פעולת שנאי כוח לעומסים פעילים, אינדוקטיביים וקיבוליים

שנאי הוא מכונה חשמלית הממירה זרם חילופין של מתח אחד לזרם חילופין של מתח אחר. עקרון הפעולה של השנאי מבוסס על תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית.

רשתות הולכת החשמל הראשונות השתמשו בזרם ישר. המתח ברשתות תלוי בכושר הבידוד של החומרים המשמשים והוא בדרך כלל 110V.

עם העלייה בכוח השידור של הרשתות, היה צורך להגדיל את החתך של החוטים על מנת שהפסדי המתח יישארו בגבולות המותרים.

ורק המצאת השנאי אפשרה לייצר אנרגיה חשמלית באופן חסכוני בתחנות כוח גדולות, להעביר אותה במתח גבוה למרחקים ארוכים, ולאחר מכן להפחית את המתח לערך בטוח לפני אספקת חשמל לצרכנים.

ללא שנאים, מבני רשת החשמל של היום עם רמות המתח הגבוהות והגבוהות, הבינוניות והנמוכות שלהם פשוט לא היו אפשריים. רובוטריקים משמשים הן ברשתות חשמל חד פאזי ותלת פאזי.

פעולתו של שנאי כוח תלת פאזי משתנה מאוד בהתאם לעומס שהוא פועל - פעיל, אינדוקטיבי או קיבולי. בתנאים אמיתיים, עומס השנאי הוא עומס פעיל-אינדוקטיבי.

איור 1 - שנאי כוח תלת פאזי

1. מצב טעינה פעיל

במצב זה, מתח הפיתול הראשוני קרוב לזרם הנומינלי U1 = U1nom, זרם הפיתול הראשוני I1 נקבע על ידי עומס השנאי, והזרם המשני נקבע על ידי הזרם הנומינלי I2nom = P2 / U2nom.

על פי נתוני המדידה, יעילות השנאי נקבעת בצורה אנליטית:

יעילות = P2 / P1,

כאשר P1 הוא ההספק הפעיל של הפיתול הראשי של השנאי, P2 הוא הכוח המסופק למעגל האספקה ​​על ידי הפיתול המשני של השנאי.

התלות ביעילות השנאי בהתאם לזרם היחסי של הפיתול הראשוני מוצגת באיור 2.

איור 2 - תלות של יעילות השנאי בזרם היחסי של הפיתול הראשוני

במצב עומס פעיל, וקטור זרם המתפתל המשני משתלב בווקטור מתח המתפתל המשני, לכן עלייה בזרם העומס גורמת לירידה במתח במסופים של הפיתול המשני של השנאי.

תרשים וקטור פשוט של הזרמים והמתחים עבור עומס שנאי מסוג זה מוצג באיור 3.

איור 3 - דיאגרמת וקטור פשוטה של ​​זרמי עומס פעילים ומתחים של שנאי

2. מצב הפעלה לעומס אינדוקטיבי

במצב עומס אינדוקטיבי, וקטור זרם הפיתול המשני מפגר ב-90 מעלות את וקטור מתח הפיתול המשני. ירידה בערך השראות המחוברת לליפוף המשני של השנאי גורמת לעלייה בזרם העומס, וכתוצאה מכך לירידה במתח המשני.

תרשים וקטור פשוט של הזרמים והמתחים עבור עומס שנאי מסוג זה מוצג באיור 4.

איור 4 - דיאגרמת וקטור פשוטה של ​​זרמי שנאי ומתחים במצב עומס אינדוקטיבי

3. אופן פעולה עם עומס קיבולי

במצב עומס קיבולי, הווקטור הנוכחי של הפיתול המשני הוא לפני וקטור המתח של הפיתול המשני ב-90 מעלות. עלייה בקיבול המחוברת לפיתול המשנית של השנאי גורמת לעלייה בזרם העומס, וכתוצאה מכך לעלייה במתח המשני.

תרשים וקטור פשוט של הזרמים והמתחים עבור עומס שנאי מסוג זה מוצג באיור 5.

איור 5 — דיאגרמה וקטורית פשוטה של ​​זרמים ומתחים במצב עומס קיבולי של שנאי