לוחית של שנאי זרם

כדי לבחור את שנאי הזרם הנכון לעבודה עלינו להבין מספר פרמטרים, לדוגמה משנ"ז (שנאי משנה זרם) מדגם MES-62/30 ,
עליך להתאים את המפרט החשמלי והפיזי של השנאי לדרישות המערכת.

אם נפעל לפי השלבים הבאים נוכל להבין מהן הדרישות וכיצד לדייק את הבחירה.

נדרש לבדוק שהמשנ"ז התאמה לתקן IEC 61869-2 (או IEC 60044-1 הישן), כולל הגדרות Class, VA, FS ו‑ALF.

בדיקת המידות הפיזיות

לרוב החברות מוסיפות את גודל הפתח בשם הדגם מידה זו היא המגבלת הגודל הפיזי למעבר כבל/פס צבירה בשנאי.

גודל המעבר: המספר "30" בדגם MES-62/30 מציין כי רוחב הפתח המרכזי הוא 30 מ"מ.
מה שמצביע על כך שמגבלת קוטר הכבל הפיזי או רוחב פס הצבירה חייב להיות קטן מ-30 מ"מ כדי שיוכל לעבור דרך החור בקלות.

קביעת יחס הזרם בין הזרם הראשוני (כניסה) לזרם המשני (יציאה).

זרם מישני Is: כמעט תמיד מיוצר כסטנדרט של 5A או 1A כדי להתאים למונה הזרם (אמפרמטר), שמגיע כ מסקלה אנלוגית, מד דיגיטלי או לבקר האנרגיה (דוגמת סאטאק)

זרם ראשוני IL:עלינו לבחור בדירוג זרם ראשוני ששווה לזרם העומס המקסימלי הצפוי במעגל, או מעט גבוה ממנו כדי לאפשר גדילה עתידית.

יש להקפיד על סימון וחיבור נכון בקוטביות P1/P2 ו‑S1/S2. חיבור הפוך יגרום לשגיאת פאזה, קריטית בחישובי הספק והגנות

מכיוון שלכל שנאי זרם יש יחס המרה קבוע שמובנה בו פיזית (למשל, מבוסס על מספר הכריכות של הסליל המשני בתוך הפלסטיק), ניתן "לרמות" את השנאי ולשנות את היחס שלו באמצעות מספר הפעמים שאתה מעביר את כבל החשמל הראשי דרך החלון.

שנאי זרם מודד את השדה המגנטי שנוצר סביב המוליך.

שינוי יחס ההמרה באמצעות ליפופים ראשוניים

אחת התכונות הייחודיות של שנאי זרם חלון, היא היכולת לשנות את יחס ההמרה האפקטיבי על ידי ליפוף מרובה של הכבל הראשי דרך הפתח המרכזי.
השדה המגנטי שחש השנאי פרופורציונלי למספר הכריכות של המוליך הנושא זרם.

ניצול השנאי עם ליפופים בצד הראשי

כאשר הכבל עובר דרך החלון פעם אחת, השנאי מרגיש 100% מהשדה המגנטי המיוצר על ידי הזרם הראשוני. אם נלפף את הכבל כך שיעבור דרך החלון פעמיים, השנאי ירגיש שדה מגנטי כפול.
מבחינת הליבה המגנטית, זרם של 25A שעובר פעמיים שקול לזרם של 50A שעובר פעם אחת.

היחס החדש מחושב כך:
הזרם המופיע על תווית המשנ"ז לחלק לכמות הליפופים

דוגמאות עבור דגם MES-62/30 :

כדי לבצע מדידת זרם בגובה 60 אמפר אך במלאי קיים לנו שנאי שהזרם שלו 120/5A: נבצע העברת הכבל פעמיים (ליפוף כפול) ובכך הפכנו את השנאי למעשה לשנאי של 60/5A מה שאומר שכאשר יעבור זרם של 60A בראשוני במשני יתקבל 5A.
כדי לבצע מדידת זרם בגובה 160 אמפר אך במלאי קיים לנו שנאי שהזרם שלו 640/5A: נבצע העברת הכבל ארבע פעמים (ליפוף מרובע) ובכך הפכנו את השנאי למעשה לשנאי של 160/5A מה שאומר שכאשר יעבור זרם של 160A בראשוני במשני יתקבל 5A.

דוגמה לחישוב עבור שנאי בעל ליבת בסיס של 120/5A לפי כמות הליפופים:

ליפוף יחיד : היחס נשאר $120/1 = 120$ , כלומר 120/5A.
שני ליפופים : היחס הופך ל- $120/2 = 60$ , כלומר 60/5A.
שלושה ליפופים : היחס הופך ל- $120/3 = 40$ , כלומר 40/5A.
ארבעה ליפופים : היחס הופך ל- $120/4 = 30$ , כלומר 30/5A.

