סוגים שונים של שנאים ויישומיהם

שנאי הוא מכשיר שנמצא בשימוש נרחב בתחום החשמל והאלקטרוניקה. זהו מכשיר אלקטרומגנטי העוקב אחר העיקרון הבסיסי של אלקטרומגנטיות שגילה מייקל פאראדיי. סקרנו אודות בניית ותפעול רובוטריקים בהדרכה הקודמת. כאן נסקור סוגים שונים של שנאים המשמשים בסוגים שונים של יישומים. עם זאת, כל סוגי השנאים עומדים באותם עקרונות אך יש להם שיטת בנייה שונה. ועם מעט מאמץ אתה יכול גם לבנות שנאי משלך, אך תוך כדי בניית השנאי צריך תמיד לעקוב אחר טכניקות הגנה על שנאים.

סוגי שנאים המבוססים על רמת מתח

לשנאי יכול להיות מספר סוגי בנייה. לשנאי אין חיבור חשמלי מצד אחד למשנהו; ובכל זאת, שני הסלילים הבלתי תלויים חשמלית יכולים להוביל את החשמל באמצעות שטף אלקטרומגנטי. לשנאי יכול להיות מספר סלילים או פיתולים בצד הראשי, כמו גם בצד המשני. במספר מקרים, מספר צדדים ראשוניים, שבהם שני סלילים מחוברים בסדרה, נקראים לעתים קרובות כמוקד במרכז. ניתן לראות מצב זה עם מרכז הקשה גם בצד המשני.

ניתן לבנות רובוטריקים באופן שיוכל להמיר את רמת המתח של הצד הראשוני לצד המשני. בהתאם לרמת המתח, לשנאי יש שלוש קטגוריות. צעד למטה, צעד למעלה ובידוד שנאי. עבור שנאי הבידוד, רמת המתח זהה לשני הצדדים.

1. שנאי מדורג

שימוש ברפידות שנאי משמש הן בתחום האלקטרוניקה והן בתחום החשמלי. שנאי מוריד ממיר את רמת המתח הראשונית למתח נמוך יותר על פני הפלט המשני. זה מושג על ידי היחס בין פיתולים ראשוניים ומשניים. עבור שנאים מדורגים מספר הפיתולים גבוה יותר על פני הצד הראשוני מאשר על הצד המשני. לכן, היחס המתפתל הכולל של ראשוני ומשני נשאר תמיד יותר מ -1.

באלקטרוניקה, יישומים רבים פועלים על 5 וולט, 6 וולט, 9 וולט, 12 וולט, 24 וולט או במקרים מסוימים 48 וולט. כדי להמיר את מתח השקע החשמלי חד פאזי 230V AC לרמת המתח הנמוכה הרצויה, נדרשים שנאי Step Down. במכשור כמו גם בסוגים רבים של ציוד חשמלי, שנאי צעד למטה הוא הדרישה העיקרית עבור קטע ההספק. הם משמשים גם במתאמי חשמל ובמעגלי מטען לטלפון סלולרי.

בחשמל משתמשים בשנאים מדורגים במערכת הפצה חשמלית שעובדת על מתח גבוה מאוד כדי להבטיח אובדן נמוך ופתרון חסכוני לדרישות אספקת חשמל למרחקים ארוכים. כדי להמיר את המתח הגבוה לקו אספקת מתח נמוך, נעשה שימוש בשנאי מדריך למטה.

2. שנאי סטפ-אפ

שנאי Step Up הוא בדיוק ההפך משנאי ה- Down-down. הגברת השנאי מגדילים את המתח הראשוני הנמוך למתח משני גבוה. שוב זה מושג על ידי היחס בין יחס סלילה ראשוני ומשני. עבור שנאי Step Up, היחס בין סלילה ראשונית לבין סלילה משנית נשאר פחות מ -1. פירוש הדבר שמספר הסיבובים בפיתול משני גבוה יותר מהסלילה הראשונית.

באלקטרוניקה, מגדילים שנאים המשמשים לעתים קרובות במייצבים, ממירים וכו 'כאשר מתח נמוך מומר למתח גבוה בהרבה.

