מבנה השנאים
שנאים הינם גורם חשוב ברשת אספקת החשמל שכן הם למעשה המגשרים בין רשת מתח גבוה לרשת מתח נמוך (עבור פרוייקט זה לדוגמא).
בחירת הספק השנאים נקבע על פי העומסים החשמליים המחוברים אליהם בתוספת של % 10 , כמקדם בטחון.
במקרים מסוימים נלקחת בחשבון עתודה עבור השנאים , זאת אומרת השנאים הנבחרים יהיו בעלי הספק גבוה ב- X מסוים על מנת לעמוד בדרישות של גדילה טבעית של שכונת מגורים למשל.
תפקיד השנאי הוא להוריד או להעלות את המתח מהצד הראשוני לצד המשני , אך כיצד נעשה הדבר ?
נתבונן בשרטוט הבא :
הסבר השרטוט:
1. תותב מתח גבוה.
2. שעון מדידת שמן.
3. מיכל התפשטות.
4. מכסה.
5. תותב מתח נמוך.
6. פלטת אומדן.
7. מיכל אגירת שמן.
8. שסתום זרימה בקוטר 1".
9. בסיס.
10. נשם.
11. פתח מילוי שמן.
12. ידית הרמת מכסה.
13. ווסת זרימה.
14. ממסר.
15. כיס תרמי.
16. שסתום בטחון.
17. שסתום דגימת שמן.
נתונים גיאומטריים ופיזיקלים של השנאי בדוגמא שבאיור 1
טבלה 2 – נתונים גיאומטריים ופיזיקלים של השנאי.
| Y | M | K | E | H | W | L2 במ"מ | Lı במ"מ | הספקהשנאי | |
| 160 | 1300 | 660 | 1340 | 2220 | 1010 | 2080 | 1820 | 800KVA | |
| משקלכוללבק"ג | משקל השמןבק"ג | V | S | R | P | ||||
| 3400 | 790 | 175 | 175 | 175 | 345 | ||||
בתעשייה קיימים מספר סוגים של שנאים :
1. שנאי כוח: משמש עבור תמסורת וחלוקת אנרגיה חשמלית (בד"כ מצוי בחברת חשמל).
2.שנאי עצמי: משתמשים ברשתות תסורת בלבד.
שנאי זה מאפשר לנו לווסת מתח בתוך מסגרות קטנות.
3. שנאי עבור מיישרים: שנאים עבור מתח DC . בעלי יכולת ליישר מתח.
4. שנאי בדיקה: משמש עבור בדיקת ציוד בעזרת מתח עליון ומתח על.
5. שנאים עבור תנורי קשת חשמלית :שנאים אלו משמשים עבור ציוד ריתוך.
6. שנאים עבור אלקטרוניקה : משמשים עבור מכשור חשמלי.
שנאי כח לחלוקת אנרגיה חשמלית.
להלן הסבר קצר על אופן פעולתו של השנאי וכמו כן תכונות בסיסיות של השנאי :
- בשנאים התנגדות מגנטית של הליבה קטנה מאד ביחס להתנגדות האוויר.
- בשנאים משתמשים לליבה בפלדה חשמלית (עובי 0.35-0.5 מ"מ ).
קיים בידוד בין שכבות הפלדה על מנת להקטין זרמי מערבולת.
תכונות בסיסיות:
1. שנאי הוא בעל 2 מעגלי ליפופים.
2. ליפוף ראשוני מייצר שטף מגנטי.
3. השטף המגנטי מתחלק לשני סוגים:
א. שטף פיזור – לא זורם דרך ליבה המגנטית.
ב. שטף עיקרי – שטף של הליפוף הראשוני זורם דרך הליבה המגנטית , הליפוף המשני והכריכות.
לפי חוק קירכוהף השני עבור מעגלים מגנטיים מקבלים משוואה מגנטית כדלקמן :
Iı + Wı + I2 + W2 = I0 * Wı
Iı – זרם ליפוף ראשוני
I2 – זרם ליפוף משני
I0 – זרם מגנוט
Wı – מספר כריכות בליפוף הראשוני
W2 – מספר הכריכות בליפוף המשני
לאחר סדרת חישובים אנו מקבלים שתי נוסחאות חשובות המשמשות לחישוב של
מתח ראשוני ומשני בשנאי :
Uı = Lı *∂iı /∂t + M* ∂i2/∂t + Iı *rı
0 = L2 * ∂i2/∂t + M* ∂iı /∂t + I2 *r2 + U2
כאשר:
Uı – מתח בליפוף ראשוני
U2 – מתח בליפוף משני
Lı – השראות של ליפוף ראשוני שניתן למדוד בשנאי
L2 – השראות של ליפוף משני שניתן למדוד בשנאי
M – השראות הדדית
rı – התנגדות פנימית של ליפוף ראשוני
r2 – התנגדות פנימית של ליפוף משני
