מדידות בשנאי הספק

מתוך מעבדת מבוא בחשמל
גרסה מתאריך 13:34, 24 בנובמבר 2017 מאת Roipi (שיחה | תרומות)

(הבדל) → הגרסה הקודמת | הגרסה האחרונה (הבדל) | הגרסה הבאה ← (הבדל)
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

לעיון בקבצים נא ללחוץ על התיקייה: תיקיית קבצים

1 שאלות הכנה

1.1 יחס השנאה

  1. מהו יחס השנאה של שנאי?
  2. כיצד תמדדו אותו?

תשובה

1.2 קוטביות

  1. שרטטו סכמת שנאי וסמנו בה את הסכם הנקודות לציון קוטביות השנאי. הסבירו.
  2. הגדירו קוטביות חיבורית וחיסורית, בעזרת נק' קוטביות ופאזורי מתחים.
  3. כיצד תמדדו ותקבעו קוטביות של שנאי?

תשובה

1.3 סכימת תמורה

תארו סכמת תמורה של שנאי והסבירו מה מייצג כל אלמנט בה.

תשובה

1.4 ניסוי ריקם

  1. מהו ניסוי ריקם?
  2. אלו הפסדי שנאי מודדים בניסוי זה?
  3. אלו פרמטרים של סכימת תמורה ניתן לחשב על פי תוצאות המדידה בניסוי ריקם?
  4. פתחו ביטויים מתמטיים.

תשובה

1.5 ניסוי קצר

חזרו על השאלה הקודמת עבור ניסוי קצר.

תשובה

1.6 סימולציה

  1. ציירו סכמת תמורה של שנאי בתוכנת ORCAD.
  2. בצעו סימולציה של ניסוי-ריקם וניסוי-קצר:
    • וודאו כי התוצאות שקבלתם קרובות לפרמטרים שהצבתם בסימולציה.
    • פרמטרי המעגל הם: L1 = 12mH, R1 = 0.5Ω, Lm = 400mH, Rc = 100Ω.
    • נתון שנאי מוריד פי 3, מניחים כי הפרמטרים של המשני הם ע"פ יחס ההשנאה מהראשוני.
    • מקור העירור הוא סינוס בתדר הרשת ואמפליטודה של 15 וולט.

הערות:

  • למימוש שנאי אידיאלי השתמשו בסלילים בעלי ערך גבוה, שמצומדים אחד לשני בעזרת רכיב הנקרא "K_Linear" עם גורם צימוד אחד.
  • להזכירכם יחס השנאה בריבוע הוא כיחס הליפופים של הראשוני והמשני.

תשובה

1.7 אופיין

מה תהיה צורת הזרם בסליל הראשוני כאשר המתח על פניו הוא סינוסואידלי? ציירו גרף.

תשובה

1.8 רוויה

  1. מהי רוויה בשנאי?
  2. כדי להכניס שנאי לרוויה יש להפעיל אותו בתדר נמוך ו/או במתח גבוה, הסבירו.
  3. עמדו על ההבדלים בכניסה לרוויה בין שנאי בריקם לשנאי מועמס.

תשובה

1.9 חשל מגנטי

איור 1: מעגל למציאת חֶשֶׁל מַגְנֵטִי

המעגל באיור 1 משמש להצגת אופיין ההיסטרזיס על מסך המשקף תנודות.

  1. מהו אופיין ההיסטרזיס ומה הוא מלמד על השנאי?
  2. הסבירו את פעולת המעגל.
  3. הוכיחו כי התנאי לקבלת האופיין במשקף תנודות הינו ωRC >> 1.

תשובה

1.10 שנאים

  1. הסבירו מהו וריאק ומה ההבדל בינו לבין שנאי רגיל.
  2. ציינו את ההבדלים בין שנאי-הספק לשנאי-בדוד. באלו תנאים משמש שנאי-ההספק הנבדק בניסוי כשנאי-בידוד?

