Kako tačno izračunati kapacitet čvrstog stanja transformatora

Kapacitet transformatora odnosi se na apstraktnu snagu na glavnoj poziciji transformatora, a kapacitet naveden na oznaci transformatora predstavlja nominalni kapacitet. U radu električnih transformatora postoje slučajevi preopterećenja zbog prevelikog kapaciteta, kao i situacije preopterećenja ili prekoračenja struje koje dovode do pregrejanja opreme čak i do njene izgorijevanja. Ove nepravilne prakse usklađivanja kapaciteta direktno utiču na pouzdanost i ekonomiju snabdijevanja električnom energijom u električnim sistemima. Zbog toga je određivanje odgovarajućeg kapaciteta transformatora ključno za osiguranje pouzdanog i ekonomičnog rada sistema snabdevanja električnom energijom.

Prilikom izračunavanja kapaciteta čvrstotokovih transformatora moraju se uzeti u obzir sledeći faktori:

• Ulazna naponska razlika: Ulazna naponska razlika odnosi se na vrednost napona koji se dostavlja transformatoru. Čvrstotoki transformatori obično imaju određeni opseg ulaznih naponskih razlika (npr. 220V ~ 460V), i na osnovu ovog opsega treba izabrati odgovarajući transformator.

• Izlazna naponska razlika: Izlazna naponska razlika odnosi se na vrednost napona koju isporučuje transformator. Čvrstotoki transformatori takođe imaju definisan opseg izlaznih naponskih razlika (npr. 80VAC ~ 480VAC), što mora biti uzeto u obzir prilikom izbora odgovarajućeg transformatora.

• Nominalni kapacitet: Nominalni kapacitet označava maksimalnu opterećenju koju transformator može podneti, obično izraženu u kilovoltamperima (kVA). Nominalni kapacitet se obično određuje na osnovu potrebe; ako opterećenje zahteva veliku ukupnu struju, mora se izabrati transformator sa većim kapacitetom.

• Ulazna snaga: Ulazna snaga jednaka je ulaznoj naponskoj razlici pomnoženoj sa ulaznom strujom, obično izraženoj u kilovatima (kW).

Stoga, uzimajući u obzir ove faktore, formula za izračunavanje kapaciteta čvrstotokovog transformatora može se izraziti kao:
Kapacitet (kVA) = Ulazna naponska razlika (V) × Ulazna struja (A) / 1000.

Napomena: Čvrstotoki transformatori se razlikuju od tradicionalnih transformatora snage. Čvrstotoki transformatori su kombinacija pretvarača i transformatora, što ih čini vrlo pogodnim za primene statičke pretvorbe snage. Međutim, njihove metode izračunavanja se razlikuju od onih konvencionalnih transformatora.

Metode izračunavanja kapaciteta jednofaznih i trofaznih transformatora su slične. Sledeće objašnjenje koristi izračunavanje kapaciteta trofaznog transformatora kao primer. Prvi korak u izračunavanju kapaciteta transformatora jeste određivanje maksimalne snage po fazi opterećenja (za jednofazne transformatore, to je samo maksimalna snaga jedne faze).

Zbrojite snagu opterećenja nezavisno za svaku fazu (A, B i C). Na primer, ako je ukupna snaga opterećenja na fazi A 10 kW, na fazi B 9 kW, a na fazi C 11 kW, uzmite maksimalnu vrednost, koja je 11 kW.

Napomena: Za jednofazne uređaje, snaga po jedinici uzima se kao maksimalna vrednost navedena na oznaci uređaja. Za trofaznu opremu, podelite ukupnu snagu sa 3 da biste dobili snagu po fazi. Na primer:
Ukupna snaga opterećenja na fazi C = (300W × 10 računara) + (2kW × 4 klimaure) = 11 kW.

Drugi korak u izračunavanju kapaciteta transformatora jeste određivanje ukupne trofazne snage. Koristite maksimalnu snagu jedne faze da biste izračunali ukupnu trofaznu snagu:
Maksimalna snaga jedne faze × 3 = Ukupna trofazna snaga.

Koristeći maksimalnu snagu opterećenja na fazi C od 11 kW:
11 kW × 3 (faze) = 33 kW. Tako, ukupna trofazna snaga iznosi 33 kW.

Trenutno, preko 90% transformatora dostupnih na tržištu ima faktor snage od samo 0.8. Stoga, ukupna snaga mora biti podeljena sa 0.8:
33 kW / 0.8 = 41.25 kW (potrebna apstraktna snaga transformatora u kW).

Prema Rukovodiču za dizajn električnih inženjerskih sistema, kapacitet transformatora treba birati na osnovu izračunate snage opterećenja. Za jedan transformator koji snabdeva stalno opterećenje, faktor opterećenja β obično se uzima oko 85%. To se izražava kao:
β = S / Se
Gdje:
S — Izračunata snaga opterećenja (kVA);
Se — Kapacitet transformatora (kVA);
β — Faktor opterećenja (obično 80% do 90%).

Stoga:
41.25 kW (potrebna apstraktna snaga) / 0.85 = 48.529 kVA (potreban kapacitet transformatora).Stoga, 50 kVA transformator bi bio prikladan.