מהם ההפסדים של השנאי?

הפסדים של שנאי חשמל כוללים בעיקר הפסדים של נחושת ואובדן ברזל. הסיבה לכך היא שכל ציוד חשמלי יפיק הפסדים במהלך תקופת פעולה ארוכה, ושנאי חשמל אינם יוצאי דופן.

מהו נזק לברזל?

בניגוד לאובדן נחושת, אובדן הברזל של שנאי אינו תלוי בגורמים כמו סליל וגודל הזרם. מנקודת מבטו של השם, נזק לברזל קשור קשר הדוק לברזל, והוא נוצר על ידי ליבת הברזל. אובדן הברזל של השנאי ידוע גם בשם "אובדן ללא עומס", וזאת משום שאובדן הברזל תמיד קיים בשנאי, בין אם בעומס מלא או אפס עומס, והוא שייך לאובדן קבוע של השנאי. עם זאת, במהלך תהליך העומס, אובדן ההספק יקטן עם הירידה בעוצמת השדה החשמלי.

סיווג אובדן ברזל שנאי

אובדן הברזל של השנאי מחולק לאובדן היסטרזיס ואובדן זרם מערבולת.

אובדן היסטרזיס

עקרון הפעולה של השנאי מבוסס על עקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית כדי להשיג עלייה וירידה במתח ושינויים בזרם. השטף המגנטי בשנאי זורם על ליבת הברזל. לליבת הברזל יש התנגדות מגנטית לשטף המגנטי, בדיוק כמו שלמוליך יש התנגדות לזרם. באופן דומה, ייווצר גם חום, והפסד זה נקרא "הפסד היסטרזיס".

אובדן זרם מערבולת

כאשר זרם מופעל על הסליל הראשוני של השנאי, השטף המגנטי הנוצר על ידי הסליל זורם בליבת הברזל. מכיוון שהליבה עצמה היא מוליך, מושרה פוטנציאל חשמלי במישור הניצב לקו השדה המגנטי. פוטנציאל זה יוצר לולאה סגורה בחתך הרוחב של הליבה, אשר בתורה מייצרת זרם חשמלי. זרם זה פועל כמערבולת מסתובבת, ומכאן השם "מערבולת". ההפסד הנגרם על ידי זרם מערבולת נקרא "הפסד זרם מערבולת". מכיוון שהליבה יוצרת זרמי מערבולת, היא הופכת ליריעה דקה. מכיוון שככל שהליבה דקה יותר, כך ההתנגדות גבוהה יותר, כך הזרם נמוך יותר.

גורמים משפיעים על אובדן ברזל שנאי

• מתח ותדר הפעלה: הפסדי ברזל קשורים למתח ותדר ההפעלה של השנאי מכיוון שגורמים אלה משפיעים על עוצמת השדה המגנטי וההיסטרזיס בליבת המכשיר.
• חומר הליבה: תכונות ההיסטרזיס של חומר הליבה ישפיעו על גודל אובדן הברזל. אם חומר הליבה לא נבחר נכון, אובדן ההיסטרזיס יגדל.
• תהליך ייצור: גם לתהליך הייצור של השנאי יש השפעה מסוימת על אובדן הברזל. לדוגמה, שיטת למינציה של הליבה, טיפול בבידוד וכו' ישפיעו על גודל אובדן הברזל.

כיצד להפחית את אובדן הברזל של השנאי?

• בחירת חומר ליבת ברזל איכותי: בחירת חומר ליבת ברזל עם אובדן היסטרזיס קטן יכולה להפחית את אובדן הברזל של השנאי.
• אופטימיזציה של תהליך הייצור: הפחתת אובדן ברזל על ידי שיפור שיטת הלמינציה של הליבה, טיפול הבידוד ותהליכי ייצור אחרים.
• תכנון סביר: בשלב תכנון השנאים, הפסדי הברזל מופחתים על ידי אופטימיזציה של תכנון מבני ובחירת פרמטרים.

אובדן נחושת

נחושת משחקת תפקיד חשוב בשנאים. חוטי נחושת משמשים בדרך כלל בפיתולי שנאים. "אובדן הנחושת" בשנאי הוא ההפסד הנגרם על ידי חוטי הנחושת. "אובדן הנחושת" של השנאי נקרא גם אובדן עומס. מה שנקרא אובדן עומס הוא אובדן משתנה ומשתנה.

זה משתנה עם שינוי הזרם, אובדן נחושת (אובדן עומס) הוא אובדן משתנה, וזהו גם האובדן העיקרי בפעולת השנאי.

גורמי השפעה של אובדן נחושת שנאי

• גודל הזרם: כפי שצוין לעיל, אובדן נחושת הוא פרופורציונלי לריבוע הזרם, ולכן גודל הזרם הוא הגורם המרכזי המשפיע על אובדן הנחושת.
• התנגדות הליפוף: התנגדות הליפוף משפיעה ישירות על אובדן הנחושת. ככל שההתנגדות גדולה יותר, כך אובדן הנחושת גבוה יותר.
• מספר שכבות הסליל: ככל שיש יותר שכבות סליל, כך מסלול הזרם בסליל ארוך יותר, וההתנגדות תגדל בהתאם, וכתוצאה מכך אובדן נחושת מוגבר.
• תדר מיתוג: השפעת תדר המיתוג על אובדן הנחושת של השנאי קשורה ישירות לפרמטרי החלוקה ולמאפייני העומס של השנאי. כאשר מאפייני העומס ופרמטרי החלוקה הם אינדוקטיביים, אובדן הנחושת פוחת ככל שתדר המיתוג עולה; כאשר הם קיבוליים, אובדן הנחושת עולה ככל שתדר המיתוג עולה.
• השפעת הטמפרטורה: אובדן העומס מושפע גם מטמפרטורת השנאי. במקביל, שטף הדליפה הנגרם על ידי זרם העומס יגרום להפסדי זרמי מערבולת בסליל ולהפסדים תועים בחלקי המתכת מחוץ לסליל.

כיצד להפחית את אובדן הנחושת של שנאי?

• הגדלת שטח החתך של הסליל של השנאי: הפחתת התנגדות המוליך, ובכך הפחתה יעילה של אובדן הנחושת של השנאי.
• השתמש בחומרי מוליכים איכותיים: כגון נייר נחושת או נייר אלומיניום כדי להפחית את התנגדות הסליל.
• הפחתת זמן הפעולה של השנאי בעומס קל: הגבלת שיעור זמן הפעולה של השנאי בעומס קל תסייע בהפחתת אובדן הנחושת של השנאי.