고체 변압기 용량을 올바르게 계산하는 방법

변압기 용량은 변압기의 주 탭 위치에서의 표시 전력이며, 변압기 명판에 표시된 용량은 정격 용량입니다. 전력 변압기 운전 과정에서 과도한 용량으로 인해 부하가 적어지는 경우와 과부하 또는 과전류 운전으로 인해 장비가 과열되거나 심지어 화재가 발생하는 경우가 있습니다. 이러한 부적절한 용량 매칭 방법은 전기 시스템의 공급 신뢰성과 경제성을 직접적으로 영향을 미칩니다. 따라서 적절한 변압기 용량을 결정하는 것은 신뢰성 있고 경제적인 전력 시스템 운전을 보장하는 데 중요합니다.

고체 상태 변압기의 용량 계산에는 다음 요소들을 고려해야 합니다:

• 입력 전압: 입력 전압은 변압기에 공급되는 전압 값을 의미합니다. 고체 상태 변압기는 일반적으로 특정 입력 전압 범위(예: 220V ~ 460V)를 가지고 있으며, 이 범위에 따라 적절한 변압기를 선택해야 합니다.

• 출력 전압: 출력 전압은 변압기가 제공하는 전압 값을 의미합니다. 고체 상태 변압기도 정의된 출력 전압 범위(예: 80VAC ~ 480VAC)를 가지고 있으며, 적절한 변압기를 선택할 때 이를 고려해야 합니다.

• 정격 용량: 정격 용량은 변압기가 처리할 수 있는 최대 부하 용량을 나타내며, 일반적으로 킬로볼트암페어(kVA)로 표현됩니다. 정격 용량은 일반적으로 요구 사항에 따라 결정되며, 부하가 큰 총 전류를 필요로 하는 경우 더 큰 용량의 변압기를 선택해야 합니다.

• 입력 전력: 입력 전력은 입력 전압과 입력 전류의 곱으로, 일반적으로 킬로와트(kW)로 표현됩니다.

따라서 이러한 요소들을 고려하면 고체 상태 변압기의 용량 계산 공식은 다음과 같이 표현할 수 있습니다:
용량 (kVA) = 입력 전압 (V) × 입력 전류 (A) / 1000.

참고: 고체 상태 변압기는 전통적인 전력 변압기와 다릅니다. 고체 상태 변압기는 컨버터와 변압기의 조합으로, 정적 전력 변환 응용 분야에 매우 적합하지만, 그 계산 방법은 일반적인 변압기와 다릅니다.

단상 및 삼상 변압기의 용량 계산 방법은 유사합니다. 다음 설명은 삼상 변압기 용량 계산을 예로 들어 설명합니다. 변압기 용량 계산의 첫 번째 단계는 부하의 각 상별 최대 전력을 결정하는 것입니다(단상 변압기의 경우, 단순히 최대 단상 부하 전력입니다).

각 상(A, B, C) 별로 독립적으로 부하 전력을 합산합니다. 예를 들어, A 상의 총 부하 전력이 10 kW, B 상이 9 kW, C 상이 11 kW인 경우, 최대 값인 11 kW를 취합니다.

참고: 단상 장치의 경우, 장치 명판에 표시된 최대 값을 각 단위 전력으로 취합니다. 삼상 장비의 경우, 총 전력을 3으로 나누어 각 상의 전력을 얻습니다. 예를 들어:
C 상의 총 부하 전력 = (300W × 10 대 컴퓨터) + (2kW × 4 대 에어컨) = 11 kW.

변압기 용량 계산의 두 번째 단계는 총 삼상 전력을 결정하는 것입니다. 최대 단상 전력을 사용하여 총 삼상 전력을 계산합니다:
최대 단상 전력 × 3 = 총 삼상 전력.

C 상의 최대 부하 전력 11 kW를 사용하여:
11 kW × 3 (상) = 33 kW. 따라서 총 삼상 전력은 33 kW입니다.

현재 시장에서 판매되는 변압기의 90% 이상이 전력 인자 0.8을 가지므로, 총 전력을 0.8로 나누어야 합니다:
33 kW / 0.8 = 41.25 kW (필요한 변압기 표시 전력, kW).

전기 공학 설계 매뉴얼에 따르면, 변압기 용량은 계산된 부하에 따라 선택되어야 합니다. 하나의 변압기가 안정적인 부하를 공급하는 경우, 부하 인자 β는 일반적으로 약 85%로 취합니다. 이는 다음과 같이 표현됩니다:
β = S / Se
여기서:
S — 계산된 부하 용량 (kVA);
Se — 변압기 용량 (kVA);
β — 부하 인자 (일반적으로 80% ~ 90%).

따라서:
41.25 kW (표시 전력 요구사항) / 0.85 = 48.529 kVA (필요한 변압기 용량).따라서 50 kVA 변압기가 적합합니다.