Prošle godine sam pomogao fabrici da zameni transformator. Odgovorni je samouvjereno rekao: "Naše opterećenje nije veliko, dovoljno je 200kVA." Dva mjeseca kasnije, u najtoplijim danima ljeta, kućište transformatora je bilo prevruće da bi ga se dodirnulo, a mjerač temperature ulja je gurao liniju alarma od 85 stepeni. Provjerili smo – tiho su dodavali opremu tokom godina, a stvarno opterećenje je već bilo znatno iznad nominalne vrijednosti transformatora. Dobivanje većeg značilo je da stari temelj neće raditi, a građevinski radovi koštaju hrpu novca.
Određivanje veličine transformatora zvuči jednostavno, ali nije. Većina ljudi gleda samo na kapacitet i zanemaruje napon, gubitke, vrstu instalacije i odgovarajući pomoćni zupčanik. Evo nekoliko stvari koje sam naučio provodeći vrijeme na lokaciji.
Nazivni kapacitet nije "veći je bolji", ali premali je katastrofa. Kapacitet transformatora je u kVA, a ne kW. Mnogi ljudi miješaju aktivnu i reaktivnu snagu. Transformator od 1000kVA sa faktorom snage 0,9 može isporučiti 900kW; sa faktorom snage 0,8, samo 800kW. Prije odabira kapaciteta, izračunajte stvarno opterećenje, a zatim dodajte marginu. Obično ciljajte na 65% do 75% opterećenja. Ispod 50% tokom dužeg vremena gubici u praznom hodu pojedu previše energije; iznad 85% za duge periode, margina preopterećenja je tanka i ljetne vrućine mogu je ubiti. Za industrijska postrojenja, dodajte 20% do 30% za buduće proširenje u narednih tri do pet godina.
Klasa napona zavisi od sistema napajanja i strane opterećenja. Uobičajeni primarni naponi su 10kV, 35kV, 110kV; sekundarno je obično 0,4kV (380V/220V). Strani projekti ponekad koriste 13,8kV, 24kV, 33kV. Uvijek potvrdite nazivni napon i frekvenciju lokalne mreže. Kina koristi 50Hz; neke zemlje koriste 60Hz – transformator ne može podnijeti oboje. Također provjerite domet točenja. Izmjenjivači slavina bez opterećenja su tipično ±2×2,5%; izmjenjivači slavina pod opterećenjem daju širi raspon. Ako napon jako varira, odaberite promjenu slavine pod opterećenjem.
Gubici su gubitak u praznom hodu i gubitak opterećenja – ovdje živi dugoročni trošak. Jeftin transformator mogao bi sagorjeti mnogo više električne energije tokom pet godina od razlike u cijeni. Gubitak bez opterećenja (gubitak jezgre) ovisi o materijalu i dizajnu jezgre. Amorfna metalna jezgra smanjuju gubitak bez opterećenja za oko 70% u poređenju sa silicijumskim čelikom, ali koštaju više. Gubitak opterećenja (gubitak bakra) zavisi od otpora namotaja. Bakarni namotaji daju manje gubitke od aluminijumskih, ali su teži. Nacionalni standardi sada potiču transformatore efikasnosti Tier-1 i Tier-2. Unaprijed koštaju više, ali se uštede električne energije obično vrate za tri godine. Ako transformator radi pod velikim opterećenjem većinu vremena, dajte prioritet gubitku opterećenja. Ako je većinu vremena slabo opterećen, dajte prioritet gubitku bez opterećenja.
Vrsta instalacije i okruženje diktiraju konstrukciju. Uljni transformatori (S11, S13, S20, itd.) su jeftiniji, dobro propuštaju toplinu i imaju dobar kapacitet preopterećenja, ali im je potrebna zaštita od požara i pogodni su za vanjske trafostanice. Transformatori suvog tipa (SCB10, SCB12, SCB14, itd.) su vatrootporni i mogu ući u radionice ili električne prostorije, ali koštaju više i bučniji su. U obalnim područjima ili kemijskim postrojenjima s jakom korozijom, odaberite kućišta od nehrđajućeg čelika ili posebne premaze. Na velikim visinama (iznad 1000 m), smanjite snagu transformatora za oko 1-2% za svakih dodatnih 1000 m ili odaberite jedinicu tipa "plato".
