שַׁנַאי. היסטוריה של המצאות וייצור

ספריה טכנית בחינם

היסטוריה של טכנולוגיה, טכנולוגיה, אובייקטים מסביב לנו
ספרייה חינם / מדריך / ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

שַׁנַאי. היסטוריה של המצאות וייצור

ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

מדריך / ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

הערות למאמר

שנאי - מכשיר אלקטרומגנטי סטטי שיש לו שתי פיתולים או יותר מצמדים אינדוקטיביים על כל מעגל מגנטי ונועד להמיר מערכת (מתח) אחת או יותר של זרם חילופין למערכת אחת או יותר (מתחים) אחרים באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית, מבלי לשנות התדר.

השנאי מבצע המרת מתח חילופין ו/או בידוד גלווני במגוון רחב של יישומים - הנדסת חשמל, אלקטרוניקה והנדסת רדיו.

מבחינה מבנית, שנאי עשוי להיות מורכב מאחד (שנאי אוטומטי) או מכמה פיתולי תיל או סרט מבודדים (סלילים) המכוסים בשטף מגנטי נפוץ, הכרוך, ככלל, על מעגל מגנטי (ליבה) העשוי מחומר מגנטי רך פרומגנטי.

שנאי

המהות הפיזית של תופעת הטרנספורמציה הנוכחית כבר דווחה בפרק על הטלפון. עם זאת, יש צורך לומר עוד כמה מילים על המצאת המכשיר המדהים הזה, שאיפשר לפתור הרבה בעיות גדולות וקטנות של הנדסת חשמל. זה די הגיוני לטעון שהשנאי הראשון הופיע בו-זמנית עם גילוי תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית. אחד הניסויים של פאראדיי היה שהוא העביר את הזרם מהסוללה דרך פיתולי הסליל. במקרה זה, נוצר זרם בפיתולי הסליל השני, שהיה בקרבת מקום, אך לא היה קשור בשום אופן לראשון. המעבר המיידי של הזרם תועד על ידי גלוונומטר. פאראדיי עצמו, לעומת זאת, מעולם לא השתמש באפקט הזה כדי להמיר מתח.

עקרון הפעולה של השנאי

בשנת 1848, רומקורף היה הראשון שהסב את תשומת לבם של הפיזיקאים ליכולתו המדהימה של שנאי ליצור זרמי מתח גבוהים מאוד. אבל חלפו עוד כמה שנים עד שהצליח ליצור דגם עובד של המכשיר הזה. כתוצאה מכך, בשנת 1852, הופיע סליל האינדוקציה המפורסם Ruhmkorff, שמילא תפקיד עצום בהיסטוריה של הטכנולוגיה. בייצור השנאי הראשון הזה, הממציא נאלץ להתגבר על קשיים ניכרים.

על מנת להגדיל את מספר הסיבובים בפיתול הסליל המשני, היה על Ruhmkorff להשתמש בחוט דק מאוד ובמקביל לצפות בזהירות שהמתח הגבוה לא פורץ את הבידוד שלו. לאחר שקנה כמה קילומטרים של חוט דק כמו שערה, הוא בידד אותו בקפידה, ולאחר מכן כרך בזהירות סליל אחר סליל על הסליל. בעזרת הסליל שלו, Ruhmkorff יכול ליצור תנודות מתח גבוהות מאוד. לא ניתן לשנות זרם ישר.

על מנת להפוך את הזרם הישר של הסוללה לזרם חילופין, הפעיל Ruhmkorff מפסק בסדרה עם הסליל הראשוני, אשר נסגר מעת לעת ופתח את הזרם של המעגל הראשוני (בדרך כלל בתדירות של כמה עשרות עד כמה מאות פעמים בכל פעם). שְׁנִיָה). כאשר הזרם הראשוני נסגר מהסוללה, נוצר מתח בפיתול המשנית, שהיה גבוה מהראשוני באותו יחס כמו מספר הסיבובים בפיתולים המשניים והראשוניים. כאשר הזרם הראשוני נפתח, מתח גבוה אף יותר הושרה במשני. ערכו היה גדול יותר, ככל שפתיחת הזרם עברה מהר יותר.

לוחית קפיצית שימשה כמפריע, אשר נמשכה על ידי ליבת הסליל ופתחה את המעגל. תדירות ההפרעות הייתה תלויה במסה ובאלסטיות של הקפיץ, במספר הסיבובים בפיתול הראשוני ובמתח הסוללה.

