שנאי מתח קלאסי (VT) הוא מכשיר הממיר ערך אחד למשנהו. התהליך מלווה באובדן כוח חלקי, אך הוא מוצדק במצבים בהם יש צורך לשנות את הפרמטרים של אות הכניסה. בתכנון של שנאי כזה מסופקים אלמנטים מתפתלים, עם החישוב הנכון של אשר ניתן להשיג את מתח המוצא הנדרש.
מטרה ועקרון הפעולה
המטרה העיקרית של שנאי מתח היא להמיר את אות הכניסה לרמה הנקובה על ידי משימות המשתמש - כאשר יש להפחית או להגדיל את פוטנציאל התפעול. ניתן להשיג זאת בשל עיקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית, שנוסח כחוק על ידי המדענים פאראדיי ומקסוול. לדבריו, בכל לולאה הממוקמת קרוב לסיבוב אחר של החוט, EMF נגרם עם זרם, פרופורציונלי לשטף האינדוקציה המגנטית שחודר אליהם. גודל האינדוקציה הזו בפיתול המשני של השנאי (המורכב מהרבה סיבובים כאלה) תלוי בזרם במעגל הראשוני ובמספר הסיבובים בשני הסלילים.
הזרם בפיתול המשני של השנאי והמתח בעומס המחובר אליו נקבעים רק על ידי היחס בין מספר הסיבובים בשני הסלילים. חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית מאפשר לך לחשב נכונה את הפרמטרים של מכשיר המעביר כוח מכניסה לפלט עם היחס הרצוי בין זרם ומתח.
מה ההבדל בין שנאי זרם לשנאי מתח
ההבדלים בעיצוב הם כדלקמן:
- כסלילה העיקרית בשנאים הנוכחיים, נעשה שימוש באוטובוס אספקת החשמל עליו הוא מותקן;
- הפרמטרים של סלילה משנית מיועדים לחיבור למכשיר מדידה (מד חשמלי בבית, למשל);
- בהשוואה ל- VT, השנאי הנוכחי הוא קומפקטי יותר ויש לו דיאגרמת חיבור פשוטה.
שנאי זרם ומתח עומדים בדרישות שונות מבחינת דיוק הערכים שהומרו. אם אינדיקטור זה חשוב מאוד עבור מכשיר מדידה, הרי עבור שנאי מתח הוא בעל חשיבות משנית.
סיווג שנאי מתח
- שנאי כוח עם ובלי הארקה;
- מכשירי מדידה;
- טרנספורמטורים אוטומטיים;
- מכשירי התאמה מיוחדים;
- שנאי בידוד ושיא.
הראשון מבין זנים אלה משמשים לספק אספקת חשמל ללא הפרעה לצרכן בצורה מקובלת עליו (עם המשרעת הנדרשת). מהות פעולתם היא הפיכת רמת פוטנציאל אחת לרמה אחרת במטרה לעבור לאחר מכן לעומס.מכשירים תלת פאזיים המותקנים בתחנת שנאי, למשל, מאפשרים הפחתת מתח גבוה מ- 6.3 ו- 10 קילו וולט לערך ביתי של 0.4 קילו-וולט.
טרנספורמטורים אוטומטיים הם העיצובים האינדוקטיביים הפשוטים ביותר שיש להם סלילה אחת עם ברזים להתאמת מתח המוצא. מוצרים תואמים מותקנים במעגלים בעלי זרם נמוך ומבטיחים העברת כוח משלב אחד למשנהו עם הפסדים מינימליים (ביעילות מירבית). בעזרת שנאי "בידוד" כביכול, ניתן לארגן את הבידוד החשמלי של מעגלים עם מתח גבוה ונמוך. כך מובטחת ההגנה של בעל הבית או בית הקיץ מפני התחשמלות בעלת פוטנציאל גבוה. בנוסף, מתמר מסוג זה מאפשר לך:
- העברת חשמל ממקור לצרכן בצורה הרצויה והבטוחה;
- להגן על מעגלי עומס עם מכשירים רגישים הכלולים בהם מפני הפרעות אלקטרומגנטיות;
- לחסום את הכניסה של רכיב זרם קבוע למעגלי העבודה.
