שנאי AC: הגדרה, התקן, סוגי מבנים וייעוד בתרשים

רוב חובבי הרדיו המתחילים, וסתם אלה שאוהבים הנדסת רדיו, מתעניינים בשאלות על מהו שנאי, איך הוא עובד ומה הוא משרת. למעשה, הכל מאוד פשוט: שנאי משמש להמרת זרם חילופין מערך אחד עם תדר מסוים (פרמטר) לאחר עם פרמטר זהה.

מכשיר שנאי

בהתאם ל-GOST 16110-82, ההגדרה של שנאי היא כדלקמן: שנאי הוא מכשיר אלקטרומגנטי מסוג סטטיסטי, המצויד ב שתי פיתולים או יותר בשילוב אינדוקטיבי ותוכננו להמיר מערכת AC אחת או יותר לאחד או יותר אחרים מערכות.

למוצר אלקטרומגנטי זה מבנה פשוט המורכב מהאלמנטים הבאים: (מערכת מגנטית), פיתולים, מסגרות מתפתלות, בידוד (לא בכל השנאים), מערכת קירור. אלמנטים נוספים. בפועל, יצרנים משתמשים באחד משלושה מושגים בסיסיים לייצור שנאים:

1. מוֹט. הפיתולים מלופפים על המוטות החיצוניים ביותר.
2. שִׁריוֹן. הקירות הצדדיים נותרים ללא פיתולים.
3. טורואיד. יש לו צורה של טבעת עם מתפתל אחיד סביב כל ההיקף.

יש לציין כי הבחירה בקונספט מסוים אינה משפיעה על הפרמטרים הסופיים של השנאי ואינה משפיע על האמינות התפעולית, אך עם זאת, שונה באופן משמעותי בטכנולוגיית הייצור.

מערכת מגנטית

ליבות מגנטיות לשנאי בעלות צורה גיאומטרית מסוימת והן עשויות ממספר חומרים, ל הכולל פלדה חשמלית, פרמלוי, פריט או חומר אחר עם פרומגנטי נכסים. בהתאם לחומר ולעיצוב, ניתן לאסוף את המעגל המגנטי מצלחות, ללחוץ, לפלוט בסרט דק, להרכיב משתיים, ארבע או יותר "פרסות".

המוטות משמשים כמסגרת להנחת הפיתולים הראשיים. יכולים להיות להם סידורים מרחביים שונים, בהתאם לכמה סוגים של מערכות נבדלים.

1. מערכת מגנטית מישורית עם צירי אורך של מוטות ועול הממוקמים באותו מישור.
2. מערכת מרחבית שבה צירי האורך של המוטות ממוקמים במישורים שונים.
3. מערכת סימטרית, מצוידת במוטות זהים, בעלי אותו מיקום יחסי ביחס לעול.
4. מערכת א-סימטרית המורכבת ממוטות שחלקם עשויים להיות שונים בצורה, עיצוב וגודל, עם מיקומים יחסיים שונים ביחס לעול.

עיצוב מפותל

הפיתול הוא המרכיב העיקרי של השנאי. זהו מבנה רב-סיבוב העשוי מחוטי נחושת אחד או יותר (לעתים קרובות יותר מאלומיניום) בקטרים ​​שונים. בדרך כלל, שנאי כוח משתמשים מוליכים מרובעים המאפשרים שימוש יעיל יותר בשטח הפנוי, ובכך להגדיל את גורם המילוי (ל).

כל פיתול מבודד כדי למנוע קצר חשמלי. ניתן להשתמש בנייר מיוחד או בלכה אמייל כחומר מבודד. אגב, אם שני חוטים מבודדים בנפרד ומחוברים מקבילים שימשו לייצור הפיתול, אז הם יכולים להיות מצוידים בבידוד נייר נפוץ.

מיכל דלק

המיכל הוא אחד האלמנטים הנוספים החשובים ביותר של השנאי.. זהו מיכל המיועד לאחסון שמן שנאי, כמו גם לספק הגנה פיזית לרכיב הפעיל. בנוסף, מעטפת הטנק מיועדת להרכבת ציוד עזר ומכשיר בקרה.

