גם ממירי המתח AC/DC וגם DC/DC וספקי הכוח משתמשים בשנאי. רובוטריקים הם מרכיב חיוני בכל מעגל חשמלי. זה יכול להגביר ולהוריד מתחים עד לגבול בטוח. רובוטריקים הם רכיב חובה לכל מעגל שיש לו פלט DC וכניסת מתח קו. במעגל DC/DC, השנאי פועל על ידי החלפת אותות PWM במקום האות הסינוסואידי של AC.
שנאים מרובים מפותלים יכולים לתת לנו את הספק המוצא ביעילות גבוהה ועל מספר מסילות. לשנאים אלה יש מספר סלילים משניים כדי להגדיל או להקטין את מתח הכניסה לערך הרצוי. שנאים אלה משמשים גם לבידוד של מסילות מרובות במערכת חשמל.
מתאר מהיר:
- מהו שנאי מרובה מתפתלים
- מבוא לשנאי מתח כפול
- ברזי שנאי מפותלים מרובים
- תצורות מתח לשנאים מפותלים מרובים
- מהו Center Tapped Multi Winding Transformer
- רובוטריקים בעלי הקשה מרכזית באמצעות שנאי מתח כפול
- סיכום
מהו שנאי מרובה מתפתלים
שנאים שיש להם יותר מפיתול אחד משני הצדדים, נקראים רובוטריקים מפותלים מרובים . בדרך כלל יש להם פיתול ראשוני אחד ושתי פיתולים משניים או יותר. שנאים אלה שימושיים למטרות שונות, כגון ויסות מתח, בידוד והתאמת עכבה.
שנאים מרובים מפותלים פועלים באותו אופן כמו שנאים רגילים. הבדל אחד הוא שיש להם יותר מפיתול אחד משני הצדדים . כדי לחבר אותם יחד, עלינו לבדוק את קוטביות המתח של כל פיתול, המסומנים על ידי נקודות. הנקודות מציגות את הקצה החיובי (או השלילי) של הפיתול.
רובוטריקים עובדים על אינדוקציה הדדית, כלומר המתח בכל פיתול הוא פרופורציונלי למספר הסיבובים, כמו שמוצג להלן:
ההספק בכל פיתול זהה, כך שיחס הסיבובים שווה ליחס המתחים. לדוגמה, אם לפיתול הראשוני יש 10 סיבובים ו-100 וולט, ולפיתול המשנית יש 5 סיבובים, אז המתח המשני הוא 50 וולט. כך לשנאים מרובי פיתולים יכולים להיות מתחי מוצא שונים עבור סלילים שונים.
שנאי שיכול להיות בעל משניות שונות עם סיבובי חוט משתנים. מספר הסיבובים משפיע על מתח החשמל. יותר סיבובים פירושם מתח גבוה יותר ופחות סיבובים פירושם מתח נמוך יותר. אז, שנאי יכול ליצור מתחים שונים עבור מכשירים שונים ממקור חשמל אחד. זה שימושי עבור מעגלים אלקטרוניים, כגון ספקי כוח וממירים.
להלן שנאי מרובה פיתולים עם מספר חיבורי פיתול משניים. כל אחת מהפיתולים המשניים הללו מספקת פלט מתח שונה.
אנו יכולים להשתמש בפיתול הראשוני בנפרד או לחבר אותו עם זוג פיתולים שונים אחרים כדי להפעיל שנאי. עם זאת, חיבור הפיתול המשני תלוי בכמות המתח שאנו צריכים בצד הפלט. פיתול משני בתצורה מקבילה אפשרי רק אם שני הפיתולים המחוברים חייבים להיות זהים מבחינה חשמלית. במילים אחרות, דירוגי הזרם והמתח שלהם חייבים להתאים.
מבוא לשנאי מתח כפול
שנאי מתח כפול מכילים פיתולים ראשוניים כפולים ופיתולים משניים כפולים. מפרטי המתח והזרם של שניהם הראשוניים זהים. באופן דומה, דירוגי המתח והזרם של שתי הפיתולים המשניים זהים. שנאים אלה מתוכננים בצורה כזו שניתן להשתמש בהם ביישומים שונים. אנו יכולים לשנות את ברזי השנאים של הפיתולים הללו כדי ליצור שילוב סדרתי ומקביל לדרישות זרם ומתח גבוהות יותר. סוגים אלה של שנאים מרובים מתפתלים מכונים שנאי מתח כפול .
