Як правильно обчислити потужність твердотільного трансформатора

Потужність трансформатора вказує на відображену потужність на основному з’єднанні трансформатора, а потужність, вказана на шильдик трансформатора, є номінальною потужністю. При експлуатації електропередавальних трансформаторів можуть виникнути випадки недообкладення через надмірну потужність, а також випадки перевантаження або роботи при перевищенні струму, що призводить до перегріву обладнання і навіть його вигоріння. Ці неправильні підходи до підбору потужності безпосередньо впливають на надійність та економічність забезпечення електроенергією в електричних системах. Тому визначення правильного розміру потужності трансформатора є ключовим для забезпечення надійної та економічної роботи електромереж.

При розрахунку потужності твердотільних трансформаторів необхідно врахувати наступні фактори:

• Вхідне напруга: Вхідне напруга — це значення напруги, яке підводиться до трансформатора. Твердотільні трансформатори зазвичай мають визначений діапазон вхідного напруга (наприклад, 220V ~ 460V), і відповідний трансформатор повинен бути вибрано з урахуванням цього діапазону.

• Вихідне напруга: Вихідне напруга — це значення напруги, яке виділяється трансформатором. Твердотільні трансформатори також мають визначений діапазон вихідного напруга (наприклад, 80VAC ~ 480VAC), який повинен бути врахований при виборі відповідного трансформатора.

• Номінальна потужність: Номінальна потужність вказує на максимальну навантаження, яку може обробити трансформатор, зазвичай виражається в кіловольт-амперах (кВА). Номінальна потужність зазвичай визначається на основі потреб; якщо навантаження потребує великої загальної сили струму, повинен бути вибрано трансформатор з більшою потужністю.

• Вхідна потужність: Вхідна потужність дорівнює вхідному напругу помноженому на вхідний струм, зазвичай виражається в кіловатах (кВт).

Таким чином, враховуючи ці фактори, формула розрахунку потужності твердотільного трансформатора може бути виражена як:
Потужність (кВА) = Вхідне напруга (В) × Вхідний струм (А) / 1000.

Примітка: Твердотільні трансформатори відрізняються від традиційних електропередавальних трансформаторів. Твердотільний трансформатор — це комбінація конвертера та трансформатора, що робить його високопридатним для застосувань статичної передачі енергії. Проте його методи розрахунку відрізняються від методів розрахунку традиційних трансформаторів.

Методи розрахунку потужності однофазних та трифазних трансформаторів подібні. Нижче приведено пояснення на прикладі розрахунку потужності трифазного трансформатора. Першим кроком у розрахунку потужності трансформатора є визначення максимальної потужності кожного фази навантаження (для однофазних трансформаторів це просто максимальна потужність однофазного навантаження).

Сумуйте потужність навантаження окремо для кожної фази (A, B і C). Наприклад, якщо загальна потужність навантаження на фазі A становить 10 кВт, на фазі B — 9 кВт, а на фазі C — 11 кВт, береться максимальне значення, яке становить 11 кВт.

Примітка: Для однофазних пристроїв потужність на одиницю візьміть як максимальне значення, вказане на шильдик пристрою. Для трифазного обладнання загальну потужність поділіть на 3, щоб отримати потужність на фазу. Наприклад:
Загальна потужність навантаження на фазі C = (300Вт × 10 комп'ютерів) + (2кВт × 4 кондиціонери) = 11 кВт.

Другий крок у розрахунку потужності трансформатора — це визначення загальної трифазної потужності. Використовуйте максимальну однофазну потужність для розрахунку загальної трифазної потужності:
Максимальна однофазна потужність × 3 = Загальна трифазна потужність.

Використовуючи максимальну потужність навантаження на фазі C, яка становить 11 кВт:
11 кВт × 3 (фази) = 33 кВт. Таким чином, загальна трифазна потужність становить 33 кВт.

Наразі понад 90% трансформаторів, доступних на ринку, мають коефіцієнт ефективності лише 0,8. Тому загальну потужність необхідно поділити на 0,8:
33 кВт / 0,8 = 41,25 кВт (необхідна очевидна потужність трансформатора в кВт).

Згідно з Руководством з проектування електроенергетики, потужність трансформатора повинна бути вибрана на основі розрахованого навантаження. Для одного трансформатора, який забезпечує стабільне навантаження, коефіцієнт навантаження β зазвичай приймається близько 85%. Це виражається як:
β = S / Se
де:
S — Розрахована потужність навантаження (кВА);
Se — Потужність трансформатора (кВА);
β — Коефіцієнт навантаження (зазвичай 80% до 90%).

Таким чином:
41,25 кВт (потужність очевидного вимоги) / 0,85 = 48,529 кВА (необхідна потужність трансформатора).Тому 50 кВА трансформатор буде відповідним.