שנאי
הפרדת חשמל באמצעות סלילי אינדוקציה

במשך כמה עשורים, שנאים כמעט ולא שימשו בטכנולוגיה והיו להם יישומים מדעיים בלבד. רק בסוף שנות ה-70 החלו להשתמש בסלילי אינדוקציה באופן נרחב במכשירי טלפון ובתאורה חשמלית. העובדה היא שלאחר התפשטות נר יבלוצ'קוב באירופה, מהנדסי חשמל התמודדו עם מה שנקרא הבעיה של "ריסוק" אנרגיה חשמלית. היא הייתה כדלקמן. ככלל, נורות רבות היו אמורות להיות מופעלות מסט גנרטור אחד. בינתיים, כאשר נרות רבים היו מחוברים בסדרה, מצב פעולת הרשת הפך לבלתי יציב. כיבוי של נר אחד בלבד היה בגדר שבירת הרשת, ולאחר מכן כבו שאר הנרות. אם הנרות היו מחוברים במקביל למעגל, אז בדרך כלל רק זה עם הכי פחות התנגדות היה נדלק (כי הזרם, כידוע, תמיד זורם בקו של ההתנגדות הכי פחות). כשהנר הזה כבה כליל, נדלק הבא שהתנגדותו הייתה הכי קטנה וכו'. מול בעיה זו, יבלוצ'קוב הציע להשתמש בסלילי אינדוקציה כדי "לכתוש" את האנרגיה.

עם חיבור זה, הפיתולים הראשוניים של הסלילים חוברו בסדרה, וניתן היה לכלול נר אחד, שניים, שלושה או יותר בפיתול המשני, בהתאם לפרמטרים שלו. הסלילים עבדו באותו זמן במצב שנאי, והעניקו את המתח הנדרש במוצא. כשהמנורה כבה, המעגל לא נקטע, כך שנרות בודדים המשיכו לבעור.

עם התפתחות טכנולוגיית זרם חילופין, שנאים הפכו חשובים. בשנת 1882, גוליאר וגיבס הוציאו פטנט על שנאי, ששימש לא רק ל"ריסוק" אנרגיה, אלא גם להמרת מתח.

שנאי גולר וגיבס עם מערכת מגנטית פתוחה

מספר סלילי אינדוקציה אנכיים נקבעו על מעמד עץ, שפיתוליו העיקריים היו מחוברים בסדרה. הפיתולים המשניים חולקו למקטעים, ולכל חלק היו זוג מסופים לחיבור מקלטי זרם, שפעלו באופן עצמאי זה מזה. ניתן להתאים את ההתנגדות במעגל הראשוני (וכתוצאה מכך, את עוצמת הזרם) על ידי הזזת הליבות בתוך הסלילים. הליבות של הפיתולים הראשוניים והמשניים לא היו מחוברות זו לזו, ולכן לשנאים אלה הייתה מערכת מגנטית פתוחה. עם זאת, עד מהרה הבחין שאם הסלילים המשניים והראשוניים מונחים על ליבה אחת, השנאי יעבוד הרבה יותר טוב - הפסדי האנרגיה יצטמצמו, והיעילות תגדל.

השנאי הראשון כזה עם מערכת מגנטית סגורה נוצר בשנת 1884 על ידי הממציאים האנגלים האחים ג'ונס ואדוארד הופקינסון.

דיאגרמת שנאי הופקינסון: 1 - ליבת למינציה פלדה; 2 - פיתולי מתח גבוה יותר; 3 - פיתולי מתח נמוך

הליבה של שנאי זה הייתה עשויה מרצועות פלדה או חוטים המופרדים על ידי חומר מבודד, מה שהפחית את הפסדי האנרגיה עקב זרמי מערבולת. סלילים של מתח גבוה ונמוך יותר הונחו לסירוגין על הליבה הזו.

ב-1885 הוכיח מהנדס החשמל ההונגרי דרעי שיש לחבר שנאים במקביל במעגל, ולקח פטנט על שיטת חיבור זו. רק לאחר מכן החל הייצור התעשייתי של שנאי AC חד פאזיים. מאחר ששנאים רבי עוצמה חוו התחממות יתר משמעותית במהלך פעולתם, פותחה מערכת קירור שמן (כלי קרמי עם שמן הונח בתוך השנאי).

