מצבי הפעלה של שנאי

בהתאם לערך העומס, השנאי יכול לפעול בשלושה מצבים:

1. פעולת סרק בהתנגדות עומס zn = ∞.

2. קצר חשמלי ב- zn = 0.

3. מצב טעינה ב-0 <zn <∞.

לאחר הפרמטרים של המעגל המקביל, אתה יכול לנתח כל מצב פעולה של השנאי... הפרמטרים עצמם נקבעים על סמך ניסויים ללא עומס וקצר. במצב סרק, הפיתול המשני של השנאי פתוח.

בדיקת שנאי ללא עומס מתבצעת כדי לקבוע את יחס הטרנספורמציה, הפסדי הכוח בפלדה והפרמטרים של ענף הממגנט של המעגל המקביל, המבוצע בדרך כלל במתח הנקוב של הפיתול הראשוני.

ל שנאי חד פאזי על סמך הנתונים ממבחן הסרק ניתן לחשב:

- גורם טרנספורמציה

- אחוז זרם ללא עומס

האם ההתנגדות הפעילה של המגנטיזציה הענפה r0 נקבעת על ידי המצב

- התנגדות כוללת של הענף הממגנט

- התנגדות אינדוקטיבית של הענף הממגנט

גורם ההספק הסרק מוגדר לעתים קרובות גם כך:

במקרים מסוימים, מבחן ללא עומס מתבצע עבור מספר ערכים של מתח הפיתול הראשוני: מ-U1 ≈ 0.3U1n ל-U1 ≈ 1.1U1n. בהתבסס על הנתונים שהתקבלו, מאפייני הסרק מצוירים, שהם התלות של P0, z0, r0 ו-cosφ כפונקציה של המתח U1. באמצעות המאפיינים ללא עומס, ניתן להגדיר את ערכי הכמויות שצוינו בכל ערך של המתח U1.

כדי לקבוע את מתח הקצר, נבדקים ההפסדים בפיתולים וההתנגדויות rk ו-xk בקצר חשמלי. במקרה זה, מתח מופחת כזה מופעל על הפיתול הראשוני כך שהזרמים של פיתולי השנאי המקוצרים שווים לערכים הנומינליים שלהם, כלומר I1k = I1n, I2k = I2n. המתח של הפיתול הראשוני, שבו מתקיימים התנאים שצוינו, נקרא מתח הקצר הנומינלי Ukn.

בהתחשב בכך ש-Ucn הוא בדרך כלל רק 5-10% מ-U1n, שטף האינדוקציה ההדדי של ליבת השנאי במהלך בדיקת הקצר קטן בעשרות מונים מאשר במצב הנומינלי, ופלדת השנאי אינה רוויה. לכן, ההפסדים בפלדה מוזנחים ונחשב שכל הכוח Pcn המסופק לפיתול הראשוני מושקע על חימום הפיתולים וקובע את הערך של התנגדות הקצר הפעילה rc.

במהלך הניסוי נמדדים המתח Ukn, הזרם I1k = I1n והספק Pkn של הסליל הראשוני. על סמך נתונים אלה, אתה יכול לקבוע:

- אחוז מתח הקצר

- התנגדות אקטיבית לקצר חשמלי

- התנגדויות אקטיביות של הפיתולים הראשוניים והמשניים המופחתים, שווה בערך למחצית מהתנגדות הקצר

- עכבת קצר חשמלי

- התנגדות אינדוקטיבית לקצר

- התנגדות אינדוקטיבית של הפיתול הראשוני והמשני המופחת, שווה בערך למחצית מההתנגדות האינדוקטיבית לקצר

- התנגדות של הפיתול המשני של שנאי אמיתי:

- מתח קצר חשמלי אינדוקטיבי, אקטיבי ואחוז כולל:

מצב עומס V חשוב מאוד לדעת כיצד פרמטרי העומס משפיעים על היעילות ושונות המתח במסופים של הפיתול המשני.

יעילות השנאי היא היחס בין ההספק הפעיל הנמסר לעומס לבין ההספק הפעיל המסופק לשנאי.

ליעילות השנאי חשיבות רבה. עבור שנאי הספק נמוך הוא מגיע ל-0.95 בקירוב, ולשנאים בעלי קיבולת של כמה עשרות אלפי קילו-וולט-אמפר הוא מגיע ל-0.995.

קביעת היעילות לפי הנוסחה תוך שימוש בהספקים שנמדדו ישירות P1 ו-P2 נותנת שגיאה גדולה. יותר נוח להציג את הנוסחה הזו בצורה אחרת:

איפה סכום ההפסדים בשנאי.

ישנם שני סוגים של הפסדים בשנאי: הפסדים מגנטיים הנגרמים ממעבר של שטף מגנטי דרך המעגל המגנטי והפסדים חשמליים הנובעים מזרימת הזרם דרך הפיתולים.

מכיוון שהשטף המגנטי של השנאי ב-U1 = const והשינוי של הזרם המשני מאפס לנומינלי נשאר כמעט קבוע, אז ניתן להניח את ההפסדים המגנטיים בטווח עומסים זה קבועים ושווים להפסדים ללא עומס.

ההפסדים החשמליים בנחושת של הפיתולים ∆Pm הם פרופורציונליים לריבוע הזרם. זה נוח לבטא אותם כהפסדי קצר Pcn המתקבלים בזרם נקוב,

כאשר β הוא מקדם העומס,

נוסחאות חישוב לקביעת יעילות השנאי:

כאשר Sn הוא ההספק הנומינלי הנראה של השנאי; φ2 היא זווית הפאזה בין המתח והזרם בעומס.

ניתן למצוא את היעילות המקסימלית על ידי השוואת הנגזרת הראשונה לאפס. במקרה זה, אנו מוצאים שליעילות יש ערכים מקסימליים בעומס כזה כאשר ההפסדים הקבועים (הבלתי תלויים בזרם) P0 שווים להפסדים המתחלפים (תלויי הזרם), ומכאן

עבור שנאי שמן כוח מודרניים βopt = 0.5 - 0.7. עם עומס כזה, השנאי עובד לרוב במהלך הפעולה.

הגרף של התלות η = f (β) מוצג באיור 1.

איור 1. עקומת השינוי ביעילות השנאי בהתאם לגורם העומס

כדי לקבוע את אחוז השינוי במתח המשני של שנאי חד פאזי, השתמש במשוואה

כאשר uKA ו-uKR הם הרכיבים הפעילים והתגובתיים של מתח הקצר, מבוטא באחוזים.

השינוי במתח השנאי תלוי במקדם העומס (β), באופי שלו (זווית φ2) ובמרכיבי מתח הקצר (uKA ו-uKR).

מאפיינים חיצוניים של השנאי הוא התלות ב-U1 = const ו-cosφ2 = const (איור 2).

איור 2. מאפיינים חיצוניים של שנאים בהספק בינוני וגבוה עבור סוגים שונים של עומס