רובוטריקים ממלאים תפקיד משמעותי בהנדסת חשמל, ומבצעים את הפונקציות של טרנספורמציה, בידוד, מדידה והגנה. אחת המשימות הנפוצות ביותר של מכשירים מסוג זה היא ויסות של פרמטרים נוכחיים בודדים. בפרט, שנאי מתח (VT) ממירים את הביצועים של רשת החשמל הראשית לערכים אופטימליים, מנקודת המבט של הצרכנים.
עיצוב כולל של ציוד
הבסיס הטכני של השנאי נוצר על ידי מילוי אלקטרומגנטי המספק את התהליכים הפונקציונליים של המכשיר. מידות הציוד עשויות להשתנות בהתאם לדרישות לעומס הכוח במעגל. בתכנון טיפוסי, לשנאי יש התקני קלט ופלט זרם, ורכיבי העבודה העיקריים מבצעים משימות המרת מתח. ערכת מבודדים, נתיכים והתקן הגנה ממסר אחראים להבטחת האמינות והבטיחות של תהליכים טכנולוגיים. בתכנון שנאי מתח נמוך מודרניכמו כן מסופקים חיישנים להקלטת פרמטרי הפעלה בודדים, שהאינדיקטורים שלהם נשלחים ללוח הבקרה והופכים לבסיס לפקודות לרשויות הרגולטוריות. פעולתם של רכיבים חשמליים כשלעצמה דורשת אספקת חשמל, לכן, בחלק מהשינויים, הממירים מתווספים במקורות כוח אוטונומיים - גנרטורים, מצברים או סוללות.
טרנספורמר Cores
מרכיבי העבודה העיקריים של VT הם מה שנקרא הליבות (הליבות המגנטיות) והפיתולים. הראשונים הם משני סוגים - מוט ושריון. עבור רוב השנאים בתדר נמוך עד 50 הרץ, משתמשים בליבות מוטות. בייצור המעגל המגנטי נעשה שימוש במתכות מיוחדות, שמאפייניהן קובעים את תכונות העבודה של המבנה, למשל, הביצועים וגודל הזרם ללא עומס. הליבה של שנאי מתח נוצרת על ידי יריעות דקות של סגסוגת, מבודדות בין שכבות של לכה ותחמוצת. מידת ההשפעה של זרמי המערבולת של המעגל המגנטי תהיה תלויה באיכות הבידוד הזה. יש גם סוג מיוחד של ליבות כתיבה, היוצרות מבנים של חתך שרירותי, אבל קרוב לצורה מרובעת. תצורה זו מאפשרת לך ליצור מעגלים מגנטיים אוניברסליים, אבל יש להם גם חולשות. לכן, יש צורך בהידוק הדוק של פלסטיק מתכת, מכיוון שהפערים הקטנים ביותר מפחיתים את גורם המילוי של אזור העבודה עם הסליל.
פיתולי שנאי מתח
בדרך כלל משתמשים בשתי פיתולים - ראשוני ומשני. הם מבודדים גם זה מזה וגם מהליבה. הרמה הראשונה של סלילה נבדלת על ידי מספר רב של סיבובים שנעשו עם חוט דק. זה מאפשר לו לשרת רשתות מתח גבוה (עד 6000-10,000 V) הנדרשות לצרכי המרה בסיסיים. הפיתול המשני מיועד לאספקה מקבילה של מכשירי מדידה, מכשירי ממסר וציוד חשמלי עזר אחר. בעת חיבור סלילה של שנאי מתח, חשוב לקחת בחשבון את הסימונים על מסופי המוצא. לדוגמא, ממסרי כיוון הספק, מולטימטרים, אממטרים, מדי וואט ומדים שונים מחוברים לסלילים דרך תחילת הפיתול הראשוני (ייעוד A), קו הקצה (X), תחילת הפיתול המשני (a) והן שלו. סוף (x). ניתן להשתמש גם בפיתול נוסף עם קידומות מיוחדות בייעוד.