ברזי שנאי מפותלים מרובים
חלק מהשנאים מתוכננים בצורה כזו שתוכל לשנות את יחס הסיבובים שלהם על ידי שינוי חיבורי הצד הראשוני והמשני. חיבורים אלה בצדדים הראשוניים או המשניים של שנאי נקראים ברזי שנאי .
שנאי מטה עם פיתול ראשי כפול ומשני כפולדיאגרמת חיבור השנאי מציגה את חיבור הברז היחיד של פיתולים ראשוניים ומשניים. בתמונה זו, אנו יכולים לראות את הסיבובים של הסליל המשני (400) יותר מהסיבובים של הסליל הראשי (100). אז זהו דיאגרמת החיבור של שנאי מטה בעל סלילה ראשונית כפולה וכפולה משנית.
לשנאי הנתון יש פיתולים ראשוניים כפולים ומשניים כפולים. בפיתולים אלה, כל קצה נקרא טרמינל ויש זוג טרמינלים לכל פיתול.
מסופי צד ראשיים או מתח גבוה נקראים H₁ ו H₂ .
בעת הסתכלות על השנאי מהצד המשני, מסוף המתח הגבוה של השנאי מסומן כ H₁ . לפי ה-CSA, זה הפך לתקן תעשייתי לתיוג מסוף המתח הגבוה כאשר רואים אותו מהצד המשני.
באופן דומה, שאר מסופי הצד המתפתלים במתח גבוה מסומנים כ H₃ ו H₄ .
מהאיור ניתן לראות שלתיוג המסוף המשני של שנאי מתח גבוה האות המשמשת היא איקס . שני הדקים המשניים או המתח הנמוך מסומנים איקס 1 , איקס 2 , ו איקס 3 , איקס 4 .
יש יתרון לשנאים בעלי פיתול כפול בכל אחד מהפיתולים הראשוניים והמשניים שלו. בדרך זו, כל זוג מתפתל שנאי מחובר בסדרה או במקביל.
שנאי מטה עם פיתולים ראשיים מחוברים בסדרה ופיתולים משניים מחוברים במקבילכעת שקול את דיאגרמת חיבור ברז השנאי להלן. תצורה זו מכילה גם סלילה ראשונית כפולה וכפולה משנית. כאן, שתי הפיתולים בצד הראשוני הם בסדרה, בעוד שהמשניות הן במקביל.
מחיבור הברז, אתה יכול לראות שבצד המתח הגבוה, מסוף H₂ מחובר למסוף H₃ . אז בדרך זו, שתי פיתולי המתח הגבוה נמצאים בטור זה עם זה. מספר הסיבובים עבור שתי פיתולי המתח הגבוה הוא 400 סיבובים כל אחד. אז בצד הראשוני או המתח הגבוה יש בסך הכל 800 סיבובים.
מָסוֹף איקס 1 בצד המתח הנמוך מקושר למסוף איקס 3 , בזמן הטרמינל איקס 2 מצטרף למסוף איקס 4 .
שני פיתולי המתח הנמוך, כל אחד עם 100 סיבובים, מחוברים במקביל. זה יוצר סלילה משנית אחת שיש לה בסך הכל 100 סיבובים.
אז לשנאי הזה יש ראשי של 800 סיבובים ומשני של 100 סיבובים וכעת הוא מוגדר כשנאי מטה עם יחס סיבובים של 8:1 .
שנאי מטה עם פיתולי מתח גבוה ראשיים וגם פיתולי מתח נמוך משניים בסדרהעכשיו שקול את אותו שנאי בעל תצורה שונה של חיבורי ברז. בתרחיש זה, פיתולי המתח הגבוה ופיתולי המתח הנמוך מחוברים ביניהם בסדרה.
לפיתולי המתח הגבוה יש שתי פיתולים ראשוניים של 400 סיבובים, המחוברים בסדרה. זה ייצור פיתול יחיד במתח גבוה עם סך של 800 סיבובים. באופן דומה, שני פיתולי המתח הנמוך של 100 סיבובים מקושרים גם הם בסדרה. זה יביא לליפוף משני בודד עם 200 סיבובים. אז יחס הסיבובים החדש שנקבל הוא כעת 800:200 או 4:1 .
שנאי צעד-דאון עם פיתולי מתח גבוה ראשיים בפיתולי מתח נמוך מקבילים ומשניים בסדרהבתצורה זו של השנאי, שני הפיתולים של הצד הראשוני נמצאים בחיבור מקביל, בעוד החיבורים של שני הצדדים המשניים נמצאים בטור. מכיוון שהפיתולים הראשוניים מקבילים, שתי הפיתולים הראשיים של 400 סיבובים יפעלו כפיתול ראשוני יחיד בעל 400 סיבובים.
