לרשת, ומכשירי המדידה מחוברים למשני.

ציוד ריתוך

שנאי ריתוך מפחיתים את מתח החשמל (220 וולט או 380 וולט) ל-60-70 וולט הנדרש. מתח הריתוך הנמוך מבטיח את בטיחות הרתך. הורדת ערך המתח מתחת ל-60 וולט אינה מקובלת בשל העובדה שהקשת עשויה פשוט לא להידלק.

שנאי ריתוך אינם מפחדים מקצרים, שכן במצב פעולה זה, חוזק הזרם נשמר בתוך הערכים המותרים במשך זמן רב.

אוטומטי שנאי מתח משתנה ברציפות

בחדרי מכונות, רובוטריקים אוטומטיים משמשים להתנעת מנועים בעלי הספק גבוה, כמו גם במעבדות בעת ביצוע סוגים שונים של בדיקות.

המאפיין העיקרי המבחין של שנאים אוטומטיים הוא נוכחות של חיבור חשמלי בין הפיתולים הראשוניים והמשניים. בשנאים אוטומטיים מופחתים, עובדה זו היא חיסרון, שכן עם עמידה לא מספקת לטכניקה בטיחות, במקרה של מצב חירום, התמוטטות של המכשיר, החיים והבריאות של צוות ההפעלה עשויים להיות תחת אִיוּם.

עבודה מקבילה

עבור פעולה אמינה של מספר רב של פנטוגרפים, שנאי כוח אחד אינו מספיק. לכן, בתחנות המשנה, מחוברים לעבודה מספר ממירי מתח. חיבור שנאים לקבוצה של אותם צרכנים נקרא פעולה מקבילה. אי אפשר לכלול ממירי מתח לפעולה מקבילה. יש לעמוד בכמה דרישות מיוחדות.

המצאת השנאי נתנה לזרם חילופין הזדמנות להיכנס בתקיפות להתפתחות התעשייה ולתפוס את מקומו בחיי היומיום ובחקלאות.