Com calcular correctament la capacitat del transformador d'estat sòlid

La capacitat del transformador es refereix a la potència aparent al punt de connexió principal del transformador, i la capacitat indicada a la placa de dades del transformador és la capacitat nòminal. En l'operació dels transformadors elèctrics, hi ha casos de subcàrrega degut a una capacitat excessiva, així com instàncies de sobrecàrrega o operació amb sobre corrent que porten a un esquentament del equipament i fins i tot a la seva cremada. Aquestes pràctiques inadequades de combinació de capacitats afecten directament la fiabilitat i l'economia de l'abastament elèctric en els sistemes elèctrics. Per tant, determinar la capacitat adequada del transformador és crucial per assegurar una operació fiable i econòmica del sistema elèctric.

El càlcul de la capacitat per als transformadors de siliciu sòlid ha de tenir en compte els següents factors:

• Voltatge d'entrada: El voltatge d'entrada fa referència al valor de voltatge suministrat al transformador. Els transformadors de siliciu sòlid solen tenir un rang específic de voltatge d'entrada (p. ex., 220V ~ 460V), i s'ha de seleccionar un transformador adequat basant-se en aquest rang.

• Voltatge de sortida: El voltatge de sortida fa referència al valor de voltatge lliurat pel transformador. Els transformadors de siliciu sòlid també tenen un rang definit de voltatge de sortida (p. ex., 80VAC ~ 480VAC), que s'ha de considerar en la selecció d'un transformador adequat.

• Capacitat nòminal: La capacitat nòminal indica la màxima capacitat de càrrega que el transformador pot gestionar, normalment expressada en quilovolt-amperes (kVA). La capacitat nòminal es determina típicament basant-se en la demanda; si la càrrega requereix una gran corrent total, s'ha de seleccionar un transformador amb una capacitat més gran.

• Potència d'entrada: La potència d'entrada és igual al voltatge d'entrada multiplicat per la corrent d'entrada, generalment expressada en quilowatts (kW).

Per tant, considerant aquests factors, la fórmula de càlcul de la capacitat per a un transformador de siliciu sòlid es pot expressar com:
Capacitat (kVA) = Voltatge d'entrada (V) × Corrent d'entrada (A) / 1000.

Nota: Els transformadors de siliciu sòlid difereixen dels transformadors elèctrics tradicionals. Un transformador de siliciu sòlid és una combinació d'un convertidor i un transformador, el que el fa molt adequat per a aplicacions de conversió de potència estàtica. No obstant això, els seus mètodes de càlcul difereixen dels dels transformadors convencionals.

Els mètodes de càlcul de la capacitat per a transformadors monofàsics i trifàsics són similars. La següent explicació utilitza el càlcul de la capacitat de transformadors trifàsics com a exemple. El primer pas en el càlcul de la capacitat del transformador és determinar la màxima potència per fase de la càrrega (per als transformadors monofàsics, això és simplement la màxima potència de càrrega monofàsica).

Sumi la potència de càrrega independentment per cada fase (A, B i C). Per exemple, si la potència total de càrrega en la fase A és de 10 kW, la fase B és de 9 kW, i la fase C és de 11 kW, prengui el valor màxim, que és de 11 kW.

Nota: Per a dispositius monofàsics, la potència per unitat es pren com el valor màxim indicat a la placa de dades del dispositiu. Per a equips trifàsics, dividiu la potència total entre 3 per obtenir la potència per fase. Per exemple:
Potència total de càrrega en la fase C = (300W × 10 ordinadors) + (2kW × 4 aire acondicionat) = 11 kW.

El segon pas en el càlcul de la capacitat del transformador és determinar la potència total trifàsica. Utilitzi la màxima potència monofàsica per calcular la potència total trifàsica:
Màxima potència monofàsica × 3 = Potència total trifàsica.

Utilitzant la potència de càrrega màxima de la fase C de 11 kW:
11 kW × 3 (fases) = 33 kW. Així, la potència total trifàsica és de 33 kW.

Actualment, més del 90% dels transformadors disponibles al mercat tenen un factor de potència només de 0,8. Per tant, la potència total ha de dividir-se entre 0,8:
33 kW / 0,8 = 41,25 kW (potència aparent requerida en kW).

Segons el Manual de Disseny d'Enginyeria Elèctrica, la capacitat del transformador s'ha de seleccionar basant-se en la càrrega calculada. Per a un únic transformador que alimenta una càrrega estable, el factor de càrrega β es pren generalment al voltant del 85%. Això es expressa com:
β = S / Se
On:
S — Capacitat de càrrega calculada (kVA);
Se — Capacitat del transformador (kVA);
β — Factor de càrrega (normalment entre el 80% i el 90%).

Així doncs:
41,25 kW (requisit de potència aparent) / 0,85 = 48,529 kVA (capacitat requerida del transformador).Per tant, un transformador de 50 kVA seria adequat.