מתח יתר בפיתולי השנאי

בחירת הגודל והעיצוב של בידוד שנאי בלתי אפשרית ללא קביעת הלחצים הפועלים על חלקים שונים של בידוד השנאי במהלך הפעולה ובדיקה שנועדה להבטיח פעולה אמינה של השנאי.

במקרה זה, המתחים הפועלים על בידוד השנאי כאשר גלי ברק פוגעים בקלט שלו הם לרוב מכריעים. מתחים אלו, הנקראים גם מתחי דחף, קובעים כמעט בכל המקרים את הבחירה בבידוד פיתול אורכי ובמקרים רבים בידוד פיתול ראשי, בידוד מכשיר מיתוג וכו'.

השימוש בטכנולוגיות מחשב בקביעת מתחי יתר מאפשר לעבור משיקול איכותי של תהליכי דחף בפיתולים לחישובים ישירים של מתחי יתר והכנסת תוצאותיהם לתרגול התכנון.

כדי לחשב את מתח היתר, פיתולי השנאי מיוצגים על ידי מעגל שווה ערך המשחזר חיבורים אינדוקטיביים וקיבוליים בין מרכיבי הפיתול (איור 1).כל המעגלים השווים רואים את הקיבול בין סיבובים ובין פיתולים.

איור 1. מעגל שווה של השנאי: UOV - גל תקף בפיתול המתח הגבוה, UOH - גל תקף בפיתול המתח הנמוך, SV ו-CH - קיבולים בין הסיבובים של פיתולי המתח הגבוה והנמוך בהתאמה, SVN - קיבול בין פיתולים עם מתח גבוה ונמוך.

תהליכי גל בשנאים

השנאי ייחשב כאלמנט אינדוקטיבי, תוך התחשבות בקיבול האינטרטור, הקיבולים בין המסך לשראות, ובין השראות להארקה (איור 2א).

הנוסחאות הבאות משמשות לחישוב מתח יתר:

כאשר: t הוא הזמן שלאחר הגעת הגל לשנאי, T הוא קבוע זמן מתח היתר, ZEKV הוא התנגדות המעגל המקבילה, Z2 הוא התנגדות הקו, Uo הוא מתח היתר בזמן ההתחלתי

איור 2. התפשטות גל מתח לאורך סלילה של שנאי עם נייטרלי מוארק: א) דיאגרמה סכמטית, ב) תלות של גל המתח באורך הפיתול עבור שנאי חד פאזי עם מסוף מוארק: Uo — גל נפילת מתח, ∆Ce — קיבול בין הסליל למסך, ∆Ck — קיבול אינרנטי בין הסיבובים, ∆С3 — קיבול בין הסליל לאדמה, ∆Lк — השראות של שכבות הסליל.

מכיוון שיש גם השראות וגם קיבול במעגל המקביל, מתרחש מעגל LC מתנודד (תנודות המתח מוצגות באיור 2b).

משרעת התנודות היא 1.3 - 1.4 משרעת הגל המתרחש, כלומר.Uпep = (1.3-1.4) Uo, והערך הגדול ביותר של מתח יתר יתרחש בסוף השליש הראשון של הפיתול, לכן, בבניית השנאי, ל-1/3 מהפיתול יש בידוד מחוזק בהשוואה לשאר .

כדי למנוע מתח יתר, יש לפצות את זרם הטעינה של הקבלים ביחס לאדמה. לצורך כך מותקן במעגל מסך נוסף (מגן). בעת שימוש במסך, הקיבולים של הפיתולים למסך יהיו שווים לקיבול הסיבובים לאדמה, כלומר. ∆CE = ∆C3.

מיגון מתבצע בשנאים עם דרגת מתח UH = 110 קילו וולט ומעלה. המגן מותקן בדרך כלל ליד מעטפת השנאי.

שנאים חד פאזיים עם ניטרלי מבודד

הנוכחות של נייטרלי מבודד פירושה שיש קיבול Co בין האדמה לליפוף, כלומר הקיבול מתווסף למעגל המקביל של שנאי מסוף האדמה, אך המסך מוסר (איור 3א).

איור 3. התפשטות גל מתח לאורך סלילה של שנאי עם נייטרלי מבודד: א) דיאגרמה סכמטית של שנאי שווה ערך, ב) התלות של מתח הגל הנכנס באורך הפיתול.