שנאי שיא הם סוג אחר של מכשיר הממיר אנרגיה חשמלית. הם משמשים לקביעת הקוטביות של אותות הדופק ולהתאמתם לפרמטרי הפלט. ממירים מסוג זה מותקנים במעגלי אות של מערכות מחשב וערוצי תקשורת רדיו.
שנאי מתח ומכשור
שנאי מכשירים מיוחדים הם סוג מיוחד של ממירים המאפשרים לכלול התקני ניטור במעגלי החשמל. מטרתם העיקרית היא להמיר זרם או מתח לערך הנוח למדידת פרמטרים ברשת. הצורך בכך עולה במצבים הבאים:
- כאשר לוקחים קריאות עם מדי חשמל;
- אם מותקנים ממסרי הגנה על מתח וזרם במעגלי אספקת החשמל;
- אם יש בו מכשירי אוטומציה אחרים.
מדדים מסווגים לפי תכנון, סוג התקנה, יחס טרנספורמציה ומספר שלבים. על פי התכונה הראשונה, הם מובנים, דרך מעבר ותמיכה, ובמקום - חיצוניים או מיועדים להתקנה בתאי מתג מסוג סגור. על פי מספר שלבי ההמרה, הם מחולקים לשלבים חד-פעמיים ולמפל, ולפי יחס ההמרה - למוצרים בעלי ערך אחד או יותר.
תכונות של הפעלת VT ברשתות עם נקודת אפס מבודדת ומקורקעת
נזק לציוד חשמלי אפשרי עקב עלייה במתח הפאזה לליניארי והופעתה הבאה של קשת מתחלפת. ללא קשר לסיבה ולאופן הפעולה, זהו הסוג המסכן ביותר של קצר חשמלי עם גורם מתח גבוה. במקרה זה, ההסתברות להופעת רזוננס ברשת גבוהה.
המעגל הרסונאנטי ברשתות כוח עם ניטרל מבודד הוא שרשרת אפס רצף עם מגנטיזציה לא לינארית. VT תלת פאזי שאינו מקורקע הוא למעשה שלושה שנאים חד פאזיים המחוברים בצורה של כוכב כוכב. במקרה של מתח יתר באזורים שבהם הוא מותקן, האינדוקציה בליבה עולה בכ- 1.73 פעמים, מה שגורם להופעת רפרוזוננטיות.
כדי להגן מפני תופעה זו פותחו שיטות מיוחדות:
- ייצור VTs ו- TTs עם אינדוקציה עצמית נמוכה;
- הכללת אלמנטים בולמים נוספים במעגל שלהם;
- ייצור שנאים תלת פאזיים עם מערכת מגנטית אחת בתכנון 5 מוטות;
- הארקת החוט הנייטרלי דרך כור מגביל זרם;
- שימוש בפיתולי פיצויים וכו ';
- השימוש במעגלי ממסר המגנים על פיתולי ה- VT מפני זרם יתר.
אמצעים אלה מגנים על ה- VT במדידה, אך אינם פותרים לחלוטין את בעיית הבטיחות. מכשירים מקורקעים המותקנים ברשתות עם אוטובוס ניטרלי מבודד יכולים לעזור בכך.
אופי פעולתם של שנאים במתח נמוך במצבים עם ניטרל מקורקע מאופיין בבטיחות מוגברת ובהפחתה משמעותית בתופעות רזוננס. בנוסף, השימוש בהם מגביר את הרגישות והסלקטיביות של ההגנה במעגל חד פאזי. עלייה זו מתאפשרת בשל העובדה כי סלילה אינדוקטיבית של השנאי נכלל במעגל הקרקע ומגביר בקצרה את הזרם דרך מכשיר המגן המותקן בו.
ה- PUE מספק הצדקה להתקבלות של הארקה קצרת טווח של הנייטרל עם אינדוקציה קטנה של סלילת ה- VT. לשם כך, נעשה שימוש באוטומציה ברשת, אשר עם אנשי קשר כוח, כאשר OZ מתרחש, לאחר 0.5 שניות, מחבר את השנאי בקצרה לקורות. בשל ההשפעה של נייטרל מקורקע היטב, זרם המוגבל על ידי השראות ה- VT מתחיל לזרום במעגל המגן במקרה של תקלה בכדור הארץ חד פאזי. יחד עם זאת, ערכו מספיק בכדי לגרום להגנה מפני OZ וליצור תנאים לכיבוי פריקה קשתית מסוכנת.