נעשה שימוש בשנאי מעלה גם בהפצת חשמל. מתח גבוה נדרש ליישום הקשור להפצת חשמל. שנאי הגבהה משמש ברשת להגברת רמת המתח לפני החלוקה.

3. שנאי בידוד

שנאי בידוד אינו ממיר רמות מתח כלשהן. המתח הראשי והמתח המשני של שנאי בידוד נשארים תמיד זהים. הסיבה לכך היא שיחס הפיתול הראשוני והמשני תמיד שווה ל- 1. כלומר מספר הסיבובים בפיתול ראשוני ומשני זהה בשנאי בידוד.

שנאי הבידוד משמש לבידוד הראשוני והמשני. כפי שנדון קודם לכן, לשנאי אין חיבורים חשמליים בין ראשוני למשני, הוא משמש גם כמחסום בידוד שבו ההולכה מתרחשת רק עם השטף המגנטי. הוא משמש למטרות בטיחות ולביטול העברת רעש מראשי למשני או להיפך.

סוגי שנאים המבוססים על חומר הליבה

השנאי מעביר את האנרגיה על ידי העברת שטף אלקטרומגנטי דרך חומר ליבה. חומרי ליבה שונים מייצרים צפיפות שטף שונה. בהתאם לחומרי הליבה, משתמשים בכמה סוגים של שנאים בתחום החשמל והאלקטרוניקה.

1. שנאי ליבת ברזל

שנאי ליבת ברזל משתמש בלוחות ברזל רכים מרובים כחומר הליבה. בשל התכונות המגנטיות המצוינות של ברזל, הצמדת השטף של שנאי ליבת הברזל גבוהה מאוד. לפיכך, היעילות של שנאי ליבת הברזל היא גם גבוהה.

ניתן להשיג את לוחות הליבה מברזל רך במספר צורות וגדלים. סלילי הפצע הראשוני והמשני או עטופים על גבי סליל. לאחר מכן, סליל לשעבר מותקן בלוחות ליבת ברזל רכים. בהתאם לגודל הליבה ולצורותיה, ניתן להשיג סוג אחר של לוחות ליבה בשוק. מעט צורות נפוצות הן E, I, U, L וכו '. לוחות הברזל דקים, ופלטות מרובות מחוברות יחד ליצירת הליבה האמיתית. לדוגמא, ליבות מסוג E מיוצרות עם פלטות דקות עם מראה של האות E.

שנאי ליבת ברזל נמצאים בשימוש נרחב ובדרך כלל הם כבדים יותר במשקל ובצורה.

2. שנאי ליבת פריט

שנאי ליבת פריט משתמש בליבת פריט בגלל חדירות מגנטית גבוהה. שנאי מסוג זה מציע הפסדים נמוכים מאוד ביישום בתדירות גבוהה. בשל כך, נעשה שימוש בשנאי ליבה של פריט ביישומים בתדירות גבוהה כגון אספקת חשמל במצב מתג (SMPS), יישומים הקשורים ל- RF וכו '.

שנאי ליבה פריט מציעים גם סוג שונה של צורות, גדלים בהתאם לדרישת היישום. הוא משמש בעיקר ביישום אלקטרוניקה ולא ביישום חשמלי. הצורה הנפוצה ביותר בשנאי ליבת הפריט היא ליבת E.

3. שנאי ליבה טורואידלי

שנאי ליבה טורואידלי משתמש בחומר ליבה בצורת טורואיד, כגון ליבת ברזל או ליבת פריט. טורואידים הם חומר ליבה בצורת טבעת או סופגנייה ומשמשים באופן נרחב לביצועים חשמליים מעולים. בשל צורת הטבעת, השראות הדליפה נמוכה מאוד ומציעה אינדוקציה וגורמי Q מאוד גבוהים. הפיתולים קצרים יחסית והמשקל הרבה פחות משנאי דירוג מסורתיים.

4. שנאי ליבת אוויר

שנאי ליבת אוויר אינו משתמש בליבה מגנטית פיזית כחומר הליבה. הצמדת השטף של שנאי ליבת האוויר מתבצעת לחלוטין באמצעות האוויר.

