Hoe Solid-State Transformer Capaciteit Correct Berekenen

De transformatorkapaciteit verwijst naar de schijnbare vermogen op de hoofdaansluiting van de transformer, en de op het naamplaatje aangegeven capaciteit is de nominale capaciteit. Tijdens de werking van elektriciteitsversterkers kunnen er gevallen van onderbelasting optreden door te grote capaciteit, evenals gevallen van overbelasting of stroomoverlast die leiden tot verhitting van de apparatuur en zelfs tot brand. Deze onjuiste capaciteitsafstemmingen beïnvloeden direct de betrouwbaarheid en economie van de stroomvoorziening in elektrische systemen. Daarom is het bepalen van de juiste transformatorkapaciteit cruciaal voor een betrouwbare en economische werking van het elektriciteitsnet.

Bij het berekenen van de capaciteit voor vaste toestandstransformators moeten de volgende factoren worden meegenomen:

• Ingangsspanning: De ingangsspanning verwijst naar de spanning die aan de transformer wordt aangeboden. Vaste toestandstransformators hebben meestal een gespecificeerde ingangsspanningsbereik (bijvoorbeeld 220V ~ 460V), en een geschikte transformer moet worden geselecteerd op basis van dit bereik.

• Uitgangsspanning: De uitgangsspanning verwijst naar de spanning die door de transformer wordt afgeleverd. Vaste toestandstransformators hebben ook een gedefinieerd uitgangsspanningsbereik (bijvoorbeeld 80VAC ~ 480VAC), dat moet worden meegewogen bij de selectie van een geschikte transformer.

• Nominale Capaciteit: De nominale capaciteit geeft de maximale belastingscapaciteit aan die de transformer kan hanteren, meestal uitgedrukt in kilovoltampère (kVA). De nominale capaciteit wordt doorgaans gebaseerd op de vraag; indien de belasting een grote totale stroom vereist, moet een transformer met grotere capaciteit worden gekozen.

• Ingangsspanningsvermogen: Het ingangsspanningsvermogen is gelijk aan de ingangsspanning vermenigvuldigd met de ingangsstrom, meestal uitgedrukt in kilowatt (kW).

Daarom kan de formule voor de capaciteitsberekening van een vaste toestandstransformer als volgt worden weergegeven:
Kapaciteit (kVA) = Ingangsspanning (V) × Ingangsstrom (A) / 1000.

Let op: Vaste toestandstransformators verschillen van traditionele elektriciteitsversterkers. Een vaste toestandstransformer is een combinatie van een omvormer en een transformer, waardoor het zeer geschikt is voor statische energieomzettingstoepassingen. Echter, de berekeningsmethoden ervan verschillen van die van conventionele transformators.

De methoden voor capaciteitsberekening van eenfasige en driefasige transformators zijn vergelijkbaar. De volgende uitleg gebruikt de capaciteitsberekening van een driefasige transformer als voorbeeld. De eerste stap in de capaciteitsberekening van de transformer is het bepalen van het maximale vermogen per fase van de belasting (voor eenfasige transformators is dit gewoon het maximale eenfasige belastingsvermogen).

Tel het belastingsvermogen onafhankelijk voor elke fase (A, B en C) op. Bijvoorbeeld, als het totale belastingsvermogen op fase A 10 kW is, op fase B 9 kW en op fase C 11 kW, neem dan de maximale waarde, wat 11 kW is.

Let op: Voor eenfasige apparaten wordt de vermogen per eenheid genomen als de maximale waarde op het apparaatnaamplaatje. Voor driefasige apparatuur wordt het totale vermogen gedeeld door 3 om het vermogen per fase te verkrijgen. Bijvoorbeeld:
Totale belastingsvermogen op fase C = (300W × 10 computers) + (2kW × 4 airconditioners) = 11 kW.

De tweede stap in de capaciteitsberekening van de transformer is het bepalen van het totale driefasige vermogen. Gebruik het maximale eenfasige vermogen om het totale driefasige vermogen te berekenen:
Maximaal eenfasig vermogen × 3 = Totale driefasige vermogen.

Gebruikmakend van het maximale belastingsvermogen van fase C van 11 kW:
11 kW × 3 (fasen) = 33 kW. Dus, het totale driefasige vermogen is 33 kW.

Momenteel hebben meer dan 90% van de op de markt beschikbare transformators slechts een cosinus phi van 0.8. Daarom moet het totale vermogen worden gedeeld door 0.8:
33 kW / 0.8 = 41.25 kW (vereist vermogen van de transformer in kVA).

Volgens het Handboek Elektrische Installaties moet de transformatorkapaciteit worden geselecteerd op basis van de berekende belasting. Voor één transformer die een stabiele belasting voedt, wordt de belastingsfactor β meestal rond 85% genomen. Dit wordt uitgedrukt als:
β = S / Se
Waar:
S — Berekende belastingscapaciteit (kVA);
Se — Transformatorkapaciteit (kVA);
β — Belastingsfactor (typisch 80% tot 90%).

Dus:
41.25 kW (schijnbaar vermogen vereist) / 0.85 = 48.529 kVA (vereiste transformatorkapaciteit).Daarom zou een 50 kVA transformer geschikt zijn.