הצגת המקור של הדף "שנאי"

{{להשלים|כל הערך=כן|נושא=מדע וטכנולוגיה}}
[[קובץ:WeldingTransformer-1.63.png|ממוזער|300px|איור תלת־ממד של שנאי]]
[[קובץ:שרטוט שנאי.svg|ממוזער|300px|שרטוט שנאי]]
[[קובץ:Pylon transformer in Syria.jpg|ממוזער|250px|שנאי על עמוד חשמל]]
[[קובץ:Polemount-singlephase-closeup.jpg|ממוזער|250px|שנאי ביתי בארצות הברית]]
[[קובץ:Threephasepolemountclose.jpg|שמאל|ממוזער|250px|שנאי על [[עמוד חשמל]]]]
[[קובץ:Transformer under load.svg|ממוזער|280px|שמאל|סכמת זרמים ומתחים של שנאי אידיאלי]]
'''שנאי''' (בלעז: '''טרנספורמטור''', ב[[אנגלית]]: '''Transformer''') הוא מכשיר אלקטרומגנטי שמעביר [[אנרגיה חשמלית]] ממערכת [[זרם חילופין]] אחת למערכת זרם חילופין אחרת. התכונה העיקרית של השנאי היא היות שתי המערכות המחוברות מצדדיו בעלות [[מתח חשמלי|מתח]] ו[[זרם חשמלי|זרם]] שונים או שווים – תלוי בסוג השנאי.

== עקרון פעולה ==
העיקרון עליו פועל השנאי הוא שני [[סליל השראה|סלילים]] הנמצאים ב[[שדה מגנטי]] זהה, הנוצר כתוצאה מהזרם העובר בסליל אחד (הסליל ה"ראשוני") ומשרה [[כוח אלקטרו מניע]] (כא"מ) בסליל האחר (הסליל ה"משני"). במצב זה, כל תכונה חשמלית של המערכת בצד אחד של השנאי משוקפת לצד השני.

מכיוון שהזרם והמתח על סליל תלויים בהשראות שלו, וזו פרופורציונית למספר הכריכות בסליל, הרי שכאשר מספר הכריכות בשני סלילי השנאי שונה זה מזה, יתקבלו מתחים וזרמים שונים על שני הסלילים.

=== משוואות השנאי האידיאלי ===
בשנאי אידיאלי אין איבודי [[הספק חשמלי|הספק]] ולכן ההספק שנכנס שווה להספק שיוצא:
: <math>\ S_{1} = I_1 V_1 = I_2 V_2 = S_2</math>

יחס ההשנאה:

: <math>\ \frac{V_1}{V_2} = \frac{N_1}{N_2} = \frac{E_1}{E_2} = \frac{I_2}{I_1}</math>

,RDUO
*<math>\ V_1</math> – המתח הראשי (בכניסה) בשנאי
*<math>\ V_2</math> – המתח המשני (במוצא) בשנאי
*<math>\ N_1</math> – מספר הכריכות בראשי
*<math>\ N_2</math> – מספר הכריכות במשני
*<math>\ I_1</math> – הזרם בראשי
*<math>\ I_2</math> – הזרם במשני
*<math>\ E_1</math> – כא"מ מושרה בסליל הראשוני – המתח שמשרה הסליל הראשוני על עצמו כתוצאה מהשטף המגנטי שהוא יוצר.
*<math>\ E_2</math> – כא"מ מושרה בסליל המשני – המתח שמושרה על הסליל
המשני כתוצאה מהשטף המגנטי שנכנס לתוכו בגרעין השנאי.
*<math>\ S_1</math> – ההספק בראשי
*<math>\ S_2</math> – ההספק במשני

== שימוש בשנאים ==
השימוש העיקרי בשנאים הוא לשינוי רמת המתח ורמת הזרם. שימושים משניים הם להעברת האנרגיה החשמלית, תוך בידוד בין המעגלים (ללא שינוי מתח, נקרא "שנאי מבדל") וליצירת נקודת אפס ב[[מערכת תלת פאזית]] ("שנאי הארקה").