מעגל נדנוד נוצר גם עם מעגל שווה ערך זה. עם זאת, בשל הקיבול Co, קיים מעגל LC מתנודד עם חיבור סדרתי של השראות וקיבול. במקרה זה, עם קיבול משמעותי Co, המתח הגבוה ביותר יופיע בסוף הפיתול (מתח היתר יכול להגיע לערכים של עד 2Uo). אופי שינוי המתח על פני הסליל מוצג באיור 3b.

כדי להפחית את המשרעת של תנודות מתח יתר בפיתול של שנאי עם נייטרלי מבודד, יש צורך להפחית את הקיבול של מוצא C ביחס לאדמה או להגדיל את הקיבול העצמי של הסלילים. בדרך כלל משתמשים בשיטה האחרונה. על מנת להגדיל את הקיבול העצמי ∆Ck בין הסלילים של פיתול המתח הגבוה, כלולות במעגל לוחות קבלים מיוחדים (טבעות).

תהליכי גל בשנאים תלת פאזיים

בשנאים תלת פאזיים, אופי תהליך התפשטות הגל המתרחש לאורך הפיתול וגודל מתחי היתר מושפעים מ:

א) דיאגרמת חיבור סליל,

ב) מספר השלבים אליהם מגיע גל הנחשול.

שנאי תלת פאזי עם מתפתל מתח גבוה, כוכב מחובר עם נייטרלי מוארק מוצק

תן לגל הנחשול המתרחש להיכנס לשלב אחד של השנאי (איור 4).

תהליכי ההתפשטות של גלי מתח יתר לאורך הפיתולים במקרה זה יהיו דומים לתהליכים בשנאי חד פאזי עם נייטרלי מוארק (בכל אחד מהשלבים המתח הגבוה ביותר יהיה ב-1/3 מהפיתול), בעוד הם לא תלויים בכמה שלבים מגיעים לגל הנחשול. אלה. הערך של מתח היתר בחלק זה של הסליל שווה ל-Upep = (1.3-1.4) Uo

איור 4. מעגל שווה ערך של שנאי תלת פאזי עם פיתול מתח גבוה המחובר לכוכב עם רשת מוארקת נייטרלית. גל הזינוק מגיע בשלב אחד.

שנאי מתח גבוה תלת פאזי המחובר לכוכבים עם ניטרלי מבודד

תן לגל הנחשול לבוא בשלב אחד.המעגל המקביל של השנאי, כמו גם התפשטות הגל המתרחש בפיתול השנאי, מוצג באיור 5.

איור 5. מעגל שווה של שנאי תלת פאזי עם פיתול מתח גבוה המחובר לכוכב (a) והתלות U = f (x) למקרה בו הגל מגיע בשלב אחד (b).

במקרה זה, מופיעים שני אזורי תנודה נפרדים. בשלב A יהיה טווח תנודה אחד והתנאים שבהם הם מתרחשים, ובשלבים B ו-C תהיה לולאת תנודה נוספת, גם טווח התנודה יהיה שונה בשני המקרים. מתח היתר הגדול ביותר יהיה על הפיתול המקבל את גל הנחשולים. בנקודת האפס, מתחי יתר של עד 2/3 Uo אפשריים (במצב רגיל ברגע זה U = 0, לכן, מתחי יתר ביחס למתח ההפעלה Uoperation הם המסוכנים ביותר עבורו, שכן U0 >> Uoperation).

תן לגל הנחשול לעבור דרך שני שלבים A ו-B. המעגל המקביל של השנאי כמו גם התפשטות הגל הנכנס בפיתול השנאי מוצג באיור 6.

איור 6. מעגל שווה של שנאי תלת פאזי עם פיתול מתח גבוה המחובר לכוכב (a) והתלות U = f (x) למקרה שבו הגל מגיע בשני שלבים.

בפיתולים של השלבים אליהם מגיע הגל, המתח יהיה (1.3 - 1.4) Uo. המתח הנייטרלי הוא 4/3 Uo. כדי להגן מפני מתח יתר במקרה זה, מעצר מחובר לנייטרלי של השנאי.

תן לגל הנחשול להגיע בשלושה שלבים. המעגל המקביל של השנאי וכן התפשטות הגל הנוצר בפיתול השנאי מוצג באיור 7.