שתי הפיתולים בצדדים המשניים מחוברים בסדרה, כאשר לכל אחד מהם 1000 סיבובים. שני אלה מסתכמים כדי ליצור סלילה יחידה במתח נמוך של 200 סיבובים. יחס הסיבובים החדש שנקבל עבור תצורת שנאי זו הוא 400:200 או 2:1 .
אז כיסינו תצורות שונות של השנאי עם סלילה ראשונית כפולה וכפולה משנית. בדרך זו, נוכל להתאים את חיבורי הברז הראשיים והמשניים כדי להניב יחסי סיבוב שונים.
תצורות מתח לשנאים מפותלים מרובים
תצורות שונות מאפשרות לחבר את השנאים המפותלים המרובים. החיבור של כל סוג תלוי במספר גורמים כמו כמה הוא מתח המוצא שאנו דורשים, ואפיק החשמל שאליו אנו צריכים לחבר שנאי. זה תלוי גם בתצורת הסליל אם הצדדים הראשוניים או המשניים מחוברים בסדרה או בתצורה מקבילה.
בואו נסתכל על כמה תצורות עיקריות של שנאים מרובי מפותלים:
1. תצורת שנאי מרובה פיתולים
לשנאי רב-פתיל יש פיתולים ראשוניים כפולים וכפולים משניים. שקול את השנאי מרובה הפיתולים הבא המופיע בתמונה:
כמה מאפיינים עיקריים של שנאי מרובה מתפתלים הם:
- לשנאים יכולים להיות פיתולים ראשוניים מרובים, פיתולים משניים מרובים, או שניהם.
- המתח המרבי בכל פיתול של צד המתח הגבוה הוא הנמוך מבין שני המתחים.
- המתח המרבי בכל פיתול מתח נמוך הוא הנמוך מבין שני המתחים המשניים.
- בידוד עלול להינזק מכל מתח גבוה מהדירוגים שצוינו.
- כל פיתול של שנאי יכול להתמודד בבטחה עם מחצית מדרוג הקילו-וולט-אמפר (kVA) של השנאי.
- כדי לקבל את המתח הנדרש, נוכל לחבר סוללות בסדרה או במקביל.
2. שנאי חלוקה רב-סליל
השנאי הנתון מדורג כ-50 kVA, 2400/4800 V – 120/240 V. מכאן אנו יכולים להסיק שצד המתח הגבוה יכול להתמודד עם מקסימום 2400 V לכל סלילה. והמתח הזה תמיד יהיה פחות משני המתחים. באופן דומה, צד המתח הנמוך או הצד המשני מדורג במתח מרבי של 120 וולט לכל פיתול. זכור, חריגה מהמתחים הללו עלולה לגרום נזק לבידוד.
חיבור צד ראשי (מתח גבוה).
- אם אתה רוצה לקשר את צד המתח הגבוה של שנאי 50 קילוואט זה לאפיק של 4800 וולט, תצטרך לחבר את שני הפיתולים בסדרה. באופן זה, מתח האוטובוס של 4800 וולט יפוצל באופן שווה, כאשר כל פיתול יצטרך לשאת עומס של 2400 וולט.
- כאשר מחברים את צד המתח הגבוה לאפיק 2400V, לכו על חיבור מקביל. זה יוודא שכל אחת מהחוויות המתפתלות, 2400 V.
חיבור צד משני (מתח נמוך).
- כדי לחבר את צד המתח הנמוך או המשני לאפיק 240 וולט, חבר את שתי הפיתולים בסדרה. זה מחלק את מתח האוטובוס באופן שווה, ומספק 120 וולט לכל פיתול.
- אם אתה צריך לקשר את צד המתח הנמוך לאפיק 120V, השתמש בחיבור מקביל. בדרך זו, כל פיתול מתחיל לעבוד עם 120 V.
3. חישובים שוטפים
בשנאי, דירוג וולט-אמפר (VA) יכול להיות מחושב על ידי לקיחת מכפלת המתח עם הזרם. השנאי אשר ניתן בתצורה הקודמת יכול להתמודד רק עם מחצית מסך ה-kVA. כל פיתול מתח גבוה וכל פיתול מתח נמוך מדורגים ב-25 kVA.
