Как правильно рассчитать мощность твердотельного трансформатора

Емкость трансформатора относится к видимой мощности на основной точке подключения трансформатора, а емкость, указанная на табличке трансформатора, является номинальной емкостью. В процессе эксплуатации силовых трансформаторов встречаются случаи недогрузки из-за избыточной емкости, а также случаи перегрузки или работы при повышенном токе, что приводит к перегреву оборудования и даже его выходу из строя. Эти неправильные методы подбора емкости напрямую влияют на надежность и экономичность электроснабжения в электрических системах. Поэтому определение подходящей емкости трансформатора имеет решающее значение для обеспечения надежной и экономичной работы системы электроснабжения.

При расчете емкости твердотельных трансформаторов необходимо учитывать следующие факторы:

• Напряжение питания: Напряжение питания — это значение напряжения, подаваемого на трансформатор. Твердотельные трансформаторы обычно имеют заданный диапазон входного напряжения (например, 220В ~ 460В), и на основе этого диапазона следует выбирать подходящий трансформатор.

• Выходное напряжение: Выходное напряжение — это значение напряжения, выдаваемое трансформатором. Твердотельные трансформаторы также имеют заданный диапазон выходного напряжения (например, 80В переменного тока ~ 480В переменного тока), который должен учитываться при выборе подходящего трансформатора.

• Номинальная емкость: Номинальная емкость указывает максимальную нагрузочную емкость, которую может обрабатывать трансформатор, обычно выражается в киловольт-амперах (кВА). Номинальная емкость обычно определяется на основе потребности; если нагрузка требует большой общей ток, необходимо выбрать трансформатор с большей емкостью.

• Мощность питания: Мощность питания равна входному напряжению, умноженному на входной ток, обычно выражается в киловаттах (кВт).

Следовательно, учитывая эти факторы, формула расчета емкости твердотельного трансформатора может быть выражена как:
Емкость (кВА) = Напряжение питания (В) × Входной ток (А) / 1000.

Примечание: Твердотельные трансформаторы отличаются от традиционных силовых трансформаторов. Твердотельный трансформатор представляет собой комбинацию преобразователя и трансформатора, что делает его очень подходящим для статических приложений преобразования мощности. Однако его методы расчета отличаются от методов обычных трансформаторов.

Методы расчета емкости однофазных и трехфазных трансформаторов похожи. В следующем объяснении используется пример расчета емкости трехфазного трансформатора. Первым шагом в расчете емкости трансформатора является определение максимальной мощности на фазу нагрузки (для однофазных трансформаторов это просто максимальная мощность однофазной нагрузки).

Отдельно суммируйте мощность нагрузки для каждой фазы (A, B и C). Например, если общая мощность нагрузки на фазе A составляет 10 кВт, на фазе B — 9 кВт, а на фазе C — 11 кВт, возьмите максимальное значение, которое составляет 11 кВт.

Примечание: Для однофазных устройств за единицу принимается максимальное значение, указанное на табличке устройства. Для трехфазного оборудования общую мощность делят на 3, чтобы получить мощность на фазу. Например:
Общая мощность нагрузки на фазе C = (300Вт × 10 компьютеров) + (2кВт × 4 кондиционера) = 11 кВт.

Вторым шагом в расчете емкости трансформатора является определение общей трехфазной мощности. Используйте максимальную однофазную мощность для расчета общей трехфазной мощности:
Максимальная однофазная мощность × 3 = Общая трехфазная мощность.

Используя максимальную мощность нагрузки на фазе C, равную 11 кВт:
11 кВт × 3 (фазы) = 33 кВт. Таким образом, общая трехфазная мощность составляет 33 кВт.

В настоящее время более 90% трансформаторов, доступных на рынке, имеют коэффициент мощности только 0,8. Поэтому общую мощность необходимо разделить на 0,8:
33 кВт / 0,8 = 41,25 кВт (необходимая видимая мощность трансформатора в кВт).

Согласно Руководству по проектированию электрооборудования, емкость трансформатора должна выбираться на основе рассчитанной нагрузки. Для одного трансформатора, питающего постоянную нагрузку, коэффициент загрузки β обычно принимается около 85%. Это выражается следующим образом:
β = S / Se
Где:
S — Рассчитанная нагрузочная емкость (кВА);
Se — Емкость трансформатора (кВА);
β — Коэффициент загрузки (обычно 80% до 90%).

Таким образом:
41,25 кВт (требуемая видимая мощность) / 0,85 = 48,529 кВА (необходимая емкость трансформатора).Следовательно, подходит трансформатор мощностью 50 кВА.