Como calcular correctamente a capacidade dun transformador de estado sólido

A capacidade do transformador refírese á potencia aparente na posición principal de toma do transformador, e a capacidade indicada na placa de sinalización do transformador é a capacidade nominal. Na operación dos transformadores de enerxía, hai casos de subcarga debido a unha capacidade excesiva, así como casos de sobrecarga ou funcionamento con corrente excesiva que poden levar ao sobreaquecemento e incluso á quema do equipo. Estas prácticas inapropiadas de emparellamento de capacidades afectan directamente a fiabilidade e a economía do suministro eléctrico nos sistemas eléctricos. Polo tanto, determinar a capacidade adecuada do transformador é crucial para garantir unha operación fiable e económica do sistema de enerxía.

O cálculo da capacidade para os transformadores de estado sólido debe considerar os seguintes factores:

• Voltaxe de entrada: A voltaxe de entrada refírese ao valor de voltaxe suministrado ao transformador. Os transformadores de estado sólido xeralmente teñen un rango especificado de voltaxe de entrada (por exemplo, 220V ~ 460V), e debe seleccionarse un transformador adecuado baseándose neste rango.

• Voltaxe de saída: A voltaxe de saída refírese ao valor de voltaxe entregado polo transformador. Os transformadores de estado sólido tamén teñen un rango definido de voltaxe de saída (por exemplo, 80VAC ~ 480VAC), que debe terse en conta ao seleccionar un transformador adecuado.

• Capacidade nominal: A capacidade nominal indica a máxima capacidade de carga que o transformador pode manexar, xeralmente expresada en quilovoltioamperios (kVA). A capacidade nominal xeralmente está determinada en función da demanda; se a carga require unha corrente total grande, debe seleccionarse un transformador con maior capacidade.

• Potencia de entrada: A potencia de entrada iguala a voltaxe de entrada multiplicada pola corrente de entrada, xeralmente expresada en quilowatts (kW).

Polo tanto, tendo en conta estes factores, a fórmula de cálculo da capacidade para un transformador de estado sólido pode expresarse como:
Capacidade (kVA) = Voltaxe de entrada (V) × Corrente de entrada (A) / 1000.

Nota: Os transformadores de estado sólido difiren dos transformadores de enerxía tradicionais. Un transformador de estado sólido é unha combinación dun conversor e un transformador, facéndoo altamente adecuado para aplicacións de conversión de enerxía estática. No entanto, os seus métodos de cálculo difiren dos dos transformadores convencionais.

Os métodos de cálculo da capacidade para transformadores monofásicos e trifásicos son similares. A seguinte explicación utiliza o cálculo da capacidade de transformadores trifásicos como exemplo. O primeiro paso no cálculo da capacidade do transformador é determinar a potencia máxima por fase da carga (para transformadores monofásicos, isto é simplemente a potencia máxima de carga monofásica).

Suma independentemente a potencia de carga para cada fase (A, B e C). Por exemplo, se a potencia total de carga na fase A é de 10 kW, na fase B é de 9 kW e na fase C é de 11 kW, tómase o valor máximo, que é 11 kW.

Nota: Para dispositivos monofásicos, tómase a potencia por unidade como o valor máximo indicado na placa de sinalización do dispositivo. Para equipos trifásicos, divide a potencia total por 3 para obter a potencia por fase. Por exemplo:
Potencia total de carga na fase C = (300W × 10 ordenadores) + (2kW × 4 aireadores) = 11 kW.

O segundo paso no cálculo da capacidade do transformador é determinar a potencia trifásica total. Utiliza a potencia máxima monofásica para calcular a potencia trifásica total:
Potencia máxima monofásica × 3 = Potencia trifásica total.

Utilizando a potencia de carga máxima da fase C de 11 kW:
11 kW × 3 (fases) = 33 kW. Así, a potencia trifásica total é 33 kW.

Actualmente, máis do 90% dos transformadores dispoñibles no mercado teñen un factor de potencia de só 0.8. Polo tanto, a potencia total debe dividirse por 0.8:
33 kW / 0.8 = 41.25 kW (potencia aparente do transformador requerida en kW).

Segundo o Manual de Diseño de Enxeñaría Eléctrica, a capacidade do transformador debe seleccionarse en función da carga calculada. Para un único transformador que alimenta unha carga estable, o factor de carga β xeralmente toma un valor arredor do 85%. Isto exprésase como:
β = S / Se
Onde:
S — Capacidade de carga calculada (kVA);
Se — Capacidade do transformador (kVA);
β — Factor de carga (xeralmente entre 80% e 90%).

Así:
41.25 kW (requisito de potencia aparente) / 0.85 = 48.529 kVA (capacidade de transformador requerida).Polo tanto, sería adecuado un transformador de 50 kVA.