תשובה

 

2 תשובות לדו"ח מכין

2.1 תשובה ליחס השנאה

2.1.1 מהו יחס השנאה של שנאי

יחס השנאה של שנאי לפי IEEE (נֶהֱגָה: "אַי טריפּל אִי") סעיף 7.1 של תקן מספר C57.12.90-2015 (בספרייה SN:115635383):

The turns ratio of a transformer is the ratio of the number of turns in the high-voltage winding to that in the low-voltage winding

בתרגום מילולי:

יחס הכריכות של שנאי הוא היחס של מספר הכריכות בליפוף עם המתח-הגבוה לעומת הליפוף עם המתח-הנמוך


כיוון שאנו נמצאים במעבדת חשמל, לא נתחיל לספור את כמות הכריכות בשנאי, נבדוק זאת בדרכים עקיפות באופן הבא:

איור 2: שנאי אידיאלי (ללא הפסדים) עם סימונים חשמליים, לשים לב שכשהמתח גדל - הזרם קטן ולהיפך, כלומר אפשר להתייחס לצד ימין בתור הכניסה וצד שמאל בתור המוצא או ההיפך.
  1. כריכות - מן ההגדרה לעיל, הצד המלופף עם יותר כריכות חלקי הצד עם הפחות כריכות: [math]a=\frac{N_{HIGH}}{N_{LOW}}[/math].
  2. מתחים - הצד עם המתח הגבוה חלקי הצד עם המתח הנמוך: [math]a=\frac{V_{HIGH}}{V_{LOW}}[/math].
  3. זרמים - הצד עם הזרם הגבוה חלקי הצד עם הזרם הנמוך: [math]a=\frac{I_{HIGH}}{I_{LOW}}[/math].
    לשים לב שהצד הגבוה והנמוך בזרמים הם הפוכים לצד הגבוה והנמוך במתחים ובליפופים.
  4. התנגדויות - השורש של הצד עם ההתנגדות הגבוהה חלקי הצד עם ההתנגדות הנמוכה, כדי לקבל את יחס-ההתנגדויות נכפול את יחס-הזרמים ביחס-המתחים: [math]a_v\cdot a_i=\frac{V_{HIGH}}{V_{LOW}}\cdot\frac{I_{HIGH}}{I_{LOW}}=\frac{V_{HIGH}/I_{LOW}}{V_{LOW}/I_{HIGH}}=\frac{R_{HIGH}}{R_{LOW}}=a^2[/math]
    ולכן
    [math]a=\sqrt{\frac{R_{HIGH}}{R_{LOW}}}[/math].
  5. השראויות - אם נציב במקום ההתנגדויות את העכבות נקבל:
    [math]a=\sqrt{\frac{Z_{HIGH}}{Z_{LOW}}}=\sqrt{\frac{j\omega L_{HIGH}}{j\omega L_{LOW}}}=\sqrt{\frac{L_{HIGH}}{L_{LOW}}}[/math]
  6. הספקים - תמיד שווים, כלומר: [math]V_{LOW}\cdot I_{HIGH}=V_{HIGH}\cdot I_{LOW}[/math]

הערות:

  1. בדר"כ באיור של השנאי כפי שמומחש באיור 2:
    • צד שמאל זוהי הכניסה, נקראת צד-ראשוני - Primary
    • צד ימין זהו המוצא, נקרא צד-שְׁנִיּוֹנִי או מִשְׁנִי - Secondary
  2. כיוון שיוצא מכך שיהיה קשה להבדיל בין שנאי אשר יכול להגדיל את מתח הכניסה פי a או להקטין אותו פי a, מסמנים את זה בדר"כ על פי הסימון הבא (בהנחה שהכניסה והמוצא נמצאים בצד שמאל וימין בהתאמה):
    • a:1 - שנאי אשר המתח בכניסה גדול פי a מהמתח במוצא, כלומר זהו שנאי מוריד מתח אך מעלה זרם (Step-down).
    • 1:a - שנאי אשר המתח במוצא גדול פי a מאשר בכניסה, כלומר זהו שנאי מעלה מתח אך מוריד זרם (Step-up).
  3. לשים לב שאם המתח גדל - הזרם יורד ולהיפך, כלומר ההספק (המכפלה של המתח והזרם) תמיד נשאר זהה לחלוטין בכניסה ובמוצא (בשנאי אידיאלי ללא הפסדים).