Zaštitni uređaji moraju biti odabrani zajedno sa transformatorom. Na primarnoj strani, potrebni su vam osigurači ili prekidač. Dimenzioniranje ispadnih osigurača mora odgovarati kapacitetu transformatora i struji kratkog spoja. Za transformatore ispod 100 kVA, odaberite uložak osigurača koji je 2-3 puta veći od struje punog opterećenja; za 100kVA i više, 1,5-2 puta. Previsoka snaga osigurača, a sekundarni kvar neće pregorjeti primarni osigurač – transformator može izgorjeti. Preniska, i udarna struja će je eksplodirati svaki put kada uključite energiju. Također na primarnoj strani, potrebni su vam odvodniki prenapona za zaštitu od groma. Odaberite metal-oksidni odvodnik koji je ocijenjen za maksimalni napon sistema i provjerite je li otpor uzemljenja dobar. Na sekundarnoj strani, tipični su osigurač u livenom kućištu i zaštita od prenapona.
Način hlađenja i zaštita od ulaska zavise od lokacije. Za zatvoreni suhi tip, prisilno hlađenje zraka (AF) daje veći kratkoročni kapacitet preopterećenja. Za vanjsku upotrebu napunjeno uljem, obično je dovoljno ulje-prirodni zrak-prirodno (ONAN); ako je opterećenje veliko, koristite zračno prinudno ulje (ONAF). Zaštita od ulaska: IP54 za vanjsku upotrebu (mlaznice prašine i vode), IP20 ili IP30 za unutrašnju prostoriju. Ulaz/izlaz kabla može biti gornji, donji ili bočni. Potvrdite prije naručivanja ili ćete dobiti jedinicu koja se ne povezuje.
Još jedna tačka koju je lako propustiti: napon impedancije i sposobnost otpornosti na kratki spoj. Napon impedancije (Uk%) utiče na struju kratkog spoja i regulaciju napona. Za distributivne transformatore, Uk% je obično 4% ili 6%. Ako je kapacitet kratkog spoja sistema visok, odaberite transformator visoke impedancije da biste ograničili struju kvara – u suprotnom razvodni uređaji koji se nalaze u nastavku možda neće moći da ga razbiju. Prije isporuke, potvrdite da ocjene dinamičke i termalne otpornosti (vršna otporna struja i kratkotrajna otporna struja) ispunjavaju zahtjeve sistema.
Informacije o natpisnoj pločici i problemi zamjene. Prilikom zamjene starog transformatora, najgore je kupiti onaj koji ne odgovara. Izmjerite razmak od centra do centra osnovnog vijka, položaj i visinu primarnih/sekundarnih čahura i ukupne dimenzije. Pošaljite sve brojeve proizvođaču i provjerite da li će to biti direktna zamjena. U suprotnom ćete modificirati temelj uz veliku cijenu. Također provjerite stare ispadne osigurače i odvodnike prenapona na transformatoru – možda će ih trebati zamijeniti u isto vrijeme. Najbolje je odabrati odgovarajuće proizvode iste marke, tako da se dimenzije slažu.
Dakle, ovo je zaključak: dimenzioniranje transformatora nije samo odabir kVA broja. Napon, gubici, tip instalacije i odgovarajući ispadni osigurači i odvodniki prenapona – ako je bilo koji od ovih isključen, uslijedit će problemi. Prikupite mrežne parametre stranice, profil opterećenja, okruženje, budžet i očekivani vijek trajanja, a zatim predajte podatke profesionalnom proizvođaču za ponude i poređenje. Tako ćete dobiti pravu.