Hogyan számítsuk meg helyesen a szilárdtest-transzformátor kapacitását

A transzformátor kapacitása hivatkozik a transzformátor fő csapágyán lévő látszólagos teljesítményre, és a transzformátor címkéjén jelzett kapacitás a nominális kapacitás. A hatalmas transzformátorok működése során előfordulhat az alultelítés túlzott kapacitás miatt, valamint a túltelítés vagy a túlmelegedés esetei is, amelyek esetleges kihatással vannak a berendezések melegedésére és szenvedésére. Ezek a helytelen kapacitási illesztések közvetlenül befolyásolják az ellátás megbízhatóságát és gazdaságosságát az elektromos rendszerekben. Ezért a megfelelő transzformátor kapacitás meghatározása kulcsfontosságú a megbízható és gazdaságos áramrendszer működtetéséhez.

A szilárdtestű transzformátorok kapacitásának kiszámításánál a következő tényezőket kell figyelembe venni:

• Bemeneti feszültség: A bemeneti feszültség a transzformátornak adott feszültség értékét jelenti. A szilárdtestű transzformátoroknak általában meghatározott bemeneti feszültség tartományuk van (pl. 220V ~ 460V), és ezen tartomány alapján kell kiválasztani a megfelelő transzformátort.

• Kimeneti feszültség: A kimeneti feszültség a transzformátor által kézbesített feszültség értékét jelenti. A szilárdtestű transzformátoroknak definiált kimeneti feszültség tartományuk is van (pl. 80VAC ~ 480VAC), amit a megfelelő transzformátor kiválasztásakor figyelembe kell venni.

• Nominális kapacitás: A nominális kapacitás a transzformátor által kezelhető maximális terhelést jelenti, általában kilovolt-amperben (kVA) fejezzük ki. A nominális kapacitást általában a kereslet alapján határozzák meg; ha a terhelés nagy teljes áramot igényel, akkor nagyobb kapacitású transzformátort kell kiválasztani.

• Bemeneti teljesítmény: A bemeneti teljesítmény a bemeneti feszültség és a bemeneti áram szorzata, általában kilowattban (kW) fejezzük ki.

Ezek alapján a szilárdtestű transzformátor kapacitásának kiszámítási képlete a következőképpen fejezhető ki:
Kapacitás (kVA) = Bemeneti feszültség (V) × Bemeneti áram (A) / 1000.

Megjegyzés: A szilárdtestű transzformátorok eltérnek a hagyományos hatalmas transzformátoroktól. A szilárdtestű transzformátor egy konverter és egy transzformátor kombinációja, ami nagyon alkalmas a statikus áramkonverziós alkalmazásokra. Azonban a kiszámítási módszerei eltérnek a hagyományos transzformátorokétól.

Az egyfázisú és háromfázisú transzformátorok kapacitásának kiszámítási módszerei hasonlóak. A következő magyarázat például háromfázisú transzformátor kapacitásának kiszámítását mutatja be. A transzformátor kapacitásának kiszámításának első lépése a terhelés minden fázisának maximális teljesítményének meghatározása (az egyfázisú transzformátorok esetén ez egyszerűen a maximális egyfázisú terhelési teljesítmény).

Függetlenül adjuk össze a terhelés teljesítményét minden fázison (A, B, C). Például, ha az A fázison levő teljes terhelési teljesítmény 10 kW, a B fázison 9 kW, és a C fázison 11 kW, akkor a legnagyobb értéket, azaz 11 kW-t vesszük.

Megjegyzés: Egyfázisú eszközök esetén a teljesítmény egysége a címkéjükön megadott maximális érték. Háromfázisú eszközök esetén osztjuk a teljes teljesítményt 3-mal, hogy megkapjuk a fázisonkénti teljesítményt. Például:
A C fázison levő teljes terhelési teljesítmény = (300W × 10 számítógép) + (2kW × 4 légkondicionáló) = 11 kW.

A transzformátor kapacitásának kiszámításának második lépése a teljes háromfázisú teljesítmény meghatározása. Használjuk a legnagyobb egyfázisú teljesítményt a teljes háromfázisú teljesítmény kiszámításához:
Legnagyobb egyfázisú teljesítmény × 3 = Teljes háromfázisú teljesítmény.

A C fázison levő maximális terhelési teljesítmény, 11 kW alapján:
11 kW × 3 (fázis) = 33 kW. Tehát a teljes háromfázisú teljesítmény 33 kW.

Jelenleg a piaci transzformátorok 90%-ának a teljesítménytényezője csak 0,8. Ezért el kell osztani a teljes teljesítményt 0,8-cal:
33 kW / 0,8 = 41,25 kW (a szükséges transzformátor látszólagos teljesítménye kW-ban).

Az Elektrotechnikai Tervezési Kézikönyv szerint a transzformátor kapacitást a kiszámított terhelés alapján kell kiválasztani. Egyetlen transzformátor általi állandó terhelés esetén a terhelési faktor β általában 85% körül van. Ez a következőképpen fejezhető ki:
β = S / Se
Ahol:
S — Kiszámított terhelési kapacitás (kVA);
Se — Transzformátor kapacitás (kVA);
β — Terhelési faktor (általában 80% és 90% között).

Tehát:
41,25 kW (látszólagos teljesítményigény) / 0,85 = 48,529 kVA (szükséges transzformátor kapacitás).Ezért egy 50 kVA-os transzformátor lenne megfelelő.