אביזרי הרכבה ומתקני הארקה
רשימת האלמנטים וההתקנים הפונקציונליים הנוספים עשויה להשתנות בהתאם לסוג ולמאפייניו של השנאי. לדוגמה, מבני שמן עם מחוון מתח ראשוני של עד 10 קילו וולט או יותר מסופקים עם אביזרי מילוי, ניקוז ודגימה של חומרי סיכה טכניים. עבור שמן, מיכל מסופק גם עם חרירים ווסתים השולטים באספקה חלקה של נוזל לאזורי המטרה. ערכות התאמה אופייניות כוללות לרוב סוגריים עם ברגים, שקעים, רכיבי ממסר, אטמי קרטון חשמליים, רכיבי אוגן וכו'. באשר להארקה, אזשנאים עם מתח על הפיתול הראשוני עד 660 V מסופקים עם מלחציים עם הידוק הברגה של ברגים, חתיכים וברגים בגודל M6. אם מחוון המתח גבוה מ-660 וולט, אזי לחיבור הארקה יהיו חיבורי חומרה בפורמט לא פחות מ-M8.
עקרון הפעולה של TH
הפונקציות והתהליכים העיקריים של אינדוקציה אלקטרומגנטית מבוצעים על ידי קומפלקס הכולל ליבת מתכת עם סט של לוחות שנאים, פיתולים ראשוניים ומשניים. איכות המכשיר תהיה תלויה בדיוק של החישוב הבסיסי של המשרעת וזווית הזרם. אינדוקציה הדדית בין מספר פיתולים אחראית על הטרנספורמציה בשדה אלקטרומגנטי. זרם חילופין בשנאי מתח של 220 וולט משתנה כל הזמן ועובר דרך סלילה בודדת. על פי חוק פאראדיי, כוח אלקטרו-מונע מושר פעם בשנייה. במערכת מפותלת סגורה, זרם ברירת המחדל יזרום דרך המעגל וקרוב לליבת המתכת. ככל שהעומס על הפיתול המשני של השנאי נמוך יותר, כך מקדם ההמרה בפועל קרוב יותר לערך הנומינלי. העבודה עם חיבור הפיתול המשנית למכשירי מדידה תהיה תלויה במיוחד במידת ההמרה, שכן תנודות העומס הקטנות ביותר ישפיעו על דיוק המדידות המוזנות למעגל המכשיר.
סוגי שנאים
היום, הסוגים הבאים של TN הם הנפוצים ביותר:
- שנאי מדורג - מכשיר שבו הפיתול הראשוני מחולק למספר מקטעים עוקבים, ופיתולים משווים וחיבור אחראים על העברת הכוח ביניהם.
- Grounded VT - עיצובים חד פאזיים, שבהם קצה אחד של הפיתול הראשי מקורקע בחוזקה. זה יכול להיות גם שנאי מתח תלת פאזי עם נייטרלי מוארק מהפיתול הראשי.
- Unearthed VT - מכשיר עם בידוד מלא מתפתל עם אביזרים סמוכים.
- VT דו-פתיל - שנאים עם פיתול משני אחד.
- VTs עם שלושה מתפתלים הם שנאים שמלבד הפיתול הראשוני יש להם גם פיתולים ראשיים ומשניים נוספים.
- Capacitive VT - עיצובים המאופיינים בנוכחות של מפרידים קיבוליים.
תכונות של VTs אלקטרוניים
לפי האינדיקטורים המטרולוגיים העיקריים, סוג זה של שנאים שונה מעט ממכשירים חשמליים. זאת בשל העובדה שבשני המקרים נעשה שימוש בערוץ ההמרה המסורתי. המאפיינים העיקריים של שנאים אלקטרוניים הם היעדר בידוד במתח גבוה, אשר בסופו של דבר תורם להשפעה טכנית וכלכלית גבוהה יותר מהפעלת הציוד. ברשתות מתח גבוה עם מתח ראשוני של שנאי מתח עד 660 V, הממיר מחובר לרשת המרכזית בצורה גלוונית. מידע על הזרם הנמדד מועבר בפוטנציאל גבוה, כפי שקורה בממיר אנלוגי לדיגיטלי בעל יציאה אופטית. למרות זאתהממדים והמשקל של דגמים אלקטרוניים כל כך קטנים שהם מאפשרים להתקין יחידות שנאים בתשתית של אוטובוסים חוטי מתח גבוה גם ללא חיבור מבודדים נוספים וחומרי הרכבה.
