I fjor hjalp jeg en fabrikk med å bytte ut en transformator. Fyren som hadde ansvaret sa selvsikkert: "Vår belastning er ikke stor, 200kVA er nok." To måneder senere, på de varmeste dagene av sommeren, var transformatorhuset for varmt til å berøre, og oljetemperaturmåleren presset på 85 graders alarmlinje. Vi sjekket – de hadde stille tilført utstyr gjennom årene, og den faktiske belastningen var allerede godt over transformatorens karakter. Å få en større betydde at den gamle stiftelsen ikke ville fungere, og sivilarbeidet kostet en haug med penger.
Dimensjonering av en transformator høres enkelt ut, men det er det ikke. De fleste ser kun på kapasitet og ignorerer spenning, tap, installasjonstype og det tilhørende hjelpeutstyret. Her er noen ting jeg har lært av å tilbringe tid på stedet.
Karakterisert kapasitet er ikke "større er bedre", men for liten er en katastrofe. Transformatorkapasitet er i kVA, ikke kW. Mange mennesker blander aktiv og reaktiv kraft. En 1000kVA transformator ved 0,9 effektfaktor kan levere 900kW; ved 0,8 effektfaktor, kun 800kW. Før du velger en kapasitet, finn ut den virkelige lasten, og legg til margin. Mål vanligvis for 65 % til 75 % lasting. Under 50 % i lang tid spiser ulastbare tap for mye kraft; over 85 % i lange perioder, overbelastningsmarginen er tynn og sommervarmen kan drepe den. For industrianlegg, legg til 20 % til 30 % for fremtidig utvidelse i løpet av de neste tre til fem årene.
Spenningsklasse avhenger av forsyningssystemet og lastsiden. Vanlige primærspenninger er 10kV, 35kV, 110kV; sekundær er vanligvis 0,4kV (380V/220V). Utenlandske prosjekter bruker noen ganger 13,8kV, 24kV, 33kV. Bekreft alltid det lokale nettets nominelle spenning og frekvens. Kina bruker 50Hz; noen land bruker 60Hz – en transformator kan ikke håndtere begge deler. Sjekk også tappeområdet. Krankoblere uten belastning er vanligvis ±2×2,5 %; trinnkoblere på belastning gir et bredere spekter. Hvis spenningen svinger mye, velg trykkskifte under last.
Tap er tomgangstap og lasttap – det er her de langsiktige kostnadene lever. En billig transformator kan forbrenne mye mer strøm over fem år enn prisforskjellen. Tap uten belastning (kjernetap) avhenger av kjernemateriale og design. Amorfe metallkjerner reduserer tap uten belastning med omtrent 70 % sammenlignet med silisiumstål, men de koster mer. Lasttap (kobbertap) avhenger av viklingsmotstand. Kobberviklinger gir lavere tap enn aluminium, men de er tyngre. Nasjonale standarder driver nå tier-1 og tier-2 effektivitetstransformatorer. De koster mer på forhånd, men strømbesparelsene betaler seg vanligvis tilbake på tre år. Hvis transformatoren går tungt belastet mesteparten av tiden, prioriter lasttap. Hvis den er lett lastet mesteparten av tiden, prioriter tap uten last.
Installasjonstype og miljø dikterer konstruksjonen. Oljesenkede transformatorer (S11, S13, S20 osv.) er billigere, avgir varmen godt og har god overbelastningskapasitet, men de trenger brannbeskyttelse og egner seg for utendørs transformatorstasjoner. Tørrtransformatorer (SCB10, SCB12, SCB14, etc.) er brannsikre og kan gå inn i verksteder eller elektriske rom, men de koster mer og er mer støyende. I kystområder eller kjemiske anlegg med kraftig korrosjon, velg innkapslinger i rustfritt stål eller spesialbelegg. I store høyder (over 1000 m), nedjuster transformatoren med ca. 1-2 % for hver ekstra 1000 m, eller velg en "platåtype"-enhet.
Beskyttelsesanordninger må velges sammen med transformatoren. På primærsiden trenger du utfallende sikringer eller en strømbryter. Dimensjonering av drop-out-sikringer må passe til transformatorkapasiteten og kortslutningsstrømmen. For transformatorer under 100 kVA, velg en sikringskobling som er vurdert til 2–3 ganger fulllaststrømmen; for 100kVA og over, 1,5-2 ganger. For høy sikringsklasse, og en sekundær feil vil ikke sprenge primærsikringen – transformatoren kan brenne opp. For lavt, og innkoblingsstrømmen vil blåse den hver gang du aktiverer. Også på primærsiden trenger du overspenningsavledere for lynbeskyttelse. Velg en metalloksidavleder vurdert for systemets maksimale spenning, og sørg for at jordingsmotstanden er god. På sekundærsiden er en støpt kretsbryter og en overspenningsvern typisk.
Kjølemetode og inntrengningsbeskyttelse avhenger av stedet. For innendørs tørr-type gir tvungen luftkjøling (AF) høyere kortsiktig overbelastningskapasitet. For utendørs oljefylt, er olje-naturlig luft-naturlig (ONAN) vanligvis nok; hvis belastningen er tung, bruk olje-naturlig luftforsynt (ONAF). Inntrengningsbeskyttelse: IP54 for utendørs (støv- og vannstråler), IP20 eller IP30 for innendørs. Kabelinngang/utgang kan være topp, bunn eller side. Bekreft før du bestiller, ellers får du en enhet som ikke kobles til.
Et annet punkt som er lett å gå glipp av: Impedansspenning og kortslutningsmotstand. Impedansspenning (Uk%) påvirker kortslutningsstrømmen og spenningsreguleringen. For distribusjonstransformatorer er Uk% vanligvis 4% eller 6%. Hvis systemets kortslutningskapasitet er høy, velg en høyimpedanstransformator for å begrense feilstrømmen – ellers kan nedstrøms bryterutstyr ikke bryte den. Før levering må du bekrefte at dynamiske og termiske motstandsklassifiseringer (toppmotstandsstrøm og korttidsmotstandsstrøm) oppfyller systemkravene.
Informasjon om navneskilt og erstatningsproblemer. Når du skal bytte ut en gammel transformator, er det verste å kjøpe en som ikke passer. Mål bunnboltens senter-til-senter-avstand, posisjonen og høyden til de primære/sekundære foringene og de totale dimensjonene. Send alle numrene til produsenten og kontroller at det vil være en direkte erstatning. Ellers vil du modifisere fundamentet til store kostnader. Sjekk også de gamle utfallssikringene og overspenningsavlederne på transformatoren – de må kanskje skiftes ut samtidig. Best å velge matchende produkter fra samme merke, så dimensjonene stemmer overens.
Så her er takeaway: dimensjonering av en transformator handler ikke bare om å velge et kVA-tall. Spenning, tap, installasjonstype og de tilhørende utfallssikringene og overspenningsavlederne – hvis noen av disse er av, vil problemer følge. Samle nettstedets rutenettparametere, lastprofil, miljø, budsjett og forventet levetid, og send deretter dataene til en profesjonell produsent for tilbud og sammenligning. Slik får du den rette.