Jak správně vypočítat kapacitu pevnostavového transformátoru

Kapacita transformátoru se týká zjevného výkonu na hlavní uzlové pozici transformátoru a kapacita uvedená na nálepce transformátoru je nominální kapacita. Během provozu elektrických transformátorů mohou dojít k případům podzatížení z důvodu příliš velké kapacity, stejně jako k přetížení nebo přetokovému chodu vedoucímu k přehřátí zařízení a dokonce i jeho spálení. Tyto nesprávné praktiky shodování kapacit příměji ovlivňují spolehlivost a ekonomiku dodávky elektrické energie v elektrických systémech. Proto je určení vhodné kapacity transformátoru klíčové pro zajištění spolehlivého a ekonomického provozu elektrického systému.

Při výpočtu kapacity pevných transformátorů musí být zohledněny následující faktory:

• Vstupní napětí: Vstupní napětí se týká hodnoty napětí dodávaného transformátoru. Pevné transformátory obvykle mají stanovený rozsah vstupního napětí (např. 220V ~ 460V) a vhodný transformátor by měl být vybrán na základě tohoto rozsahu.

• Výstupní napětí: Výstupní napětí se týká hodnoty napětí dodávaného transformátorem. Pevné transformátory také mají definovaný rozsah výstupního napětí (např. 80VAC ~ 480VAC), který musí být zohledněn při výběru vhodného transformátoru.

• Nominální kapacita: Nominální kapacita udává maximální zatížení, které transformátor může zvládnout, obvykle vyjádřeno v kilowatt-voltamperách (kVA). Nominální kapacita je obvykle určena na základě poptávky; pokud zatížení vyžaduje velký celkový proud, musí být vybrán transformátor s větší kapacitou.

• Vstupní výkon: Vstupní výkon se rovná vstupnímu napětí vynásobenému vstupním proudem, obvykle vyjádřeno v kilowattech (kW).

Proto, s ohledem na tyto faktory, lze výpočetní vzorec pro kapacitu pevného transformátoru vyjádřit jako:
Kapacita (kVA) = Vstupní napětí (V) × Vstupní proud (A) / 1000.

Poznámka: Pevné transformátory se liší od tradičních elektrických transformátorů. Pevný transformátor je kombinace konvertoru a transformátoru, což ho činí velmi vhodným pro statické aplikace převodu energie. Avšak jeho výpočetní metody se liší od metod konvenčních transformátorů.

Metody výpočtu kapacity jednofázových a třífázových transformátorů jsou podobné. Následující vysvětlení používá výpočet kapacity třífázového transformátoru jako příklad. Prvním krokem při výpočtu kapacity transformátoru je určení maximálního výkonu na fázi zatížení (pro jednofázové transformátory je to prostě maximální výkon jedné fáze).

Součtejte výkon zatížení nezávisle pro každou fázi (A, B a C). Například, pokud je celkový výkon zatížení na fázi A 10 kW, na fázi B 9 kW a na fázi C 11 kW, vezměte maximální hodnotu, která je 11 kW.

Poznámka: Pro jednofázové zařízení se berou jednotlivé výkony jako maximální hodnota uvedená na nálepce zařízení. Pro třífázová zařízení celkový výkon vydělte 3, abyste získali výkon na fázi. Například:
Celkový výkon zatížení na fázi C = (300W × 10 počítačů) + (2kW × 4 klimatizace) = 11 kW.

Druhým krokem při výpočtu kapacity transformátoru je určení celkového třífázového výkonu. Použijte maximální výkon jedné fáze k výpočtu celkového třífázového výkonu:
Maximální výkon jedné fáze × 3 = Celkový třífázový výkon.

Použitím maximálního výkonu zatížení fáze C 11 kW:
11 kW × 3 (fází) = 33 kW. Tedy celkový třífázový výkon je 33 kW.

V současné době má více než 90 % transformátorů dostupných na trhu koeficient využití pouze 0,8. Proto je třeba celkový výkon vydělit 0,8:
33 kW / 0,8 = 41,25 kW (požadovaný zjevný výkon transformátoru v kW).

Podle Průvodce návrhem elektrotechnických instalací by měla být kapacita transformátoru volena na základě vypočteného zatížení. Pro jeden transformátor dodávající stabilní zatížení se obvykle bere faktor zatížení β kolem 85 %. To je vyjádřeno jako:
β = S / Se
Kde:
S — Vypočtená kapacita zatížení (kVA);
Se — Kapacita transformátoru (kVA);
β — Faktor zatížení (obvykle 80 % až 90 %).

Tedy:
41,25 kW (požadavek na zjevný výkon) / 0,85 = 48,529 kVA (požadovaná kapacita transformátoru).Tedy by byl vhodný transformátor o kapacitě 50 kVA.