Miten lasketaan kiinteän aineen muuntajan kapasiteetti oikein

Transformatorin kapasiteetti viittaa näkyvään tehokkuuteen transformatorin pääkohdassa, ja transformatorin nimiössä oleva kapasiteetti on sen suunnitellut kapasiteetti. Voimansiirtojärjestelmien toiminnassa on tapauksia, joissa liian suuri kapasiteetti aiheuttaa alikuormituksen, sekä tapauksia, joissa ylikuormitus tai ylijohtojohtavat laitteiston kuumaantumiseen ja jopa sulkemiseen. Nämä sopimattomat kapasiteettivalinnat vaikuttavat suoraan sähköjärjestelmän toimituksen luotettavuuteen ja taloudellisuuteen. Siksi asianmukaisen transformatorin kapasiteetin määrittely on avainasemassa luotettavan ja taloudellisen sähköjärjestelmän toiminnalle.

Kiinteän aseman muuntajoiden kapasiteettilaskennassa on otettava huomioon seuraavat tekijät:

• Syöttötähti: Syöttötähti tarkoittaa muuntajalle syötettyä jännitteen arvoa. Kiinteän aseman muuntajilla on yleensä määritelty syöttötähtialue (esim. 220V ~ 460V), ja sopiva muuntaja valitaan tämän alueen perusteella.

• Ulostulotähti: Ulostulotähti tarkoittaa muuntajan toimittaman jännitteen arvoa. Kiinteän aseman muuntajilla on myös määritelty ulostulotähtialue (esim. 80VAC ~ 480VAC), joka on otettava huomioon sopivan muuntajan valinnassa.

• Suunniteltu kapasiteetti: Suunniteltu kapasiteetti ilmaisee maksimikokonaispaineen, jonka muuntaja voi käsitellä, yleensä kilovoltampeereissa (kVA). Suunniteltu kapasiteetti määritellään yleensä kysynnän perusteella; jos kokonaisvirta on suuri, on valittava suurempi kapasiteettinen muuntaja.

• Syöttöteho: Syöttöteho on syöttötähti kerrottuna syöttövirralla, yleensä ilmaistuna kilowatteina (kW).

Näiden tekijöiden huomioon ottaen kiinteän aseman muuntajan kapasiteettilaskennan kaava voidaan ilmaista seuraavasti:
Kapasiteetti (kVA) = Syöttötähti (V) × Syöttövirta (A) / 1000.

Huomio: Kiinteän aseman muuntajat eroavat perinteisistä voimamuuntajista. Kiinteän aseman muuntaja on muuntimen ja muunninteen yhdistelmä, mikä tekee siitä erityisen soveltuksen staattisiin voimanmuuntamissovelluksiin. Kuitenkin sen laskentamenetelmät poikkeavat perinteisten muuntajien menetelmistä.

Yksivaiheisten ja kolmivaiheisten muuntajien kapasiteettilaskennan menetelmät ovat samankaltaisia. Seuraava selitys käyttää esimerkkinä kolmivaiheisen muuntajan kapasiteettilaskennan. Muuntajan kapasiteettilaskennan ensimmäinen askel on määrittää kuormituksen maksimiteho vaiheittain (yksivaiheisille muuntajille tämä on yksinkertaisesti maksimi yksivaiheinen kuormituksen teho).

Summaa kuormituksen teho itsenäisesti jokaiselle vaiheelle (A, B ja C). Esimerkiksi, jos vaiheen A kokonaiskuormituksen teho on 10 kW, vaiheen B 9 kW ja vaiheen C 11 kW, otetaan suurin arvo, joka on 11 kW.

Huomio: Yksivaiheisten laitteiden osalta otetaan käyttöön yksikköteho nimilappun mukaan mainitusta maksimitarjonnasta. Kolmivaiheisten laitteiden osalta jaetaan kokonaisteho 3:lla saadaan vaiheittainen teho. Esimerkiksi:
Vaiheen C kokonaiskuormituksen teho = (300W × 10 tietokonetta) + (2kW × 4 ilmastointilaitetta) = 11 kW.

Muuntajan kapasiteettilaskennan toinen askel on määrittää kokonaisteho kolmivaiheiselle. Käytä maksimitehoa yksittäiselle vaiheelle laskemaan kokonaisteho kolmivaiheiselle:
Maksimiteho yksittäiselle vaiheelle × 3 = Kokonaisteho kolmivaiheiselle.

Käyttäen vaiheen C maksimitehoa 11 kW:
11 kW × 3 (vaihetta) = 33 kW. Näin ollen, kokonaisteho kolmivaiheiselle on 33 kW.

Nykyisin markkinoilla saatavilla olevista muuntajeista yli 90%:lla on vain 0,8:n tehokkuisuuskerroin. Siksi kokonaisteho on jaettava 0,8:lla:
33 kW / 0,8 = 41,25 kW (vaadittu näkyvä teho kW:ssa).

Sähkötekniikan suunnittelujen mukaan muuntajan kapasiteetti pitäisi valita lasketun kuormituksen perusteella. Yhdelle muuntajalle, joka tarjoaa vakaita kuormituksia, kuormituskerroin β on yleensä noin 85%. Tämä ilmaistaan:
β = S / Se
Missä:
S — Lasketun kuormituksen kapasiteetti (kVA);
Se — Muuntajan kapasiteetti (kVA);
β — Kuormituskerroin (yleensä 80% - 90%).

Näin ollen:
41,25 kW (näkyvä tehon tarve) / 0,85 = 48,529 kVA (vaadittu muuntajan kapasiteetti).Tästä syystä 50 kVA muuntaja olisi sopiva.