חישוב זרם עבור סלילה במתח גבוה (ראשי):
לכן, מהתוצאה שלעיל, אנו יכולים להסיק שהזרם המקסימלי שפיתול המתח הגבוה יכול להתמודד עם הוא 10.4 אמפר.
חישוב זרם עבור סלילה במתח נמוך (משני):
עבור פיתול מתח נמוך, הזרם המרבי שהוא יכול להתמודד הוא 208.3 אמפר.
כעת, בואו נסתכל על הערכים המשולבים כאשר שני הסלילים נחשבים יחד:
חישוב זרם לליפוף מתח גבוה (ראשי) עם VA מלא:
הזרם המקסימלי עבור פיתול המתח הגבוה כאשר שני הסלילים של הראשוני נחשבים הוא 10.4 אמפר.
חישוב זרם עבור סלילה במתח נמוך (משני) עם VA מלא:
שוב, הזרם המרבי עבור פיתול המתח הנמוך הוא 208.3 אמפר.
אז בין אם ניקח בחשבון סליל בודד וחצי מה-VA או את שני הסלילים עם ה-VA המלא, הזרמים המרביים המחושבים עבור פיתולי המתח הגבוה והמתח הנמוך נשארים זהים. זאת בשל העיצוב והדירוג הספציפיים של השנאי.
4. שלושה חיבורי חוטים של שנאי רב פיתול
הקשה מרכזית על השנאי עם הקו הבודד תגרום לפלט של 120 וולט, בעוד שהקשה כפולה עם שני הקווים תיתן לך 240 וולט.
בחיבורים משניים תלת-חוטיים (120/240 וולט), השנאי יספק את מלוא ה-kVA רק כאשר יש לו עומס מאוזן לחלוטין. עומס לא מאוזן מביא לעומס יתר של פיתול אחד. זה יגרום לעלות על הדירוג הנוכחי, שכן כל פיתול יכול להתמודד רק עם מחצית מה-kVA המדורג.
מהו Center Tapped Multi Winding Transformer
שנאי עם ברז מרכזי נועד לתת לך שני מתחים משניים שונים. המתחים האלה הם IN א ו IN ב , עם חיבור משותף ביניהם. הגדרה זו של השנאי תיצור מקור חשמל דו-פאזי, 3 חוטים.
המתחים המשניים ומתח האספקה IN ע שווים ובפרופורציה ישירה. כתוצאה מכך, הכוח בכל סלילה זהה. המתחים על פני פיתולים משניים אלה תלויים ביחס הסיבוב.
בתרשים שלמעלה, אתה יכול לראות שנאי סטנדרטי עם ברז מרכזי. נקודת ההקשה המרכזית נמצאת במרכז הפיתול המשני. זה ייצור חיבור משותף לשני מתחים משניים שווים בגודלם אך הפוכים בקוטביות. כאשר אתה הארק את הברז המרכזי, ה IN א המתח יהפוך לחיובי ביחס לאדמה. בזמן ש IN ב יהפוך לשלילי והוא בכיוון ההפוך. זה אומר שהם מחוץ לפאזה חשמלית ב-180°.
עם זאת, יש חסרון בשימוש בשנאי ברז מרכזי לא מקורקע. בגלל זרימת הזרם הלא אחידה דרך החיבור השלישי, היא תגרום למתחים לא מאוזנים בשתי הפיתולים המשניים. אתה תראה את המקרה הזה במיוחד כאשר העומסים אינם מאוזנים.
רובוטריקים בעלי הקשה מרכזית באמצעות שנאי מתח כפול
אנו יכולים גם ליצור שנאי ברז מרכזי על ידי שימוש בשנאי המתח הכפול. כדי לעשות זאת, חבר את הפיתולים המשניים בסדרה ואת הקישור המרכזי שלהם המשמש כברז. אם הפלט של כל סלילה משנית הוא V, מתח המוצא הכולל של המשני יהיה 2V.
סיכום
לשנאים מפותלים מרובים יש יישומים רבים במעגלים חשמליים ואלקטרוניים. שנאים אלה מפותלים כפולים או מרובי פיתולים יכולים לספק מתחי מוצא שונים בהתאם ליחס הסיבובים המשניים. ניתן לחבר שנאים מפותלים מרובים בתצורות סדרתיות או מקבילות כדי להוציא את המתח או הזרמים המוגברים. אתה יכול גם ליצור שנאי עם הקשה מרכזית על ידי קישור שני הפיתולים המשניים שלהם בסדרה.