2.1.2 כיצד תמדדו אותו

לפי סעיף 7.3 של התקן המוזכר לעיל העונה לשם "שיטות למדידת יחס" נתייחס רק לחלק מן הסעיף הראשון 7.3.1 "שיטת המד-מתח":

נחבר מתח חילופין כלשהו בכניסה בעל ערך ידוע Vin, נמדוד את המתח במוצא Vout ללא עומס, ונקבל את היחס:

[math] a= \begin{cases} \frac{V_{in}}{V_{out}}, & V_{in} \gt V_{out} \\[2ex] \frac{V_{out}}{V_{in}}, & V_{out} \gt V_{in} \\[2ex] 1, & V_{out} = V_{in} \end{cases} [/math]


למידע נוסף ניתן לפנות לסעיף 7.2 בנספח.

2.2 תשובה לקוטביות

2.2.1 הסכם הנקודות

איור 3: שני חוטים יוצאים/נכנסים מקופסא שחורה
איור 4: סימון נקודות בין 1 ל-3
איור 5: סימון נקודות בין 2 ל-4
איור 6: שני חוטים מוצלבים בתוך קופסא שחורה
איור 7: סימון נקודות בין 1 ל-4
איור 8: סימון נקודות בין 2 ל-3

באיור 3 רואים קופסא שחורה אשר נכנסים אליה שני חוטים ויוצאים ממנה שני חוטים.

אם נכניס גל כלשהו בצד אחד בהדקים 1 ו-2 הוא יצא מהצד השני מהדקים 3 ו-4 בדיוק באותה הצורה כפי שהוא נכנס.

עכשיו, נחליף את הקופסא-השחורה (הקו-המקווקוו) אשר באיור 3, ונשים במקומה שנאי כפי שרואים באיור 4.

לתוך הקופסא/שנאי נכניס גל-סינוסואידלי בהדקי-הכניסה 1 ו-2 אשר יצא מהדקי-המוצא 3 ו-4.

אם נניח שבאחד מרגעי השיא של הגל הנכנס, הדק 1 של הראשוני הוא חיובי ביחס להדק 2 של הראשוני, ובאותו הזמן הדק 3 של המשני הוא חיובי ביחס להדק 4 של המשני אזי אומרים שהדקים 1 ו-3 הם בעלי אותה הקוטביות[1], או במילים אחרות להדקים עם הנקודות יש את אותה הקוטביות בכל רגע בזמן[2].

את השוויון הזה בין הדקים 1 ו-3 ניתן לסמן ע"י נקודה גדולה ליד הדק 1 של הראשוני ונקודה גדולה נוספת ליד הדק 3 של השניוני כפי שרואים באיור 4.

הנקודות נקראות סימוני קוטביות.

כתוצאה מכך ניתן גם להזיז את שתי הנקודות להדקים 2 ו-4 מבלי לשנות את אופיין השוויון בין קוטביות הגל הנכנס והיוצא כפי שרואים באיור 5.

אך אם תהיה לנו קופסא שחורה אשר החוטים בתוכה מוצלבים כפי שרואים באיור 6 המופע של גל-הסינוס במוצא יתהפך לעומת הכניסה, כלומר הגל היוצא והגל הנכנס הם בהפרש מופע של 180° ולכן נצייר את הנקודות על ההדקים האלכסוניים בהצלבה, על הדקים 1 ו-4 כפי שרואים באיור 7 או לחלופין על הדקים 2 ו-3 כפי שרואים באיור 8.


2.2.2 קוטביות חיבורית וחיסורית

הגדרת הקוטביות[1]:

  1. לשנאי יש קוטביות חיבורית (additive) כאשר הכניסה והיציאה מוצלבות, כפי שרואים באיור 7 ובאיור 8
  2. לשנאי יש קוטביות חיסורית (subtractive) כאשר הכניסה והיציאה צמודות, כפי שרואים באיור 4 ובאיור 5

2.2.3 מדידת וקביעת קוטביות השנאי

ניתן לראות זאת בשני מקומות:

  1. בסעיף מדידת קוטביות במהלך הניסוי.
  2. בשאלות לדוגמא, קיימת שאלת מציאת קוטביות (כולל התשובה).