אחד האלמנטים הפנימיים של הטנק הוא מהוד זרם גבוה. הוא רגיש להתחממות יתר מהירה ותכופה כאשר הכוח המדורג וזרמי השנאי גדלים. כדי להפחית את הסיכון להתחממות יתר, מותקנים תוספות לא מגנטיות מסביב לתהודה.

הציפוי הפנימי של המיכל עשוי ממגנים מוליכים שאינם מאפשרים מעבר של שטפים מגנטיים דרך קירות המיכל. לעיתים ישנו ציפוי שעשוי מחומר בעל התנגדות מגנטית נמוכה. ציפוי מסוג זה סופג זרימות פנימיות לפני שהוא מגיע לקירות המיכל.

לפני החלפת הדלק נשאב אוויר מהמיכל על מנת למנוע ירידה בחוזק הדיאלקטרי של בידוד השנאי. מכאן, נצפית מטרה נוספת של הטנק, שהיא לעמוד בלחץ אטמוספרי עם דפורמציה מינימלית.

עקרון הפעולה

רובוטריקים פועלים על בסיס שני עקרונות: אלקטרומגנטיות - יצירת שטף מגנטי משתנה בזמן בהשפעת חשמל זרם, שגם הוא משתנה, ואינדוקציה אלקטרומגנטית - אינדוקציה של EMF (כוח אלקטרו-מוטיבי), עקב שינוי בשטף המגנטי העובר דרכו. מִתפַּתֵל.

השנאי מופעל לאחר הפעלת המתח על הפיתול הראשי. יחד עם המתח מסופק לליפוף זרם חילופין המשתתף ביצירת שטף מגנטי לסירוגין במעגל המגנטי. זה יוצר EMF בכל פיתולי המכשיר.

מתח המוצא (פיתול משני) קשור בצורה מורכבת לצורת מתח הכניסה. מורכבויות אלו הובילו ליצירת שורה של שנאים חדשים, אשר החלו לשמש לפתרון משימות חלופיות, למשל, הגברת זרם, הכפלת תדר ויצירת אותות.

מצבים פונקציונליים

רובוטריקים יכולים לפעול בשלושה מצבים: סרק (XX) - 1, עומס - 2 וקצר חשמלי - 3.

מצב 1: XX. תכונה של מצב זה היא שמעגל השנאי המשני נמצא במצב פתוח, כך שלא זורם דרכו זרם. במצב זה של המעגל, פוטנציאל הזרם הוא אפס, מה שיוצר זרם סרק במעגל הראשוני, בעל רכיב תגובתי ופעיל. EMF זה מסוגל לפצות באופן מלא על מתח האספקה. מצב זה משמש לקביעת היעילות ורמת אובדן הליבה.

מצב 2: עומסים. במצב זה, מתפתל השנאי המוכר מופעל ממקור מתח חיצוני, והעומס מחובר למעגל המשני. לאחר חיבור העומס, מתחיל לזרום זרם דרך המעגל המשני, אשר יוצר שטף מגנטי המכוון לכיוון ההפוך מזרימת הפיתול הראשוני. זה מעורר אי שוויון בין שני הכוחות - אינדוקציה ואספקת חשמל, מה שמגדיל את הזרם, שזורם דרך הפיתול הראשוני עד שהשטף המגנטי חוזר למקור מַשְׁמָעוּת. מצב זה הוא מצב ההפעלה העיקרי של שנאים.

מצב 3: קצר חשמלי. כדי להשיג מצב זה, המעגל המשני של השנאי מקוצר ומתח AC נמוך מופעל על הפיתול הראשוני. הערך של מתח הכניסה נבחר כך שזרם הקצר יהיה שווה לזרם הנומינלי. מצב זה משמש לקביעת ההפסדים לחימום הפיתולים במעגל השנאי.

