אידיאל שַׁנַאי יעיל מאוד כך שאין להם הפסדי אנרגיה, כלומר ההספק המסופק למסוף הכניסה של השנאי חייב להיות שווה ערך לחשמל המסופק למסוף הפלט של השנאי. אז כוח הקלט והפלט כּוֹחַ בשנאי אידיאלי שווים כולל אפס הפסדי אנרגיה. אך בפועל, גם כוחות הקלט והפלט של השנאי לא ישתנו בגלל הפסדים חשמליים בתוך השנאי. זהו מכשיר סטטי מכיוון שאין בו חלקים נידחים, ולכן איננו יכולים לראות הפסדים מכניים אך הפסדים חשמליים יתרחשו כמו נחושת וברזל. מאמר זה דן בסקירה כללית של סוגי הפסדים שונים בשנאי.
סוגי הפסדים בשנאי
ישנם סוגים שונים של הפסדים שיתרחשו בשנאי כגון ברזל, נחושת, היסטריה, אדי, תועה ודיאלקטרי. אובדן הנחושת מתרחש בעיקר בגלל ההתנגדות בשנאי המתפתל ואילו הפסדי היסטריה יתרחשו עקב שינוי המגנטציה בתוך הליבה.
סוגי הפסדים בשנאי
הפסדי ברזל בשנאי
הפסדי ברזל מתרחשים בעיקר באמצעות השטף המתחלף בתוך ליבת השנאי. ברגע שאובדן זה מתרחש בתוך הליבה אז זה נקרא אובדן ליבה. אובדן מסוג זה תלוי בעיקר בחומר מַגנֶטִי תכונות בתוך ליבת השנאי. את הליבה בשנאי ניתן לייצר באמצעות ברזל, ולכן אלה נקראים הפסדי ברזל. סוג זה של אובדן יכול להיות מסווג לשני סוגים כמו היסטריה כמו גם זרם אדי.
אובדן היסטריה
אובדן מסוג זה מתרחש בעיקר כאשר זרם חליפין מוחל על ליבת השנאי ואז השדה המגנטי יתהפך. אובדן זה תלוי בעיקר בחומר הליבה המשמש בשנאי. כדי להפחית אובדן זה, ניתן להשתמש בחומר הליבה בדרגה גבוהה. CRGO - פלדת Si מכוונת תבואה מגולגלת קר יכולה לשמש בדרך כלל כמו ליבת השנאי כך שאפשר להפחית את אובדן ההיסטרזה. ניתן לייצג הפסד זה באמצעות המשוואה הבאה.
Ph = Khf Bx m
איפה
'Kh' הוא הקבוע שתלוי באיכות ובנפח של חומר הליבה בשנאי
'Bm' הוא צפיפות השטף הגבוהה ביותר בתוך הליבה
'F' הוא תדר השטף לסירוגין המספק אחרת
'X' הוא הקבוע של שטיינמץ והערך של קבוע זה משתנה בעיקר מ -1.5 ל -2.5.
הפסד זרם אדי
ברגע שהשטף מחובר למעגל סגור, אז ניתן לגרום ל- emf בתוך המעגל ויש a לְסַפֵּק במעגל. זרימת הערך הנוכחי תלויה בעיקר בסכום ה- e.m.f והתנגדות באזור המעגל.
ניתן לעצב את ליבת השנאי בעזרת חומר מוליך. ניתן לספק את זרימת הזרם ב- EMF בתוך גוף החומר. זרם זרם זה מכונה זרם אדי. זרם זה יתרחש ברגע שהמוליך חווה שדה מגנטי משתנה.
כאשר זרמים אלה אינם אחראים לביצוע מטלה פונקציונאלית כלשהי, הדבר מייצר אובדן בתוך החומר המגנטי. אז זה נקרא הפסד זרם אדי. ניתן לצמצם אובדן זה על ידי תכנון הליבה באמצעות למינציות קלות. ניתן להפיק את משוואת זרם העצב באמצעות המשוואה הבאה.
Pe = KeBm2t2f2V וואט
איפה,
'Ke' הוא היעיל המשותף של זרם האדי. ערך זה תלוי בעיקר באופי החומר המגנטי כמו התנגדות ונפח חומר הליבה ורוחב הלמינציות
'Bm' הוא השיעור הגבוה ביותר של צפיפות השטף ב- wb / m2
'T' הוא רוחב הלמינציה בתוך מטרים
'F' הוא תדר ההפוך של השדה המגנטי שנמדד בהרץ
'V' הוא כמות החומר המגנטי ב- m3
אובדן נחושת
הפסדי נחושת מתרחשים בגלל ההתנגדות האוהמית בפיתולי השנאי. אם הפיתולים הראשוניים והמשניים של השנאי הם I1 ו- I2, אז ההתנגדות של פיתולים אלה היא R1 ו- R2. אז הפסדי הנחושת שהתרחשו בפיתולים הם I12R1 ו- I22R2 בהתאמה. אז, כל אובדן הנחושת יהיה
מחשב = I12R1 + I22R2
הפסדים אלה נקראים גם הפסדים משתנים או אוהם מכיוון שהפסדים אלה ישתנו בהתאם לעומס.
הפסד תועה
הפסדים מסוג זה בשנאי יכולים להתרחש בגלל המופע של שדה הדליפה. בהשוואה להפסדי נחושת וברזל, אחוז הפסדי התועה פחות, כך שניתן להזניח את ההפסדים הללו.
אובדן דיאלקטרי
אובדן זה מתרחש בעיקר בתוך השמן של השנאי. כאן השמן הוא חומר מבודד. ברגע שהשמן בשנאי מתדרדר אחרת כאשר איכות השמן פוחתת, יעילות השנאי תושפע.
יעילות שנאי
הגדרת היעילות דומה למכונה חשמלית. זהו היחס בין עוצמת הפלט לבין עוצמת הקלט. ניתן לחשב את היעילות לפי הנוסחה הבאה.
יעילות = כוח יציאה / כוח כניסה.
השנאי הוא מכשיר יעיל ביותר ויעילות העומס של מכשירים אלה נעה בעיקר בין 95% - 98.5%. כאשר שנאי יעיל ביותר, אז לקלט ולפלט שלו ערך זהה כמעט, ולכן אין זה מעשי לחשב את יעילות השנאי באמצעות הנוסחה שלעיל. אך כדי למצוא את יעילותה, עדיף להשתמש בנוסחה הבאה
יעילות = (קלט - הפסדים) / קלט => 1 - (הפסדים / קלט).
תן לאובדן נחושת I2R1 ואילו אובדן ברזל הוא Wi
יעילות = 1 הפסדים / קלט
= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1
Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1
הבדל את המשוואה הנ'ל ביחס ל- 'I1'
d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1
'Ƞ' הוא מקסימלי ב- d Ƞ / dI1 = 0
לכן, היעילות 'Ƞ' תהיה מקסימלית בשעה
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
לכן, יעילות השנאי יכולה להיות הגבוהה ביותר כאשר הפסדי ברזל ונחושת שווים.
אז, אובדן נחושת = אובדן ברזל.
לפיכך, מדובר בסך הכל ב- סקירה כללית על סוגי ההפסדים בשנאי . בשנאי, אובדן אנרגיה יכול להתרחש בגלל כמה סיבות. אז יעילות השנאי תפחת. הסיבות העיקריות לסוגים שונים של הפסדים בשנאי נובעות מהשפעת החום בסליל, דליפת השטף המגנטי, מגנטיזציה ודמגנטיזציה של הליבה. הנה שאלה עבורך, מהם סוגי השנאים השונים הקיימים בשוק?