2.3 תשובה לסכימת תמורה

ניתן לראות את התשובה בסעיף 7.3 בנספח.

2.4 תשובה לניסוי ריקם

ניתן לראות את התשובה בסעיף 7.3.1 בנספח.

2.5 תשובה לניסוי קצר

ניתן לראות את התשובה בסעיף 7.3.2 בנספח.

2.6 תשובה לסימולציה

יש הסבר על סימולציית שנאי במצגת Spice החל מעמוד 59 (תחת הכותרת Transformer).

2.7 תשובה לאופיין

איור 9: מתח וזרם של שנאי-הספק. הגרף הירוק מציין את המתח והוא מקדים בכ-80° את הגרף הצהוב אשר מציין את הזרם דרך השנאי

בסעיף הזנת השנאי במהלך הניסוי ניתן לראות את איור 9 שם רואים רק הפרש של 80 מעלות בין המתח והזרם, לעומת שנאי-אידיאלי בו אמורים לראות הפרש של 90°.

2.8 תשובה לרוויה

2.8.1 רוויה בשנאי

שנאים מעבירים הספק מסליל אחד לשני ע"י השראות מגנטית, כלומר הסליל הראשוני יוצר שטף מגנטי אשר עובר בתווך (ליבה/אוויר) לסליל השניוני.

לפי נוסחא 7.4 בנספח:

[math]\mathcal{F}=NI[/math]

ככל שהזרם (I) גדל כך הכמ"מ גדל (mmf אשר מקביל ל-V בחוק-אוהם: V=IR).

לפי נוסחא 7.6 רואים שיש קשר ישיר בין הכמ"מ ועוצמת השדה המגנטי H.

בנוסף, רואים שככל שעוצמת השדה המגנטי H גדלה, כך צפיפות השטף המגנטי B גדלה, כיוון שהיחס ביניהן הוא μ.

אך הצפיפות B אינה יכולה לגדול לאינסוף.

מגיעים לשלב בו אפילו אם ממשיכים להגדיל את H (ע"י הגדלת הזרם) הצפיפות B לא תמשיך לגדול וזה נקרא רוויה מגנטית.

בצורה אחרת ניתן להסתכל על החומר הממוגנט בתור הרבה מגנטים קטנים, התפקיד של H הוא לכוון את המגנטים הקטנים הללו באותו הכיוון וכך למעשה B גדל, אך ישנו שלב שבו H כבר כיוון את כל המגנטים הללו לאותו הכיוון ולכן זה לא יהיה אפקטיבי להמשיך להגדיל את H כיוון ש-B הגיע לערך המירבי שלו שנקרא רוויה מגנטית (עיקרון זה מזכיר את עיקרון טעינת הקבל, רק שבקבל יש שדה-חשמלי במקום מגנטי אשר מסדר תווך-דיאלקטרי במקום תווך-מגנטי).

אם ננסה להמשיך להגדיל את הזרם הכל יתבזבז על חום והשנאי יהיה פחות יעיל.

2.8.2 הכנסת שנאי לרוויה

לפי הנספח נרשום את נוסחאות 7.3 ו-7.9:

[math]\varphi=BA[/math]

[math]e=\omega N\varphi_m cos\omega t[/math]

נציב את הנוסחא הראשונה בשניה ונקבל:

[math]e=\omega N(BA) cos\omega t[/math]

נשלוף את צפיפות השטף המגנטי B ונקבל:

[math]B=\frac{e}{\omega NA cos\omega t}[/math]

כלומר:

  1. ככל שהמתח (e) גדל - כך הצפיפות תגדל.
  2. ככל שהתדר (ω) ירד - כך הצפיפות תגדל.

ולפי ההסבר בסעיף הקודם, ככל ש-B גדל - כך מתקרבים יותר לסף צפיפות השטף המגנטי של השנאי ולכן ניתן להגיע לרוויה.