בשנאי ליבת אוויר, הסליל הראשי מסופק עם זרם חילופין המייצר שדה אלקטרומגנטי סביבו. כאשר סליל משני ממוקם בתוך השדה המגנטי, בהתאם לחוק האינדוקציה של פאראדיי, הסליל המשני מושרה עם שדה מגנטי המשמש בהמשך להפעלת העומס.

עם זאת, שנאי ליבת אוויר מייצר השראות הדדיות נמוכות בהשוואה לחומר ליבה פיזי כגון ליבת ברזל או פריט.

הוא משמש באלקטרוניקה ניידת, כמו גם ביישומים הקשורים לרדיו-תדר. בגלל היעדר חומר ליבה פיזי, הוא קל מאוד מבחינת משקל. שנאי ליבת אוויר מכוון כראוי משמש גם בפתרונות טעינה אלחוטיים, כאשר הפיתולים הראשוניים בנויים בתוך המטען והפיתולים המשניים ממוקמים בתוך המכשיר הממוקד.

סוגי שנאים המבוססים על סידור מתפתל

ניתן לסווג את השנאי באמצעות פקודות מתפתלות. אחד הסוגים הפופולאריים הוא רובוטריקים אוטומטיים.

שנאי מתפתל אוטומטי

עד כה, סלילה ראשונית ומשנית קבועה, אך במקרה של שנאי מתפתל אוטומטי, ניתן לחבר את הסליל הראשוני והמשני בסדרה והצומת המוקלט במרכז ניתן לזזה. בהתאם למיקום המוקלט במרכז, ניתן לשנות את המתח המשני.

האוטומטי אינו הצורה הקצרה של אוטומט; אלא זה להודיע ​​על העצמי או על הסליל היחיד. סליל זה יוצר יחס המורכב משני חלקים, ראשוניים ומשניים. המיקום של צומת הברז המרכזי קובע את היחס הראשי והמשני ובכך משתנה מתח המוצא.

השימוש הנפוץ ביותר הוא V ARIAC, מכשיר לייצור AC משתנה מכניסת AC יציבה. הוא משמש גם ביישומים הקשורים להעברת חשמל והפצה, בהם יש צורך לשנות את קווי המתח הגבוה לעתים קרובות.

סוגי רובוטריקים המבוססים על שימוש

ישנם גם מספר סוגים של שנאים שפועלים בתחום ספציפי. הן מגזרי אלקטרוניקה והן חשמל, מספר שנאים ייעודיים משמשים כ שנאי מדורג או מעלה על בסיס יישום היישום. לכן, ניתן לסווג את השנאים להלן בהתבסס על השימוש:

1. תחום כוח

• שנאי כוח
• שנאי מדידה
• שנאי הפצה

2. תחום אלקטרוניקה

• שנאי דופק
• שנאי פלט שמע

1. רובוטריקים המשמשים בתחום Power

בתחום החשמל תחום הכוח עוסק בייצור חשמל, מדידה והפצה. עם זאת, זהו שדה גדול מאוד שבו שנאים הם חלק חיוני להתאמת המרת חשמל בטוחה ומסירת כוח מוצלחת לתחנת המשנה ולמשתמשי הקצה.

השנאים המשמשים בתחום ההספק יכולים להיות גם חיצוניים וגם פנימיים, אך בעיקר בחוץ.

(א) שנאי כוח

שנאי כוח גדולים יותר ומשמשים להעברת האנרגיה לתחנת המשנה או לאספקת החשמל הציבורית. שנאי זה משמש כגשר בין מחולל הכוח לרשת החלוקה הראשית. בהתאם לדירוג ההספק ולמפרט, ניתן לשלב עודפי שנאי הספק לשלוש קטגוריות: שנאי הספק קטן, שנאי הספק בינוני ושנאי הספק גדולים. הדירוג יכול להיות יותר מ- 30KVA ל- 500-700KVA או במקרים מסוימים שיכול להיות שווה או יותר מ- 7000KVA עבור שנאי הספק קטן. שנאי הספק בעל הדירוג הבינוני יכול להיות עד 50-100 MVA ואילו שנאי הספק בעלי דירוג גדול מסוגלים להתמודד עם יותר מ -100 MVA.

