שנאי הוא מכשיר אלקטרומגנטי סטטי שנועד להמיר (להפוך) מתח זרם חילופין על ידי הגדלתו או הקטנתו. ניתן להשתמש בו גם לשינוי מספר השלבים ולעתים פחות קרובות לשנות את תדירות זרם החילוף.
אנרגיה חשמלית מועברת בדרך כלל למרחקים ארוכים במתח הגבוה פי כמה מרמת המתח המשמשת את הצרכנים המקומיים. השימוש בשנאים משפר את איכות תהליך העברת האנרגיה החשמלית ומפחית את ההפסדים המתרחשים ברשתות.
מכשיר ועקרון הפעולה
שנאי מורכב מבנית משני פיתולים (או יותר) וליבה, הנקראת גם מעגל מגנטי. המתח מוחל על המכשיר על הסלילה הראשונית, והמתח שהומר כבר מוסר מהסלילה המשנית. הפיתולים מחוברים זה לזה באמצעות שדה מגנטי מתחלף, שנוצר בליבה על ידי המתח המסופק לפיתול הראשוני.
סוגי שנאים
- כּוֹחַ;
- מדידה;
- צריכת חשמל נמוכה;
- דוֹפֶק;
- שנאי שיא.
אֲבֵדוֹת
העברת החשמל מהראשוני למשני מלווה תמיד בהפסדים.
אין רכיבים מסתובבים בשנאי ולכן אין הפסדים מכניים. עם זאת, ביחידה מתרחשים הפסדים בנחושת הפיתולים עקב הימצאות בפיתולי החשמל התנגדות, כמו גם הפסדים מגנטיים בפלדה של הליבה עקב זרמי הערבול וכתוצאה מכך היפוך מגנטיות.
מסיבות אלה, לא כל האנרגיה מועברת, אלא רק את רובה.
יעילות ודרכים להגדיל אותה
כמו כל ממיר אנרגיה אחר, לשנאי יש מקדם ביצועים (COP), המאפיין את יעילות פעולתו.
יעילות היא היחס בין הכוח ששואב המטען של היחידה לכוח שהשנאי הטעון שואב מהרשת. כמו כן, היעילות יכולה לבוא לידי ביטוי במונחים של היחס בין האנרגיה המשמשת ביעילות לאנרגיה הנצרכת מהמערכת.
מכיוון שהשנאי הוא ממיר אנרגיה פסיבי, יעילותו תמיד פחותה מאחדות (η <1). משמעות הדבר היא שההספק הנצרך על ידי העומס המחובר לפיתול המשני הוא תמיד פחות מההספק הנצרך על ידי המכשיר הטעון מהמערכת.
ישנן מספר דרכים לשיפור היעילות, שמטרתן בעיקר להפחית הפסדים. לדוגמא, כדי להפחית את הפסדי הנחושת, יש צורך להגדיל את חתך החוטים המתפתלים. וניתן להשיג ירידה בהפסדים לצורך היפוך מגנטיות כאשר משתמשים בפלדה מגנטית רכה עם הרכב ומבנה מסוימים לליבה.
כדי להפחית הפסדים כתוצאה מזרמי מערבולת, יש לאסוף את הליבה המגנטית מבודדים ומופרדים זה מזה מטילי פלדה. כמו כן, ניתן להשתמש בסיליקון כתוסף בחומר המעגל המגנטי.