2.8.3 רוויה בשנאי מועמס

ראינו קודם שככל שמגדילים את הזרם - כך מתקרבים יותר לרוויה. אך כאשר מעמיסים את השניוני של השנאי, הוא יוצר כמ"מ (mmf) אשר נוטה להתנגד לשטף המגנטי המייצר אותו[3].

כלומר השטף המגנטי שנוצר ע"י הראשוני יורד כתוצאה מעומס וכדי לפצות על-כך הזרם בראשוני גדל בהתאם ליחס-הכריכות.

כלומר ללא-עומס נוצר מתח גבוה בצד-השניוני (ES) כאשר הזרם בראשוני (IP) מאוד נמוך.

אך עם עומס אותו המתח אשר קיים בצד-השניוני (ES) יהיה קיים עם זרם הרבה יותר גבוה בראשוני (IP).

מכאן אנו מסיקים שעם עומס צריך זרמים הרבה יותר גבוהים כדי להגיע לאותו המתח ולכן קשה יותר להגיע לרוויה.

2.9 תשובה לחשל מגנטי

איור 10: לולאת חשל מגנטי, בעלת שני מחזורים. (קוד הגרף)

2.9.1 אופיין ההיסטרזיס

כאשר ממגנטים את ליבת השנאי, באמצעות העלאת הזרם וכתוצאה מכך את H, רוב האפקטים הם בלתי-הפיכים (לא אלסטיים). כאשר מפסיקים את הזרם, החומר המגנטי לא חוזר למצב המקורי שלו.

אם נסתכל למשל על איור 10 שם מוצגת לולאת חֶשֶׁל מַגְנֵטִי אשר מתוארת להלן[3]:

  • כאשר מגדילים זרם בשנאי הוא עולה מנקודה 0 לנקודה 1 שזוהי נקודת הרוויה שלו (saturation).
  • כשמפסיקים את הזרם (H=0) התכונות המגנטיות לא חוזרות בחזרה לנקודה 0 אלא יורדות רק עד לנקודה 2 אשר נקראת מַגְנֵיטִיּוּת שִׁיּוּרִית (residual magnetism), כלומר הקו-הישר והאנכי בין נקודה 0 ל-2 זוהי המגנטיות השיורית (יחידות טסלה - T).
  • אם מעלים שוב את הזרם - הוא יחזור לנקודה 1 (במסלול ביניים בין מסלול 0-1 ומסלול 2-1).
  • אם רוצים לאפס את צפיפות השטף המגנטי (B) ולהגיע לנקודה 3 באיור 10 צריך להפעיל כח מיגנוט שלילי אשר נקרא כֹּחַ כַּפְיָנִי (coercive force), כלומר הקו-הישר והאופקי בין נקודה 0 ל-3 זהו הכוח הכפייני (יחידות A/m).
  • ואם נפעיל H שלילי וגדול נגיע לנקודה 4 שהיא הנקודה ההופכית ל-1, כלומר הגענו לרוויה שלילית.
  • לבסוף אם הופכים שוב את כוח המיגנוט (H) גורמים לאופיין לחזור בחזרה לנקודה 1.

וברגע שמפעילים מתח-חילופין, מקבלים לוּלְאַת חֶשֶׁל (hysteresis loop) עבור כל מחזור (50Hz בישראל) כפי שרואים באיור 10.

2.9.2 פעולת המעגל

באיור 1 אנו מודדים שתי נקודות.

בנקודה X מודדים את המתח על הנגד R1 אשר לפי חוק אוהם:

[math]V_{R1}=I\cdot R_1[/math]

בנוסף לפי נוסחא 7.6 בנספח של הכמ"מ:

[math]H\cdot L = N\cdot I[/math]

נשלוף את הזרם I:

[math]I=\frac{H\cdot L}{N}[/math]

ונציב אותו בנוסחת המתח של נגד R1:

[math]V_{R1}=\frac{H\cdot L}{N}\cdot R_1=H\cdot\Bigg(\frac{R_1L}{N}\Bigg)[/math]

כלומר VR1 הוא המתח אשר יימדד במשקף תנודות על ציר X וכיוון שכל המרכיבים של הנוסחא בסוגריים הם קבועים נקבל מתח שהוא יחסי לעוצמת השדה המגנטי H.