איור 7.מעגל שווה ערך של שנאי תלת פאזי עם פיתול מתח גבוה המחובר לכוכב (a) והתלות U = f (x) למקרה שבו הגל מגיע בשלושה שלבים.

תהליכי ההתפשטות של גל נפילת מתח יתר בכל אחד מהפאזות של שנאי תלת פאזי יהיו דומים לתהליכים בשנאי חד פאזי עם מוצא מבודד. המתח הגבוה ביותר במצב זה יהיה בניוטרל ויהיה 2U0. מקרה זה של מתח יתר שנאי הוא החמור ביותר.

שנאי תלת פאזי במתח גבוה דלת פצע

תן לגל הנחשול לעבור דרך שלב A של שנאי תלת פאזי מתח גבוה המחובר בדלתא, שני השלבים האחרים (B ו-C) נחשבים מקורקעים (איור 8).

איור 8. מעגל שווה ערך של שנאי תלת פאזי עם פיתול מתח גבוה המחובר בדלתא (a) והתלות U = f (x) למקרה שבו הגל מגיע בפאזה אחת.

פיתולים AC ו-BC יהיו חשופים למתח יתר (1.3 - 1.4) Uo. מתחי יתר אלו אינם מסוכנים לפעולת השנאי.

תן לגל מתח היתר לבוא בשני שלבים (A ו-B), הגרפים המסבירים מוצגים באיור 9. במצב זה, התפשטות גלי מתח היתר בפיתולים AB ו-BC תהיה דומה לתהליכים בפיתולים המקבילים של א. מסוף שנאי מוארק תלת פאזי. אלה. בפיתולים אלו ערך מתח היתר יהיה (1.3 — 1.4) Uo ובפיתול AC הוא יגיע לערך (1.8 — 1.9) Uo.

איור 9. תלות U = f (x) למקרה שבו גל מתח היתר עובר דרך שני שלבים של שנאי תלת פאזי עם פיתול מתח גבוה המחובר בדלתא.

תנו לגלי נחשול לעבור דרך כל שלושת השלבים של שנאי תלת פאזי עם פיתול המחובר לדלתא במתח גבוה.

הפיתולים של כל השלבים במצב זה יהיו חשופים למתח יתר (1.8 - 1.9) Uo. אם גל נחשול מגיע בו זמנית דרך שניים או שלושה חוטים, אז באמצע הפיתול, אליו מגיעים הגלים משני הצדדים, עלולות להתרחש תנודות מתח עם משרעת המסוכנות לפעולת השנאי.

שנאי הגנה מפני נחשולי מתח

מתחי היתר המסוכנים ביותר של הבידוד הראשי של הפיתולים יכולים להתרחש במקרה של הגעה בו זמנית של גלים דרך שלושה חוטים אל השנאי עם חיבור דלתא (באמצע הפיתול) או כוכב עם נייטרלי מבודד (כמעט ניטרלי) . במקרה זה, המשרעות של מתחי היתר המתקבלים מתקרבות פי שניים מהמתח של הפלט או פי ארבעה מהמשרעת של גל הכניסה. מתחי יתר מסוכנים של בידוד סיבוב לפנייה יכולים להתרחש בכל המקרים כאשר גל עם חזית תלולה מגיע אל השנאי, ללא קשר לתכנית החיבור של פיתולי השנאי.

לפיכך, עבור כל השנאים במקרה של מתחי יתר ופיזורם לאורך הפיתולים, על מנת להעריך את גודלם, יש צורך לקחת בחשבון את הקיבולים במעגלים השווים של השנאים (ולא רק את השראות). הדיוק של ערכי מתח היתר המתקבלים תלוי במידה רבה בדיוק של מדידת הקיבול.

על מנת למנוע מתחי יתר בתכנון של שנאים, הוא מסופק:

• מסך נוסף המחלק את זרם הטעינה, ולכן מתחי יתר מופחתים.כמו כן, המסך מפחית את עוצמת השדה בנקודות מסוימות בפיתול השנאי,

• חיזוק בידוד הפיתולים בחלקים מסוימים שלו (החלפה קונסטרוקטיבית של פיתולי השנאי),

• התקנת מעצורים לפני השנאי ואחריו - נגד מתחי יתר חיצוניים ופנימיים, וכן מעצור בניוטרל של השנאי.