כל סוג של ציוד חשמלי יחווה הפסדים במהלך הפעלה לטווח הארוך, ושנאי חשמל אינם יוצאים מן הכלל. בהפסדי שנאי כוח הם מחולקים בעיקר לשני חלקים: אובדן נחושת ואובדן ברזל.
אובדן נחושת
הגדרה ועיקרון
נחושת ממלאת תפקיד חשוב בשנאים. פיתולי השנאים משתמשים בדרך כלל בחוטי נחושת, ו"הפסד הנחושת "בשנאי הוא האובדן שנוצר על ידי חוטי הנחושת. "אובדן הנחושת" של שנאי ידוע גם כאובדן העומס. אובדן העומס שנקרא הוא אובדן משתנה והוא משתנה. כאשר השנאי פועל תחת עומס, קיימת התנגדות כאשר הזרם עובר דרך החוטים, וכתוצאה מכך אובדן התנגדות. על פי חוק ג'ול, כאשר הזרם עובר התנגדות זו, ייווצר ג'ול חום, וככל שהזרם גדול יותר, כך אובדן הכוח גדול יותר. לפיכך, אובדן ההתנגדות הוא פרופורציונאלי לכיכר הזרם ואין לו שום קשר למתח. בדיוק מכיוון שהוא משתנה עם גודל הזרם, אובדן הנחושת (אובדן עומס) הוא אובדן משתנה, והוא גם האובדן העיקרי במהלך פעולת השנאי.
גורמים משפיעים
גודל הנוכחי: כאמור לעיל, אובדן הנחושת פרופורציונאלי לריבוע הזרם, ולכן גודל הזרם הוא גורם מפתח המשפיע על אובדן הנחושת.
התנגדות מפותלת: ההתנגדות של המתפתל משפיעה ישירות על אובדן הנחושת. ככל שההתנגדות גדולה יותר, כך אובדן הנחושת גבוה יותר.
מספר שכבות הסליל: ככל שמספר שכבות הסליל, כך הנתיב לזרם הזרם בפיתול, וההתנגדות תגדל גם בהתאם, וכתוצאה מכך עלייה באובדן הנחושת.
תדר מיתוג: השפעת תדר המיתוג על אובדן הנחושת של השנאי קשורה ישירות לפרמטרי ההפצה של השנאי ומאפייני העומס. כאשר מאפייני העומס ופרמטרי ההפצה יחד מראים מאפיין אינדוקטיבי, אובדן הנחושת פוחת ככל שתדר המיתוג עולה; כאשר הם יחד מראים מאפיין קיבולי, אובדן הנחושת גדל ככל שתדר המיתוג עולה.
השפעת טמפרטורה: אובדן העומס מושפע גם מהטמפרטורה של השנאי. במקביל, השטף המגנטי של הדליפה הנגרם כתוצאה מזרם העומס יביא לאובדן זרם ערמומי באובדן המתפתל והתועה בחלקי המתכת מחוץ לפיתול.
שיטת חישוב
ישנן שתי נוסחאות חישוב:
נוסחה המבוססת על זרם מדורג והתנגדות מדורגת:
אובדן נחושת (יחידה: kw)=i² × rc × Δt
כאשר אני הזרם המדורג של השנאי, RC הוא ההתנגדות של חוט הנחושת, ו- ΔT הוא זמן הפעולה של השנאי.
נוסחה המבוססת על זרם מדורג וסך התנגדות נחושת: אובדן נחושת=i² × r
שם אני מייצג את הזרם המדורג של השנאי, ו- R מייצג את התנגדות הנחושת הכוללת של השנאי. ניתן לחשב את התנגדות הנחושת הכוללת של השנאי על ידי הנוסחה הבאה:
R = (R1 + R2) / 2
כאשר R1 מייצג את התנגדות הנחושת בצד הראשוני של השנאי, ו- R2 מייצג את התנגדות הנחושת בצד המשני של השנאי.
שיטות להפחתת אובדן נחושת
הגדל את שטח החתך של השנאי מתפתל: הפחיתו את עמידות המוליך, ובכך צמצמו ביעילות את אובדן הנחושת של השנאי.
השתמש בחומרים מוליכים באיכות גבוהה: כגון נייר כסף נחושת או נייר אלומיניום כדי להפחית את ההתנגדות המתפתלת.
צמצם את זמן פעולת העומס האור של השנאי: הגבלת שיעור זמן פעולת עומס האור של השנאי מועילה להפחתת אובדן הנחושת של השנאי.
אובדן ברזל
הגדרה ועיקרון
לאובדן הנחושת, אובדן הברזל של השנאי לא קשור לגורמים כמו הפיתול ועוצמת הזרם. כפי שמשתמע מהשם, אובדן הברזל קשור לברזל והוא נוצר על ידי ליבת הברזל. אובדן הברזל של השנאי ידוע גם בשם "אובדן העומס" מכיוון שהוא קיים הן במצבי העומס המלא והן במצבי העומס של השנאי והוא אובדן קבוע של השנאי. עם זאת, בעומס אובדן ההספק יקטן ככל שחוזק השדה החשמלי יורד.
מִיוּן
אובדן הברזל של השנאי מחולק לאובדן היסטריזה ולאובדן זרם ערמומי.
● אובדן היסטריזה העיקרון העובד של השנאי מבוסס על העיקרון של אינדוקציה אלקטרומגנטית כדי להשיג טרנספורמציה מתח ושינוי זרם. השטף המגנטי בשנאי זורם על ליבת הברזל. לליבת הברזל יש עמידות מגנטית לשטף המגנטי, ממש כמו שלמוליך יש התנגדות לזרם, וגם חום ייוצר. הפסד כזה נקרא "אובדן היסטריה".
● אובדן זרם ערמומי לאחר הפיתול הראשוני של השנאי מופעל, השטף המגנטי שנוצר על ידי זרימת הסליל בליבת הברזל. מכיוון שגרעין הברזל עצמו הוא גם מוליך, ייווצר כוח אלקטרומוטיבי המושרה במטוס בניצב לקווי השדה המגנטי. כוח אלקטרומוטיבי זה יוצר לולאה סגורה על חתך הליבה של הברזל ומייצר זרם, שהוא כמו מערבולת, כך שהוא נקרא "זרם ערמומי". ההפסד שנוצר על ידי זרם אדי זה נקרא "ההפסד הנוכחי של אדי". זה בדיוק מכיוון שגרעין הברזל ייצר זרמי אדי שהם הופכים לסדינים דקים, מכיוון שככל שהוא דק יותר, כך ההתנגדות גדולה יותר והזרם קטן יותר.
גורמים משפיעים
מתח הפעלה ותדר: אובדן הברזל קשור למתח התפעול ותדירות השנאי מכיוון שגורמים אלה ישפיעו על חוזק השדה המגנטי ותופעת ההיסטריה בליבת הברזל.
חומר ליבת ברזל: תכונות ההיסטריה של חומר ליבת הברזל ישפיעו על גודל אובדן הברזל. אם חומר ליבת הברזל שנבחר אינו טוב, אובדן ההיסטריה יגדל.
תהליך ייצור: תהליך הייצור של השנאי משפיע גם הוא על אובדן הברזל. לדוגמה, שיטת הלמינציה של ליבת הברזל, טיפול בידוד וכו 'תשפיע על גודל אובדן הברזל.
שיטת חישוב
נוסחה המבוססת על זרם דירוג והיסטריה ואובדן התנגדות:
אובדן ברזל (יחידה: kva)=i² × (rm + ra)
כאשר אני הזרם המדורג של השנאי, RM הוא אובדן ההיסטריזה של ליבת הברזל, ו- RA הוא אובדן ההתנגדות של ליבת הברזל.
פורמולה המבוססת על צפיפות שטף מגנטית קבועה ותדר הפעלה:
P _ ברזל=kf × (bm)^2 × f
כאשר P _ ברזל הוא אובדן הברזל, KF הוא קבוע, BM הוא צפיפות השטף המגנטי, ו- F הוא תדר ההפעלה של השנאי.
שיטות להפחתת אובדן ברזל
בחר חומרי ליבת ברזל באיכות גבוהה: בחר חומרי ליבת ברזל עם אובדן היסטריזה קטן, שיכולים להפחית את אובדן הברזל של השנאי.
ביצעו אופטימיזציה של תהליך הייצור: הפחיתו את אובדן הברזל על ידי שיפור שיטת הלמינציה של ליבת הברזל, טיפול בידוד ותהליכי ייצור אחרים.
תכנון סביר: בשלב העיצוב של השנאי, צמצם את אובדן הברזל על ידי אופטימיזציה של התכנון המבני ובחירת הפרמטרים.
פרק CTA (שיפור שיעור ההמרה):
📞 קבלו את הפתרונות הבלעדיים לשווקים בדרום אמריקה ואפריקה כעת
Email:jsm687254@gmail.com
התייעץ עם מהנדסים באמצעות WhatsApp: +86 15706806907 (מצורף עם PDF ידני מוצר)