שנאי הוא מכונה חשמלית שהמכשיר שלה נועד להמיר ערך זרם חילופין אחד לאחר. רובוטריקים פועלים על זרם חילופין. מכונות אלו זכו לתפוצה הרחבה ביותר, שכן יש להעביר חשמל למרחקים ארוכים במתחים הגבוהים בהרבה מהרמה הדרושה לתעשייה או לשימוש בבית. כך, השימוש בשנאי מאפשר לצמצם את הפסדי החשמל במהלך הולכתו ולהעלות את איכות התהליך. אחד המאפיינים החשובים ביותר של מכונה זו הוא היעילות של השנאי, כלומר היעילות. מאפיין חשוב נוסף הוא יחס הטרנספורמציה, הנקבע על ידי היחס בין מתח הכניסה למתח המוצא.
שנאי הוא בדרך כלל מכשיר סטטי. שנאי קונבנציונלי (ויש כמה סוגים) מורכב מליבה, אשר מורכבת מלוחות פרומגנטיים, כמו גם פיתולים משניים וראשוניים, הממוקמים מול הליבה. כפי שכבר הוזכר, ישנם סוגים עיקריים של שנאים: הגדלה (מתח המוצא גדול מהקלט) וירידה מטה (המתח במוצא קטן מאשר בכניסה). אחד התנאים החשובים לפעולת המכשיר הוא תדר מתח אחד.
כדי לקבוע את היעילות של שנאי, אנו מציגים את הסימון הבא:
- P1 - הספק החשמלי הנצרך על ידי השנאי,
- P2 - הספק פלט,
- PL הוא אובדן החשמל.
במקרה זה, חוק שימור האנרגיה יקבל את הצורה: P1=P2+ PL. באמצעות סימונים אלה, קל לגזור את הנוסחה ליעילות של שנאי. נוסחת היעילות תיראה כך: n=P2/ P1=(P1- PL)/ P1=1- PL/ P1. כפי שאתה יכול לראות, זה יכול להיות מוצג בכמה גרסאות. מהנוסחה האחרונה ניתן לראות שיעילות השנאי לא יכולה להיות יותר מ-1 (כלומר, אי אפשר להשיג נצילות גדולה ממאה אחוז). זה מובן.
חישוב נכון של היעילות של שנאי הוא נושא מורכב יותר ממה שהוא עשוי להיראות במבט ראשון. בעת תכנון ופיתוח מעגלים ותכנון כולל של שנאי או סדרה של שנאים מסוג מסוים, מהנדסי תכנון נתקלים פעמים רבות בבעיות מסוימות. לדוגמה, כדי להפחית את העלות של שנאי, יש צורך למזער את צריכת החומרים. אולם, מצד שני, על מנת להפוך את המכשיר לאמין יותר בפעולה, תצטרך להגביר את צריכת החומרים הללו.
בגלל הסיבות הסותרות האלה, היעילות של שנאי נעשית בדרך כלל לסטנדרטית, ובכך מנרמל הפסדים. בעת קביעת ערך המקדםיעילות השנאי חייבת לקחת בחשבון את עלות החומרים, את עלות החשמל וקווי ההולכה, כלומר לקחת בחשבון גורמים כלכליים רבים. היעילות של שנאי עשויה להשתנות בהתאם לעומס, ויש לקחת גם גורם זה בחשבון בעת תכנון יחידה זו.