בנקודה Y מודדים את המתח על הקבל VC, אך לפני שנגיע אליו נבדוק תחילה את המתח הכולל בשניוני אשר לפי נוסחא 7.7 בנספח הוא:

[math]V_2=e_2=N_2\frac{d\varphi}{dt}[/math]

נעביר את dt אגף, נעשה אינטגרל לשני הצדדים ונקבל:

[math]V_2\,dt=N\,d\varphi[/math]

[math]\int V_2\,dt=\int N\,d\varphi[/math]

משוואה 1: [math]\int V_2\,dt=N\varphi[/math]

בנוסף, שוב לפי חוק אוהם, נקבל את הזרם בשניוני:

משוואה 2: [math]I=\frac{V_{R2}}{R_2}[/math]

ובנוסף אנו יודעים שהזרם דרך הקבל הוא הנגזרת של המתח שלו:

[math]i=C\frac{dV_C}{dt}[/math]

נשלוף את מתח הקבל:

[math]V_C=\frac{1}{C}\int i\,dt[/math]

ובמקום i נציב את משוואה 2 ונקבל:

[math]V_C=\frac{1}{C}\int \frac{V_{R2}}{R_2}\,dt[/math]

כיוון ש-R2 קבוע ניתן להוציא אותו החוצה:

משוואה 3: [math]V_C=\frac{1}{R_2C}\int V_{R2}\,dt[/math]

לפי KVL אנו יודעים שהמתח של השניוני שווה לסך המתחים בחוג:

[math]V_2=V_{R2}+V_C[/math]

נשלוף את המתח על נגד R2 ונקבל:

[math]V_{R2}=V_2-V_C[/math]

נציב אותו במשוואה 3 ונקבל:

[math]V_C=\frac{1}{R_2C}\int \big(V_2-V_C\big)\,dt[/math]

אם נניח שהתנגדות הנגד R2 היא הרבה יותר גבוה מהעכבה של הקבל:

[math]R_2\gg Z_C[/math]

נוכל להזניח את מתח הקבל VC ולקבל:

[math]\int V_C\,dt\approx0[/math]

ולכן:

[math]V_C=\frac{1}{R_2C}\int V_2\,dt[/math]

נבודד את האינטגרל:

[math]V_C\cdot R_2C=\int V_2\,dt[/math]

נזכור את השוויון הראשון במשוואה 1 ונציב אותו:

[math]V_C\cdot R_2C=N\varphi[/math]

נשלוף את השטף המגנטי:

[math]\varphi=\frac{V_C\cdot R_2C}{N}[/math]

נחזור בחזרה למשוואה 7.3 בנספח:

[math]B=\frac{\varphi}{A}[/math]

ונציב בה את השטף המגנטי שיצא לנו:

[math]B=\frac{1}{A}\cdot\frac{V_C\cdot R_2C}{N}=\frac{V_C\cdot R_2C}{NA}[/math]

ולבסוף נשלוף את המתח על הקבל אשר זהו המתח אותו מודדים באמצעות ערוץ Y של המשקף תנודות:

[math]V_C=B\cdot\Bigg(\frac{NA}{R_2C}\Bigg)[/math]

וקיבלנו שוב שהמתח על הקבל (ציר Y) הוא ביחס ישר לצפיפות השטף המגנטי B כיוון שכל הערכים בסוגריים הם קבועים.

2.9.3 הוכחת התנאי

בסעיף הקודם הנחנו:

[math]R_2\gg Z_C[/math]

נציב את עכבת-הקבל:

[math]|Z_C|=\Bigg|\frac{1}{j\omega C}\Bigg|=\frac{1}{\omega C}[/math]

ונקבל:

[math]R_2\gg\frac{1}{\omega C}[/math]

נעביר את המכנה אגף ונקבל:

[math]\omega R_2C \gg 1[/math]


2.10 תשובה לשנאים

איור 11: וואריאק חד-פאזי
איור 12: סכימת תמורה של שנאי בידוד

2.10.1 הבדל בין וריאק ושנאי רגיל

הוריאק הינו שנאי עצמי ניתן לשינוי. באופן פשטני ניתן להתייחס אליו כאל מחלק מתח השראתי, ראו איור 11.