סוגי מוצרים

הרבה זמן עבר מאז ה-30 בנובמבר 1876, שנחשב לתאריך יצירת השנאי הראשון. במהלך תקופה זו, המכשירים שונו באופן משמעותי הן מבחינת העיצוב והן מבחינת המאפיינים. כיום ישנם סוגים הבאים של שנאים:

• שנאי מתח AC. שנאים כאלה משמשים ברשתות אספקת חשמל ומתקנים חשמליים, המיועדים לקליטת חשמל ושימוש בהם. שנאים אלו משמשים בשל העובדה שיש מתחי הפעלה שונים לכל אורך המסלול, למשל בקווי חשמל (קווי הולכה) זה יכול להשתנות בין 0.035 ל-0.75 MV (מגה-וולט), ובתחנות משנה זה שווה ל-400 וולט, אשר מומרים לאחר מכן ל-220/380 הרגילים V.
• שנאי אוטומטי. וריאנט של השנאי עם חיבור ישיר של הפיתולים הראשוניים והמשניים, היוצר לא רק אינדוקציה אלקטרומגנטית, אלא גם חשמלית. רובוטריקים אוטומטיים מצוידים בפיתולים מרובי פלט, שמספרם המינימלי הוא שלושה. הם משמשים כאלמנט המחבר רשתות מוארקות ביעילות עם מתח של 0.11 MV ויחס טרנספורמציה של 3 עד 4. לשנאים אוטומטיים יש שני יתרונות מרכזיים וחיסרון קטן אחד. הראשונים כוללים חסכון (בשל עלויות נמוכות יותר עבור רכישת נחושת לפיתולים ופלדה לליבה) ויעילות גבוהה - עקב המרה חלקית של הספק המבוא. החיסרון הוא היעדר בידוד גלווני – בידוד חשמלי בין המעגל הראשוני והמשני.
• שנאי זרם. מכשיר עם פיתול ראשוני המופעל ממקור זרם של צד שלישי, בעוד שהמעגל המשני מנסה להתבצע בצורה כזו שהוא יעבוד במצב קרוב לקצר. הפיתול הראשוני מחובר בסדרה עם מעגל העומס. במעגל זה זורם זרם חילופין, שיש לשלוט בו. כדי להתקרב למצב קצר חשמלי, מדי מתח או מחוונים, למשל, ממסר או LED, מחוברים למעגל המשני. נוכחותם של אלמנטים נוספים במעגל המשני הובילה לאחד מתחומי היישום של שנאים כאלה, המורכב מ בהפחתת זרמים ראשוניים לערכים שניתן להשתמש בהם למטרות מדידה, הגנה, בקרה ואיתות.
• שנאי ריתוך. הוא מותקן במכונות ריתוך ומשמש להמרת מתח רשת 220/380 וולט לערכים נמוכים יותר, וכן להגברת רמת הזרם. ניתן לכוונן את הזרם על ידי שינוי ההתנגדות האינדוקטיבית או המתח המשני XX. זה נעשה על ידי חתך מספר הסיבובים של הפיתול הראשוני או השני, בהתאמה.
• שנאי בידוד. זה שונה ממכשירים אחרים מסוג זה בהיעדר חיבור חשמלי בין הפיתולים הראשוניים והמשניים. התקני הפרדה משמשים ברשתות חשמל על מנת להבטיח את שלומם של אנשים במקרה של הפסקות קו או מצבי חירום אחרים שעלולים להזיק, כמו גם לצורך אספקת גלווני מחלפים.

ייעוד בתרשימים

השנאי בתרשים מצוין כדלקמן: קו עבה מצויר במרכז, המייצג את הליבה, משמאל לה במישור האנכי הסליל מתואר (פונה לליבה) - הפיתול הראשי, ומימין סלילים אחד או יותר - פיתולים משניים.

באופן כללי, הייצוג הסכמטי של הקו המציין את הליבה צריך להתאים לעובי הסיבובים של הסלילים המוצגים. אם יש צורך להדגיש את תכונות החומר או העיצוב של הליבה, קו המרכז שונה מעט בתרשים. אז, ליבת פריט קלאסית מסומנת על ידי קו מודגש מוצק, וליבה עם פער מגנטי מסומנת על ידי קו דק עם פער באמצע. ליבות מגנטו-דיאלקטריות מוצגות עם קו מקווקו דק.