מפרטי שנאי
הערך הטכני והתפעולי העיקרי הוא פוטנציאל המתח. על הפיתול הראשוני, הוא יכול להגיע ל-100 קילו וולט, אך לרוב זה חל על תחנות תעשייתיות גדולות המכילות מספר מודולים להמרה. ככלל, לא יותר מ-10 קילו וולט נתמך על הפיתול הראשי. שנאי מתח לרשתות חד פאזיות עם נייטרלי מוארק עובד בכלל ב-100 V. באשר לפיתול המשני, מחווני המתח הנומינלי שלו הם 24-45 V בממוצע. שוב, התקני מדידת אנרגיה נמוכה מטופלים במעגלים אלה, שאינם דורשים עומס כוח גבוה. עם זאת, לפיתולים משניים יש לפעמים פוטנציאלים גבוהים של יותר מ-100 וולט ברשתות תלת פאזיות. כמו כן, בהערכת המאפיינים של שנאי, חשוב לקחת בחשבון את דרגת הדיוק - אלו הם ערכים מ-0, 1 עד 3, הקובעים את מידת הסטייה בהמרה של מחווני יעד חשמליים.
אפקט התהודה
מכשירים אלקטרומגנטיים נתונים לרוב לסוגים שונים של השפעות שליליות ונזקים הקשורים להפרות בבידוד. אחד התהליכים הנפוצים ביותר של הרס מתפתל הוא הפרעה ב-ferroresonance. זה גורם לנזק מכני ולהתחממות יתר.פיתולים. הסיבה העיקרית לתופעה זו נקראת אי-לינאריות של השראות, המתרחשת במצבים של תגובה לא יציבה של המעגל המגנטי לשדה המגנטי שמסביב. כדי להגן על שנאי המתח מפני השפעות ברזוננטיות, אמצעים חיצוניים אפשריים, כולל הכללת קיבולים ונגדים נוספים למכשיר המותג. במערכות אלקטרוניות, ניתן למזער את האפשרות של אי-לינאריות אינדוקטיבית גם על ידי תכנות רצפי כיבוי של ציוד.
שימוש בציוד
פעולתם של התקני שנאים הממירים מתח כפופה לכללי השימוש בהנדסת חשמל. תוך התחשבות בערכי ההפעלה האופטימליים, מומחים מכניסים תחנות משנה לתשתית האספקה של מתקן היעד. הפונקציות העיקריות של המערכות מאפשרות לשרת מבנים וארגונים עם תחנות כוח חזקות, והמתח המשני של השנאי עד 100 וולט שולט בעומס עבור צרכנים פחות תובעניים כגון מונים והתקנים מטרולוגיים. בהתאם לפרמטרים הטכניים והמבניים, ניתן להשתמש ב-HP בתעשייה, בענף הבנייה ובמשקי בית. בכל אחד מהמקרים, השנאים מספקים בקרת הספק חשמלי על ידי התאמת דירוגי הספק המבוא כך שיתאימו לדרישות המדורגות של האתר המסוים.
מסקנה
שנאים אלקטרומגנטיים מספקים ישן למדי, אך מבוקש עד היוםעקרון ויסות הכוח במעגלים חשמליים. התיישנותו של ציוד זה קשורה הן לעיצוב הציוד והן לפונקציונליות שלו. עם זאת, זה לא מונע את השימוש בשנאי זרם ומתח למשימות ניהול כוח קריטיות בארגונים גדולים. בנוסף, לא ניתן לומר שממירים מסוג זה אינם נתונים לשיפורים כלל. למרות שעקרונות הפעולה הבסיסיים ואפילו היישום הטכני בכללותו נשארים זהים, מהנדסים עובדים לאחרונה באופן פעיל על מערכות הגנה ובקרה. כתוצאה מכך, הדבר משפיע על הבטיחות, האמינות והדיוק של השנאים.
