מאפיינים עיקריים של השנאי

מאפיינים חיצוניים של השנאי

זה ידוע כי המתח על פני המסופים של סלילה משנית שַׁנַאי תלוי בזרם העומס המחובר לסליל הזה. תלות זו נקראת המאפיין החיצוני של השנאי.

המאפיין החיצוני של השנאי מוסר במתח אספקה ​​קבוע, כאשר בשינוי בעומס, למעשה בשינוי בזרם העומס, המתח במסופים של הפיתול המשני, כלומר. גם המתח המשני של שנאי משתנה.

תופעה זו מוסברת על ידי העובדה שעל התנגדות הפיתול המשנית, עם שינוי בהתנגדות העומס, משתנה גם מפל המתח, ובשל השינוי במפל המתח על פני ההתנגדות של הפיתול הראשוני, EMF של הפיתול המשני משתנה בהתאם.

מכיוון שמשוואת איזון EMF בפיתול הראשוני מכילה כמויות וקטוריות, המתח על פני הפיתול המשנית תלוי הן בזרם העומס והן באופי העומס הזה: האם הוא פעיל, אינדוקטיבי או קיבולי.

אופי העומס מעיד על ידי ערך זווית הפאזה בין הזרם דרך העומס לבין המתח על פני העומס. בעיקרון, אתה יכול להזין מקדם עומס שיראה כמה פעמים זרם העומס שונה מהזרם הנקוב עבור שנאי נתון:

כדי לחשב במדויק את המאפיינים החיצוניים של השנאי, ניתן לפנות למעגל שווה ערך, שבו, על ידי שינוי התנגדות העומס, ניתן לתקן את המתח והזרם של הפיתול המשני.

עם זאת, הנוסחה הבאה מוכיחה את עצמה שימושית בפועל, כאשר מתח המעגל הפתוח ו"שינוי המתח המשני", הנמדד באחוזים, מוחלפים ומחושבים כהפרש האריתמטי בין מתח המעגל הפתוח למתח בעומס נתון כאחוז ממתח המעגל הפתוח:

הביטוי למציאת "שינוי המתח המשני" מתקבל עם הנחות מסוימות מהמעגל המקביל של השנאי:

הערכים של הרכיבים התגובתיים והפעילים של מתח הקצר מוזנים כאן. רכיבי מתח אלו (פעילים ותגובתיים) נמצאים לפי פרמטרי המעגל המקבילים או נמצאים בניסוי חווית קצר חשמלי.

חווית הקצר מגלה הרבה על השנאי.מתח הקצר נמצא כיחס בין מתח הקצר הניסיוני למתח הראשוני המדורג. פרמטר "מתח קצר" מצוין באחוזים.

במהלך הניסוי, הפיתול המשני מקוצר לשנאי, בעוד שמתח מופעל על הראשוני הנמוך בהרבה מזה המדורג, כך שזרם הקצר שווה לערך המדורג. כאן, מתח האספקה ​​מאוזן על ידי ירידת מתח על פני הפיתולים, והערך של המתח המופחת המופעל נחשב למפל המתח המקביל על פני הפיתולים בזרם עומס השווה לערך המדורג.

עבור שנאים עם אספקת חשמל נמוכה ועבור שנאי כוח, ערך מתח הקצר הוא בטווח של 5% עד 15%, וככל שהשנאי חזק יותר, כך ערך זה קטן יותר. הערך המדויק של מתח הקצר ניתן בתיעוד הטכני עבור שנאי ספציפי.

האיור מציג את המאפיינים החיצוניים הבנויים לפי הנוסחאות הנ"ל. אנו יכולים לראות שהגרפים הם ליניאריים, זאת מכיוון שהמתח המשני אינו תלוי מאוד בגורם העומס בגלל ההתנגדות הנמוכה יחסית של הפיתול, והמגנטי ההפעלה השטף תלוי מעט בעומס.

האיור מראה כי זווית הפאזה, בהתאם לאופי העומס, משפיעה אם המאפיין יורד או גדל. עם עומס פעיל או פעיל-אינדוקטיבי, המאפיין יורד, בעומס פעיל-קיבולי הוא יכול לגדול, ואז המונח השני בנוסחה ל"שינוי מתח" הופך לשלילי.

עבור שנאים בעלי הספק נמוך, הרכיב הפעיל בדרך כלל יורד יותר מזה האינדוקטיבי, ולכן המאפיין החיצוני עם עומס פעיל הוא פחות ליניארי מאשר עם עומס פעיל-אינדוקטיבי. עבור שנאים חזקים יותר זה הפוך, ולכן מאפיין העומס הפעיל יהיה מחמיר יותר.

יעילות שנאי

יעילות שנאי היא היחס בין ההספק החשמלי השימושי הנמסר לעומס לבין ההספק החשמלי הפעיל הנצרך על ידי השנאי:

ההספק שצורך השנאי הוא סכום ההספק שצורך העומס והפסדי ההספק ישירות בשנאי. יתר על כן, כוח פעיל קשור להספק הכולל כדלקמן:

מכיוון שמתח המוצא של השנאי בדרך כלל תלוי באופן חלש בעומס, גורם העומס יכול להיות קשור להספק הנראה המדורג באופן הבא:

והכוח הנצרך מהעומס במעגל המשני:

ניתן לבטא את ההפסדים החשמליים בעומס בסדר גודל שרירותי, תוך התחשבות בהפסדים בעומס נומינלי, לפי מקדם העומס:

הפסדי עומס נומינליים נקבעים בצורה מדויקת מאוד על ידי ההספק שצורך השנאי בניסוי הקצר, והפסדים בעלי אופי מגנטי שווים להספק ללא עומס שצורך השנאי. רכיבי אובדן אלו ניתנים בתיעוד השנאי. לכן, אם ניקח בחשבון את העובדות לעיל, נוסחת היעילות תהיה בצורה הבאה:

האיור מציג את התלות של יעילות השנאי בעומס.כאשר העומס הוא אפס, היעילות היא אפס.

ככל שמקדם העומס עולה, גדל גם ההספק המסופק לעומס, וההפסדים המגנטיים אינם משתנים, והיעילות, שקל לראות, עולה באופן ליניארי. לאחר מכן מגיע הערך האופטימלי של מקדם העומס, שבו היעילות מגיעה לגבולה, בשלב זה מתקבלת היעילות המקסימלית.

לאחר מעבר מקדם העומס האופטימלי, היעילות מתחילה לרדת בהדרגה. הסיבה לכך היא שההפסדים החשמליים גדלים, הם פרופורציונליים לריבוע הזרם ובהתאם לריבוע של מקדם העומס. היעילות המקסימלית עבור שנאים בהספק גבוה (ההספק נמדד ביחידות של kVA ומעלה) היא בטווח של 98% עד 99%, עבור שנאים בהספק נמוך (פחות מ-10 VA) היעילות יכולה להיות סביב 60%.

ככלל, בשלב התכנון מנסים לייצר שנאים כך שהיעילות תגיע לערכה המקסימלי במקדם עומס אופטימלי של 0.5 עד 0.7, ואז עם מקדם עומס אמיתי של 0.5 עד 1, היעילות תהיה קרובה למקסימום. עם הפחתה גורם הספק (קוסינוס פי) מהעומס המחובר לסלילה המשנית, גם הספק המוצא יורד, בעוד שההפסדים החשמליים והמגנטיים נשארים ללא שינוי, ומכאן שהיעילות במקרה זה יורדת.

אופן הפעולה האופטימלי של השנאי, כלומר. מצב נומינלי, נקבעים בדרך כלל לפי תנאי הפעולה ללא תקלות ולפי רמת החימום המותרת במהלך תקופת פעולה מסוימת.זהו תנאי חשוב ביותר כדי שהשנאי, בזמן שהוא מספק את ההספק המדורג בזמן שהוא פועל במצב המדורג, לא יתחמם יתר על המידה.