== מבנה ==
יישום מקובל של שנאים הוא מערך של שני מוליכים מלופפים סביב ליבת ברזל משותפת. ובכך משתפים את ה[[שדה מגנטי|שדות המגנטיים]] שלהם בשיעור גבוה. ליבת השנאי אינה בנויה מגוף אחיד אלא מלוחות ברזל מבודדים (פחות או יותר). זאת לשם מניעת זרמים בתוך הליבה עצמה דבר הגורם לאובדן ניכר של אנרגיה. יש שנאים שהליבה שלהם עשויה חומר דוגמת [[פריט]] שהוא בעל תכונות מגנטיות כמו ברזל, אך הוא אינו מוליך זרם. התצורה הזאת מאפשרת העברת אנרגיה חשמלית מהסליל הראשוני לסליל המשני, כמעט ללא הפסדים, תוך שינוי רמת [[מתח חשמלי|המתח החשמלי]] במוצא הסליל המשני.

== סוגי שנאים ==
{{להשלים|נושא=מדע וטכנולוגיה}}
קיימים סוגים שונים של שנאים ולהלן העיקרים שבהם:
# שנאי [[הספק חשמלי|הספק]]
# שנאי עצמי
# שנאי מבדל
# שנאי [[מפסק|מתח]]
# שנאי [[זרם חשמלי|זרם]]

== רשת חשמל ארצית ==
השנאים מהווים רכיב מרכזי ברשת החשמל הארצית, באפשרם המרת מתח התמסורת הכלל ארצית (161/400 קילו־[[וולט]] – "מתח עליון") למתחי רחוב (22 קילו־וולט – "מתח גבוה") ולמתח המתאים לשימוש במכשירים חשמליים (230/400 וולט – "מתח נמוך"). למעשה, המצאת השנאי, היא זו שהובילה לשימוש ב[[זרם חילופין]] במקום ב[[זרם ישר]] ברשתות החשמל המובילות, והכריעה ב[[מלחמת הזרמים|וויכוח בין גדולי הפיזיקאים]] במאה ה-19.

== אלקטרוניקה ==
שנאים נפוצים גם בשימוש ביתי בהקשר של ציוד חשמלי. לדוגמה – שנאי 230/115 המאפשר למכשור הפועל ב־115 וולט, כמו בארצות הברית, לפעול ממקור מתח של 230 וולט, כמו בישראל. שנאים אחרים מיועדים להפעלת מכשירים חשמליים קטנים דוגמת [[מכונת גילוח|מכונות גילוח]] או [[הסרת שיער]], או טלפונים ביתיים. שנאים אלה מצויים בדרך כלל בתוך התקע של המכשיר החשמלי וברוב המקרים נמצא בו גם [[מיישר זרם]], כיוון שמכשירים אלה פועלים ב[[זרם ישר]] (DC). עוד שנאים המצויים הרבה בשימוש ביתי, הם שנאים המיועדים להפעלת [[נורת הלוגן|נורות הלוגן]] של 12 וולט, מרשת החשמל הביתית.

בשנאים נעשה גם שימוש במעגלי [[טלפון|טלפוניה]] (לבידוד הקו מהמכשיר לצורכי בטיחות בין השאר), במעגלי [[תקשורת קווית]] ו[[תקשורת אלחוטית]] (המרה ותיאום [[עכבה חשמלית|עכבות]] וכן הפרדה בין מעגלים ומכשירים) ובמעגלים אנלוגיים אחרים.

==רעש==
ישנם שני סוגי רעש בשנאי:
* האחד נגרם עקב כך שאחד או כמה מלוחות הברזל המרכיבים את הליבה משתחררים וכאשר עובר זרם חילופין בשנאי הקטבים המגנטים מתחלפים ללא הרף והלוח המשוחרר נמשך ונדחף במהירות רבה. רטט זה יוצר גלי קול גבוהים. התופעה יכולה לקרות גם אם נכנס גוף זר העשוי [[פרומגנטיות|מחומר פרומגנטי]] לשנאי או שהוא אינו סגור כשורה.
* והשני קורה כאשר ליבת הברזל נמתחת ומתכווצת רטט יוצר קול חלש ועמום, רעש זה בלתי נמנע ואינו מפריע כמעט תמיד והוא קורה בכל השנאים בעוצמות שונות.

==ראו גם==
*[[ממסר בוכהולץ]]

==קישורים חיצוניים==
{{ויקישיתוף בשורה}}
* {{בריטניקה}}
* {{דף שער בספרייה הלאומית|987007538472905171|שנאים חשמליים}}

{{חשמל}}

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:ממירי מתח וזרם]]
[[קטגוריה:רכיבים בלוחות חשמל]]
[[קטגוריה:מכשירי חשמל: רכיבים]]