בחיבור תקני, הדק מספר 1 חובר למוליך הפאזה של ההזנה החשמלית והדק 2 למוליך האפס (ניוטרל). טעות אנוש עלולה לגרום להיפוך חיבורים 1 ו-2 ובמצב זה המעגל המוזן מהוריאק נמצא במתח של 220V. לכן, הימנעו ממגע במעגל הניזון מוריאק אפילו אם המוצא VO הינו 0V. כדי למנוע את סכנת ההתחשמלות נוהגים לפעמים לחבר את הוריאק דרך שנאי-בידוד כפי שרואים באיור 12.

בשנאי-העצמי הליפוף השניוני הוא למעשה חלק מהליפוף הראשוני לכן אין צורך בליפוף שניוני נפרד כפי שנעשה בשנאי רגיל. כתוצאה מכך שנאים עצמיים הם קטנים יותר, קלים יותר וזולים יותר מאשר שנאים רגילים בעלי אותה רמת הספק. ההבדל בגודל הוא מאוד משמעותי עבור יחס השנאה של 0.5 עד 2, אך הקשר הגלווני בין הראשוני והמשני (חוסר בידוד) מהווה מחסור רציני במקרים מסויימים[1].

2.10.2 הבדל בין שנאי-הספק ושנאי-בדוד

מטרת שנאי בידוד היא לבודד את היציאה מהכניסה, כלומר להציף את המעגל. לדוגמא: במעגל המצויר באיור 12, בכניסת השנאי מחובר מחולל מוארק, ביציאת השנאי נקבל אותו מתח AC כבכניסה (יחס השנאה הינו 1:1), אולם לא יהיה כל קשר גלווני בין המוצא והכניסה (להבדיל מאיור 11 שם רואים קצר בין הדקים 2 ו-4).

רוב מכשירי המדידה במעבדה מוארקים לאדמה ויתכן מצב שבו בטעות יקוצר רכיב או ענף במעגל, אולם אם "נציף" את המעגל הרי שאפשרות של קיצור מעגל בטעות היא נדירה יותר.

לשים לב! בעבודה עם שנאי המבודד את כניסת ה-220V מהמעגל אינכם מוגנים מפני התחשמלות ע"י מפסק הפחת.

גם שנאי-ההספק וגם שנאי-הבידוד אשר קיימים במעבדה יכולים לתפקד בתור שנאי בידוד:

  • שנאי בידוד הוא בעל יחס השנאה 1:1, עם תגובת תדירות טובה בתחום רחב של תדרים (בגלל זה הוא כזה גדול וכבד), וישמש לבידוד (מכאן נובע שמו) מעגלי מדידה מהמחולל או ממכשיר מדידה.
  • שנאי הספק מותאם לעבודה בתדר 50Hz ומסוגל להעביר הספקים גבוהים יותר מהשנאי-בידוד. שנאי זה משמש לבידוד מקור הזנה (50Hz מתח נמוך) ממעגלי המדידה. בהקשר של הניסוי הנוכחי הוא משמש בסעיף האחרון של מהלך ניסוי הצגת אופיין חשל שם הוא מפריד בין מדידת B בכניסה ומדידת H במוצא השנאי.


3 ספרות

[4][5]

  1. 1.0 1.1 1.2 Wildi Théodore, Electrical Machines, Drives and Power Systems, Prentice Hall, New Jersey, 2002, SN:001454014, Ch. 9-11
  2. A.H. Robbins,‎ W.C. Miller, Circuit Analysis: Theory and Practice, 5th Ed., Delmar Cengage Learning, 2012, Ch. 23
  3. 3.0 3.1 Smith R.J., Circuits, Devices and Systems, John Wiley, 1992, SN:001260536, Chapter 21 (Transformers)
  4. Del Toro V., Electromechanical Devices for Energy Conversion and Control Systems, Prentice Hall, New Jersey, 1968, SN:000044144
  5. ניצן דוד, מבוא להנדסת חשמל, מכלול, 1972, SN:001070586