רובוטריקים הוכחו כמועילים ביותר גם במערכת תלת פאזית. ככלל, מערכת הזרם התלת-פאזי לא הייתה זוכה לשימוש כה נרחב כבר בשנים הראשונות לקיומה אלמלא פותרת את הבעיות של העברת אנרגיה למרחקים ארוכים. אבל שידור כזה, כפי שיוצג להלן, הוא יתרון רק במתח גבוה, אשר, במקרה של זרם חילופין, מתקבל באמצעות שנאי. המערכת התלת פאזית לא הציגה קשיים מהותיים עבור טרנספורמציה של הספק, אלא דרשה שלושה שנאים חד פאזיים במקום אחד עם מערכת חד פאזית. גידול כזה במספר המכשירים היקרים למדי לא יכול היה אלא לעורר את הרצון למצוא פתרון מספק יותר.

בשנת 1889 המציא דוליבו-דוברובולסקי שנאי תלת פאזי עם סידור רדיאלי של ליבות. במקרה זה, פיתולי המתח הגבוה והנמוך של כל שלב היו ממוקמים על הליבות הרדיאליות המתאימות, והשטף המגנטי היה על המעטפת החיצונית (העול החיצוני). אחר כך גילה Dolivo-Dobrovolsky שקל יותר להניח את המוטות עם פיתולים במקביל, ולחבר את קצות המוטות (הליבות) באותו עול. ואז התברר שהמערכת כולה קומפקטית יותר. סוג זה של שנאי נקרא "פריזמטי".

שנאי תלת פאזי Dolivo-Dobrovolsky מסוג "פריזמטי".

שנאי דוליבו-דוברובולסקי תלת פאזי עם סידור מקביל של מוטות במישור אחד

שנאי תלת פאזי Dolivo-Dobrovolsky עם סידור רדיאלי של ליבות

לבסוף, באוקטובר 1891, דוליבו-דוברובולסקי לקחה פטנט על שנאי תלת פאזי עם מוטות מקבילים הממוקמים באותו מישור. העיצוב שלו התברר כמוצלח עד כדי כך שהוא שרד עד היום ללא שינויים מהותיים.

מחבר: Ryzhov K.V.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו:

▪ תנור קשת חשמלי

▪ אופטיקה מצופה

▪ סיבים סינטטיים

ראה מאמרים אחרים סעיף ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מחולל ננורובוט 12.06.2007

מדענים מארה"ב יצרו מכשיר שיכול לספק חשמל לננו-רובוט.

לפני כשנה, פרופסור במכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה (ארה"ב) צונג לינג וואנג הציע ליצור גנרטורים לחשמל עבור ננו-רובוטים המשתמשים בחוטי ננו-תחמוצת אבץ. השנה הצליחו מדענים בהנהגתו לממש את הרעיון וליצור אב טיפוס של גנרטור המסוגל לספק זרם חשמלי ישר. לפי חישובים, סנטימטר מעוקב אחד של גנרטור כזה יכול לייצר מתח עצום עבור ננו-רובוט - עד 4 וולט.

הגנרטור מוגדר כך. אלפי ננו-חוטים של תחמוצת אבץ באורך חצי מיקרון גודלו על מצע גליום ארסניד. בין החוטים למצע שכבה של תחמוצת אבץ - היא אוספת חשמל. והאלקטרודה השנייה מורכבת מתחמוצת סיליקון, שעליה גדלים אלפי בליטות, היוצרות קווי זיגזג.

פקעות אלו מכוסות פלטינה ומסוגלות להוליך זרם. תחת פעולת הרטט, ננו-חוטים, ראשית, מייצרים חשמל עקב האפקט הפייזואלקטרי, ושנית, קצותיהם מתנודדים וקרובים לפקעות האלקטרודה השנייה. זה יוצר זרם חשמלי במעגל.

לדברי מחברי העבודה, הגנרטור יהיה שימושי להנעת חיישנים רפואיים שהושתלו בגוף האדם, ולחיישנים אוטונומיים המנטרים את מצב הסביבה, ולננו-רובוטים היפותטיים, וכן לחיזוק ההגנה של ארה"ב.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מקלט משדר CC802.15.4 חדש IEEE 2520 עבור רשתות ZigBee

▪ הצלחת החיים אינה תלויה בטסטוסטרון

▪ רובוט עשה זאת בעצמך

▪ מצלמת פוטון עוקבת אחר אנדוסקופ בגוף האדם

▪ ספקי כוח HDR-15/30/60 DIN

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ סעיף האתר ווסתי כוח, מדי חום, מייצבי חום. בחירת מאמרים

▪ מאמר דרישות לתאורת מתחמים ומקומות עבודה. יסודות חיים בטוחים

▪ מאמר למה אנחנו צוחקים? תשובה מפורטת

▪ מאמר שקד מצוי. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר מסנני טווח. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר הדליקו את המנורה בגפרור! ניסיון כימי. ניסיון כימי

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר