תוֹכֶן
אם תהיתם אי פעם איך בתים ובניינים משתמשים בחשמל מתחנות כוח, עליכם ללמוד על השנאים בהפצות רשת החשמל הממירים זרמי מתח גבוה לאלה בהם אתם משתמשים במכשירים ביתיים. רובוטריקים אלה משתמשים בעיצובים פשוטים על פני רוב סוגי השנאים, אך יכולים להשתנות במידה רבה בכמה שהם משנים מתח קלט על סמך אופן בנייתם.
פורמולה מתפתלת שנאי
השנאים שבהם מערכות הפצות רשת הספק משתמשות עוקבים אחר עיצובים פשוטים המשתמשים בסליל סלילי סביב ליבה מגנטית באזורים שונים.
סלילי חוט אלה לוקחים זרם נכנס ומשנים את המתח בהתאם ל יחס סיבוב שנאי, שהוא נע/ נs = Vע/ Vs למספר פיתולי הסליל הראשוני והסליל המשני נע ו נsבהתאמה והמתח של הסליל הראשוני והסליל המשני Vע ו Vsבהתאמה.
זה הנוסחה המתפתלת שנאי - - אומר לך את השבר שבאמצעותו שנאי משנה את המתח הנכנס ושהמתח של רוחות הסליל הוא ביחס ישר למספר התפתלות של הסלילים עצמם.
קח בחשבון שלמרות שנוסחה זו מכונה "יחס", מדובר למעשה בשבר ולא ביחס. לדוגמה, אם היה לך סלילה אחת בסליל הראשוני וארבעה פיתולים בסליל המשני של שנאי, זה יתאים לשבריר של 1/4, כלומר השנאי חותך את המתח בערך של 1/4. אבל היחס 1: 4 אומר שעבור אחד ממשהו יש ארבעה ממשהו אחר, שלא תמיד אומר אותו דבר כמו שבריר.
רובוטריקים יכולים להגדיל או להוריד את המתח, והם מכונים צעד למעלה או רד שנאים תלוי איזו פעולה הם מבצעים. משמעות הדבר היא שיחס הפניות של השנאי תמיד יהיה חיובי, אך יכול להשתנות בין להיות גדול מאחד עבור שנאים מדרגות או פחות מאחד עבור שנאים מורדים.
הנוסחה המתפתלת לשנאי מתקיימת רק כאשר זוויות הפיתולים הראשוניים והמשניים נמצאים בשלב זה עם זה. משמעות הדבר היא שעבור ספק כוח זרם חילופין מסוים (AC) המעביר קדימה ואחורה בין זרם קדימה לאחור, הזרם בסבב העיקרי והן בסיבובי המשנה מסונכרנים זה עם זה במהלך תהליך דינאמי זה.
יתכנו כמה שנאים עם יחס סיבוב שנאי של 1 שאינם משנים מתח, אלא במקום זאת משמשים לפיצול מעגלים שונים זה מזה או לשינוי מעט בהתנגדות של מעגל.
מחשבון עיצוב שנאי
אתה יכול להבין את המאפיינים של רובוטריקים כדי לקבוע מה מחשבון תכנון שנאים היה לוקח בחשבון כשיטה לקביעת אופן בניית השנאים עצמם.
למרות שהפיתולים הראשוניים והמשניים על שנאי נפרדים זה מזה, הפיתול העיקרי משרה זרם בפיתולי המשנה באמצעות שיטת השראות. כאשר ספק כוח AC נשלח דרך הפיתולים הראשוניים, זרם זורם בסיבובים ויוצר שדה מגנטי בשיטה המכונה השראות הדדיות.
הנוסחה המתפתלת של השנאי והמגנטיות
שדה מגנטי מתאר באיזה כיוון וכיצד מגנטיות חזקה תפעל על חלקיק טעון נע. הערך המרבי של שדה זה הוא dΦ / dt , שיעור השינוי של שטף מגנטי Φ בפרק זמן קטן.
שטף הוא מדידה של כמה שדה מגנטי זורם באזור שטח ספציפי כמו אזור מלבני. בשנאי, קווי השדה המגנטי נשלחים החוצה מהסליל המגנטי שסביבו מתפתלים החוטים.
השטף המגנטי מקשר בין שני הפיתולים זה לזה, ועוצמת השדות המגנטיים תלויה בכמות הזרם ובמספר הפיתולים. זה יכול לתת לנו מחשבון עיצוב שנאי זה לוקח בחשבון את המאפיינים האלה.
בימינו חוק ההשראות המתאר כיצד השראה של שדות מגנטיים בחומרים מכתיב כי המתח על ידי שני פיתולים המושרים V = N x dΦ / dt עבור פיתולים ראשוניים או פיתולים משניים. לרוב מכונה זה הכוח האלקטרומוטיבי המושרה (emf).
אם הייתם מודדים את השינוי בשטף המגנטי בפרק זמן קטן, הייתם יכולים להשיג ערך של dΦ / dt ולהשתמש בו כדי לחשב את ה- emf. הנוסחה הכללית לשטף מגנטי היא Φ = BAcos_θ עבור שדה מגנטי _B, שטח הפנים של המטוס בשדה א והזווית בין קווי השדה המגנטי והכיוון הניצב לאזור θ.
אתה יכול להסביר את הגיאומטריה של הפיתולים סביב הליבה המגנטית של השנאי למדידת שטף כמו Φ = Φמקסימום x sinωt עבור ספק כוח AC איפה ω הוא התדר הזוויתי (2πf לתדירות ו) ו Φמקסימום הוא השטף המקסימאלי. במקרה זה, תדירות ו מתייחס למספר הגלים העוברים מיקום נתון בכל שנייה. המהנדסים מתייחסים גם למוצר הזמנים הנוכחי למספר סיבובי הפיתולים כאל "אמפר-פניות, "מדד לכוח המגנט של הסלילים.
דוגמאות למחשבון מתפתל של שנאי
אם רצית להשוות את התוצאות הניסוייות כיצד משפיעים פיתולי השנאים על השימוש בהם, תוכל להשוות את תכונות הניסוי שנצפו לאלה של מחשבון מתפתל שנאי.
חברת התוכנה מיקרו דיגיטל מציעה מחשבון שנאי מתפתל מקוון לחישוב מד חוט רגיל (SWG) או מד תיל אמריקאי (AWG). זה מאפשר למהנדסים לייצר חוטים בעובי המתאים, כך שיוכלו לשאת מטעני חוט הדרושים למטרותיהם. מחשבון השנאי מסתובב מגלה לך את המתח האישי דרך כל סיבוב של המתפתל.
מחשבונים אחרים כמו זה של חברת הייצור Flex-Core מאפשרים לך לחשב את גודל החוט ליישומים פרקטיים שונים אם אתה מזין את דירוג הנטל, את הזרם המשני הנומינלי, את אורך החוט בין שנאי זרם לבין מטר ואת נטל הקלט של מטר.
השנאי הנוכחי יוצר אספקת מתח AC בפיתול המשני שלו, שהוא פרופורציונלי לזרם המתפתל העיקרי. שנאים אלה מצמצמים זרמי מתח גבוה לערכים נמוכים יותר בשיטה קלה לניטור הזרם החשמלי בפועל. הנטל הוא ההתנגדות של מכשיר המדידה עצמו לזרם שנשלח דרכו.
Hyperphysics מציעה ממשק חישוב כוח שנאי מקוון המאפשר לך להשתמש כמחשבון עיצוב שנאי או כמחשבון התנגדות שנאי. כדי להשתמש בו, אתה צריך להזין תדר מתח אספקה, השראות ראשוניות מפותלת, השראות מתפתלות משניות, מספר סלילים מפותל ראשוני, מספר סלילי מתפתל משני, מתח משני, התנגדות סלילה ראשונית, התנגדות מפותלת משנית, התנגדות עומס מפותלת משנית ו השראות הדדיות.
השראות הדדיות M מהווה את ההשפעה ששינוי בעומס על סליל משני יכול להפעיל על הזרם דרך הראשי עם emf = -M ΔI1/ Δt לשינוי בזרם דרך הסליל הראשוני Δ אני1 ומשתנה בזמן Δt.
כל מחשבון שנאי מתפתל מקוון מניח הנחות לגבי השנאי עצמו. וודא שאתה יודע כיצד כל אתר מחשב את הערכים שהוא טוען שהם עושים כדי שתוכל להבין את התיאוריה והעקרונות שמאחורי רובוטריקים בכלל. כמה הם קרובים לפורמולה המתפתלת של שנאי שנובעת מהפיזיקה של שנאי תלויה בתכונות אלה.