דגשים טכניים חשובים:

כיוון הליפופים: כל הליפופים חייבים להיות באותו כיוון. ליפוף בכיוונים מנוגדים יגרום לביטול השדות המגנטיים זה של זה.
השפעה על דיוק והספק: ליפוף מרובה מגדיל את ההשראות (Inductance) של הצד הראשוני. בעוד שהדיוק וכושר העמסה (VA) של השנאי עצמו נותרים דומים למפרט המקורי, יש לוודא שהחלון הפיזי (30 מ"מ במקרה שלנו) גדול דיו להכיל את כל כריכות הכבל העבה מבלי לגרום להתחממות יתר.

חשוב לציין כי הליפופים חייבים להיות באותו כיוון. בנוסף, ליפוף מרובה מגדיל את ההשראות ועלול להשפיע על דיוק השנאי והספק המוצא שלו (VA).

בחירת דרגת הדיוק (Accuracy Class)

דרגת הדיוק קובעת את אחוז השגיאה המרבי המותר בזרם הנקוב.

Class 0.5/0.3: מיועד לדיוק של 0.3% עד 0.5%. משמש בעיקר לאימות נתונים.

Class 1.0: דיוק של 1% אידיאלי עבור מדי זרם רגילים בלוחות חשמל מה שמאשפר ניטור אנרגיה ומניה.

גרעין מדידה כולל מקדם ביטחון (FS – Factor of Safety) כדי להגן על המונה בזרם קצר.

גרעין הגנה (מסומן באות P, למשל 10P5) מיועד לא להיכנס לרוויה בזרמי קצר כדי שממסר ההגנה יוכל לפעול.

חישוב כושר העמסה

מבוטא ביחידות של (VA).

החישוב נעשה כך, חיבור ההספקים הנצרכים ע"י המונה המחובר ביחד עם ההספק שהולך לאיבוד בחוטי המוליכים המחברים (מפל מתח לפי אורך המוליכים).

לדוגמה עבור משנ"ז MES-62/30 בדרך כלל הדירוג נע בין 1.5VA ל-2.5VA (תלוי ביחס הזרם).

שנאי זרם חייב לעבוד בטווח עומס של 25% עד 100% מה-VA הנקוב שלו. אם העומס המחובר נמוך מדי (למשל חיבור מונה דיגיטלי מודרני הצורך 0.1VA לשנאי של 5VA), השנאי עלול לאבד מדיוקו ולהפוך ללא ליניארי ואז צריך להתקין נגד עומס.
* ודא שעכבת הלולאה הכוללת שחישבת אינה עולה על דירוג זה, אחרת השנאי יאבד מדיוק המדידה שלו.

המקדם

K

הוא קבוע מתמטי שנועד לפשט את חישוב הפסדי ההספק (VA) במוליכי הנחושת המחוברים לשנאי.
הוא נגזר משילוב של שתי נוסחאות פיזיקליות בסיסיות:

נוסחת ההספק: זרם בריבוע כפול ההתנגדות = להספק
התנגדות המוליך: התנגדות הסגולית כפול אורך המוליך (הלוך וחזור) לחלק לשטח החתך = להתנגדות

עבור מוליך נחושת התנגדות הסגולית בקירוב 0.02 אוהם למטר
כך שנקבע כי עבור זרם המישני כפול ההתנגדות נקבל :

K עבור זרם במשני של 5 אמפר 5^2*0.02=0.5
K עבור זרם במשני של 1 אמפר- 1*0.02=0.02

לחישוב אורך מקסימלי נשתמש בנוסחה הבאה:

הספק השנאי כפול שטח החתך, לחלק במקדם K

הספק השנאי – 2VA

מקדם K – 0.5

שטח חתך מוליכים – 2.5mm²

2*2.5=5
5/0.5=10m

כלומר משנה זרם בהספק 2VA ניתן להתקין במרחק מקסימלי של 5 מטרים (5 לכל כיוון סה"כ 10 מטר)

חשוב גם לוודא התאמה ל־50Hz שנאי זרם מתוכנן לתדר ספציפי, עבודה בתדר שגוי פוגעת בדיוק ועלולה לגרום לרוויה.

הערת בטיחות חשובה

לעולם אל תשאיר את ההדקים המשניים של שנאי זרם פתוחים (מנותקים) בזמן שהמעגל הראשוני מחושמל! מצב זה עלול לייצר מתחים גבוהים על פני ההדקים.
וודא תמיד כי מחובר מד זרם, או שההדקים מקוצרים, לפני חישמול המעגל אחרת המשנ"ז נפגע ואף עלול לגרום לשריפה כתוצאה מהתחממות.

תודה לאוריאל שי על המידע

משנזים-פתחים-גדלים-שונים

שיתוף ידע

שיתוף:

כתיבת תגובה לבטל

יש להתחבר למערכת כדי לכתוב תגובה.

error: תוכן זה מוגן

לוחית של שנאי זרם

שיתוף ידע