שנאי שיא - עקרון הפעולה, התקן, מטרה ויישום

ישנו סוג מיוחד של שנאי חשמלי הנקרא שנאי פיק. שנאי מסוג זה ממיר את המתח הסינוסואידאלי המופעל על הפיתול הראשוני שלו לפולסים בעלי קוטביות שונה ותדר זהה לזה של הראשוני. מתח סינוסואידי... גל הסינוס מוזן כאן לליפוף הראשוני והפולסים מוסרים מהפיתול המשני של שנאי השיא.

שנאי שיא משמשים במקרים מסוימים לשליטה בהתקני פריקת גז כגון תיראטרונים ומיישרים כספית, כמו גם לשליטה בתיריסטורים מוליכים למחצה ולמטרות מיוחדות אחרות.

עקרון הפעולה של שנאי השיא

פעולתו של שנאי השיא מבוססת על תופעת הרוויה המגנטית של החומר הפרומגנטי של הליבה שלו. המסקנה היא שהערך של האינדוקציה המגנטית B בליבה הפרומגנטית הממוגנטת של השנאי תלוי באופן לא ליניארי בחוזק שדה המגנט H של הפרומגנט הנתון.

לפיכך, בערכים נמוכים של שדה הממגנט H - האינדוקציה B בליבה גדלה תחילה במהירות וכמעט ליניארית, אך ככל ששדה הממגנט H גדול יותר, כך האינדוקציה B בליבה ממשיכה לצמוח לאט יותר.

ובסופו של דבר, עם שדה מגנט חזק מספיק, האינדוקציה B כמעט מפסיקה לגדול, למרות שעוצמת ה-H של השדה הממגנט ממשיכה לעלות. תלות לא לינארית זו של B ב-H מאופיינת במה שנקרא מעגל היסטרזה.

ידוע כי השטף המגנטי F, ששינויו גורם להשראת EMF בפיתול המשנית של השנאי, שווה למכפלת האינדוקציה B בליבת הפיתול הזה על ידי שטח החתך S של ליבה מתפתלת.

לכן, בהתאם לחוק האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי, ה-EMF E2 בפיתול המשנית של השנאי מתברר כפרופורציונלי לקצב השינוי של השטף המגנטי F החודר לפיתול המשנית ולמספר הסיבובים w בו.

בהתחשב בשני הגורמים לעיל, ניתן להבין בקלות שעם משרעת מספקת כדי להרוות את הפרומגנט במרווחי הזמן המתאימים לפסגות הסינוסואיד של המתח המופעל על הפיתול הראשוני של שנאי השיא, השטף המגנטי Φ בו הליבה ברגעים אלה כמעט ולא תשתנה.

אך רק בסמוך לרגעי המעברים של הסינוסואיד של שדה הממגנט H עד אפס, השטף המגנטי F בליבה ישתנה ודי חד ומהיר (ראה האיור למעלה).וככל שלולאת ההיסטרזיס של ליבת השנאי צרה יותר, החדירות המגנטית שלה גדולה יותר, וככל שתדירות המתח המופעל על הפיתול הראשוני של השנאי גבוה יותר, כך גדל קצב השינוי של השטף המגנטי ברגעים אלו.

לפיכך, בסמוך לרגעי המעבר של השדה המגנטי של הליבה H דרך האפס, בהינתן שמהירות המעברים הללו גבוהה, יווצרו פולסים קצרים בצורת פעמון של קוטביות מתחלפת על הפיתול המשני של השנאי, שכן הכיוון של שינוי של השטף המגנטי F המפעיל את הפולסים הללו מתחלף גם הוא.

מכשיר שנאי שיא

ניתן לייצר שנאי שיא עם shunt מגנטי או עם נגד נוסף במעגל האספקה ​​של הפיתול הראשוני.

הפתרון עם נגד במעגל הראשוני אינו שונה בהרבה משנאי קלאסי... רק כאן שיא הזרם בפיתול הראשוני (נצרך במרווחים כאשר הליבה נכנסת לרוויה) מוגבל על ידי נגד. בתכנון שנאי שיא כזה, הם מונחים על ידי הדרישה לספק רוויה עמוקה של הליבה בפסגות של חצי הגלים של גל הסינוס.

לשם כך, בחר את הפרמטרים המתאימים של מתח האספקה, ערך הנגד, חתך המעגל המגנטי ומספר הסיבובים בפיתול הראשוני של השנאי. על מנת להפוך את הפולסים קצרים ככל האפשר, נעשה שימוש בחומר רך מגנטית עם חדירות מגנטית גבוהה אופיינית, למשל פרמלואיד, לייצור המעגל המגנטי.

המשרעת של הפולסים המתקבלים תהיה תלויה ישירות במספר הסיבובים בפיתול המשני של השנאי המוגמר. הנוכחות של נגד, כמובן, גורמת לאובדן משמעותי של כוח פעיל בתכנון כזה, אבל זה מאוד מפשט את עיצוב הליבה.

שנאי shunt מגנטי המגביל זרם שיא נעשה על מעגל מגנטי תלת שלבי, כאשר המוט השלישי מופרד משני המוטות הראשונים על ידי מרווח אוויר, והמוט הראשון והשני סגורים זה לזה ונושאים את הראשוני והמוט השני. פיתולים משניים.

כאשר שדה המגנט H גדל, המעגל המגנטי הסגור רווי תחילה מכיוון שההתנגדות המגנטית שלו קטנה. עם עלייה נוספת בשדה המגנט, השטף המגנטי F נסגר דרך המוט השלישי - השאנט, בעוד תגובתיות המעגל גדל מעט, מה שמגביל את זרם השיא.

בהשוואה לתכנון הכולל נגד, ההפסדים האקטיביים נמוכים יותר כאן, אם כי בניית הליבה מתבררת קצת יותר מסובכת.

יישומים עם שנאי שיא

כפי שכבר הבנתם, שנאי שיא נחוצים כדי להשיג פולסים קצרים של מתח חילופין סינוסואידי. הפולסים המתקבלים בשיטה זו מאופיינים בזמן עלייה ונפילה קצרים, המאפשרים להשתמש בהם לשליטה על אלקטרודות, למשל תיריסטורים מוליכים למחצה, תיראטרונים ואקום וכו'.