בשל ייצור חשמל גבוה מאוד, הקמת שנאי כוח היא גם קריטית. הבנייה כוללת ציוד היקפי בידוד מוצק ומערכת קירור מאוזנת היטב. שנאי הכוח הנפוצים ביותר מלאים בשמנים.

העיקרון העיקרי של שנאי הכוח הוא להמיר את הזרם הגבוה במתח נמוך לזרם מתח נמוך. זה נדרש כדי למזער את אובדן החשמל במערכת חלוקת החשמל.

פרמטר חשוב נוסף לשנאי הכוח הוא זמינות הפאזה. בדרך כלל שנאי כוח פועלים במערכת תלת פאזית, אך בחלק מהמקרים משתמשים גם בשנאי חשמל קטנים פאזה אחת. שנאי הספק תלת פאזיים הם היקרים והיעילים ביותר מאשר שנאי הספק חד פאזיים.

(ב) שנאי מדידה

שנאי מדידה מכונה לעתים קרובות שנאי מכשיר. זהו מכשיר מדידה נפוץ נוסף בתחום ההספק. שנאי מדידה משמש לבידוד הכוח הראשי ולהמרת הזרם והמתח ביחס קטן יותר ליציאה המשנית שלו. על ידי מדידת התפוקה ניתן למדוד את השלב, הזרם והמתח של קו החשמל בפועל.

התמונה לעיל מציגה את בניית השנאי הנוכחי.

(ג) שנאי הפצה

זה משמש בשלב האחרון של מערכת חלוקת הכוח. שנאי חלוקה הם שנאי מדורג, הממיר מתח רשת גבוהה למתח הנדרש של הלקוח הסופי, 110 וולט או 230 וולט. זה יכול להיות גם שלב אחד או שלושה שלבים.

שנאי הפצה יכולים להיות קטנים יותר כמו גם גדולים יותר, תלוי ביכולת ההמרה או בדירוגים.

ניתן לסווג את שנאי ההפצה בהתאם לסוג הבידוד בו הוא משתמש. זה יכול להיות סוג יבש או יכול להיות טובל בנוזל. הוא מיוצר באמצעות לוחות פלדה למינציה שנבנו בעיקר בצורת C כחומר ליבה.

לשנאי ההפצה יש גם סיווג מסוג אחר על סמך המיקום בו משתמשים. ניתן להתקין את השנאי על עמוד שירות, אם כן, הוא נקרא שנאי הפצה רכוב על מוט. ניתן להציב אותו בתוך תא תת קרקעי, להרכיב אותו על משטח בטון (שנאי חלוקה המותקן בכרית) או בתוך תיבת פלדה סגורה.

באופן כללי, שנאי הפצה הם בעלי דירוג של פחות מ -200 קילוואט.

2. השנאי המשמש בתחום האלקטרוניקה

באלקטרוניקה משתמשים בשנאים זעירים קטנים שונים הניתנים להתקנה על גבי PCB או ניתן לתקן בתוך מארז המוצרים הקטן.

(א) שנאי דופק

שנאי דופק הם אחד השנאים המשומשים ביותר ב- PCB המייצרים פולסים חשמליים במשרעת קבועה. משתמשים בו במעגלים דיגיטליים שונים בהם יש צורך בייצור דופק בסביבה מבודדת. לכן שנאי הדופק מבודדים את הראשוני והמשני ומפיצים פולסים ראשוניים למעגל המשני, לרוב שערים או דרייברים לוגיים דיגיטליים.

שנאי דופק שנבנו כראוי צריכים להזדקק לבידוד גלווני תקין וכן לדליפה קטנה וקיבול תועה.

(ב) שנאי פלט שמע

שנאי שמע הוא שנאי נפוץ נוסף בתחום האלקטרוניקה. הוא משמש במיוחד ביישום הקשור לאודיו כאשר נדרשת התאמת עכבה. שנאי שמע מאזן את מעגל המגבר והעומסים, בדרך כלל רמקול. לשנאי האודיו יכולים להיות מספר סלילים ראשוניים ומשניים, מופרדים או מוקלטים במרכז.

אז כיסינו שנאים מסוגים שונים, פרט לכך שיש שנאי למטרות מיוחדות אחרות, אך הם מחוץ לתחום של מאמר זה.