Sidste år hjalp jeg en fabrik med at udskifte en transformer. Den ansvarlige fyr sagde selvsikkert: "Vores belastning er ikke stor, 200kVA er nok." To måneder senere, på de varmeste dage om sommeren, var transformatorhuset for varmt til at røre ved, og olietemperaturmåleren skubbede 85 graders alarmlinje. Vi tjekkede – de havde stille og roligt tilføjet udstyr gennem årene, og den faktiske belastning var allerede et godt stykke over transformatorens rating. At få en større betød, at den gamle fond ikke ville fungere, og det civile arbejde kostede en bunke penge.
Dimensionering af en transformer lyder simpelt, men det er det ikke. De fleste mennesker ser kun på kapacitet og ignorerer spænding, tab, installationstype og det matchende hjælpegear. Her er et par ting, jeg har lært af at tilbringe tid på stedet.
Den nominelle kapacitet er ikke "større er bedre", men for lille er en katastrofe. Transformerkapacitet er i kVA, ikke kW. Mange mennesker blander aktiv og reaktiv kraft. En 1000kVA transformer ved 0,9 effektfaktor kan levere 900kW; ved 0,8 effektfaktor, kun 800kW. Før du vælger en kapacitet, skal du finde ud af den reelle belastning og derefter tilføje margen. Sigt typisk efter 65 % til 75 % belastning. Under 50 % i lang tid spiser tab uden belastning for meget strøm; over 85 % i lange perioder, overbelastningsmarginen er tynd, og sommervarmen kan dræbe den. For industrianlæg skal du tilføje 20% til 30% for fremtidig udvidelse over de næste tre til fem år.
Spændingsklasse afhænger af forsyningssystemet og belastningssiden. Almindelige primære spændinger er 10kV, 35kV, 110kV; sekundær er normalt 0,4kV (380V/220V). Udenlandske projekter bruger nogle gange 13,8 kV, 24 kV, 33 kV. Bekræft altid det lokale nets nominelle spænding og frekvens. Kina bruger 50Hz; nogle lande bruger 60Hz – en transformer kan ikke klare begge dele. Tjek også tappeområdet. Aflastede trinkoblere er typisk ±2×2,5 %; trinkoblere på belastning giver et bredere sortiment. Hvis spændingen svinger meget, skal du vælge tapskift under belastning.
Tab er tomgangstab og lasttab – det er her, de langsigtede omkostninger lever. En billig transformer forbrænder måske meget mere strøm over fem år end prisforskellen. Tomgangstab (kernetab) afhænger af kernemateriale og design. Amorfe metalkerner reducerer tabet uden belastning med omkring 70 % sammenlignet med siliciumstål, men de koster mere. Belastningstab (kobbertab) afhænger af viklingsmodstand. Kobberviklinger giver mindre tab end aluminium, men de er tungere. Nationale standarder skubber nu Tier-1 og Tier-2 effektivitetstransformere. De koster mere på forhånd, men elbesparelserne betaler sig normalt tilbage på tre år. Hvis transformeren kører tungt belastet det meste af tiden, skal belastningstab prioriteres. Hvis den er let belastet det meste af tiden, skal du prioritere tab uden belastning.
Installationstype og miljø dikterer konstruktionen. Olie-nedsænkede transformere (S11, S13, S20 osv.) er billigere, afgiver varme godt og har god overbelastningskapacitet, men de har brug for brandbeskyttelse og er velegnede til udendørs transformerstationer. Transformatorer af tør type (SCB10, SCB12, SCB14 osv.) er brandsikre og kan gå ind i værksteder eller elektriske rum, men de koster mere og er mere støjende. I kystnære områder eller kemiske anlæg med kraftig korrosion skal du vælge rustfri stålindkapsling eller specielle belægninger. I store højder (over 1000 m) skal du nedsætte transformeren med ca. 1-2 % for hver ekstra 1000 m, eller vælge en enhed af "plateautype".
Beskyttelsesanordninger skal vælges sammen med transformeren. På den primære side har du brug for udfaldssikringer eller en afbryder. Dimensionering af drop-out sikringer skal matche transformatorkapaciteten og kortslutningsstrømmen. For transformere under 100 kVA skal du vælge en sikringsforbindelse, der er normeret til 2-3 gange fuldlaststrømmen; for 100kVA og derover, 1,5-2 gange. For høj sikringsværdi, og en sekundær fejl sprænger ikke den primære sikring – transformeren kan brænde op. For lav, og startstrømmen vil blæse den hver gang du aktiverer. Også på den primære side har du brug for overspændingsafledere til lynbeskyttelse. Vælg en metaloxidafleder, der er klassificeret til systemets maksimale spænding, og sørg for, at jordingsmodstanden er god. På den sekundære side er en støbt kasseafbryder og en overspændingsbeskytter typiske.
Kølemetode og indtrængningsbeskyttelse afhænger af stedet. For indendørs tør-type giver tvungen luftkøling (AF) højere kortvarig overbelastningskapacitet. For udendørs oliefyldt er olie-naturlig luft-naturlig (ONAN) normalt nok; hvis belastningen er tung, skal du bruge olie-naturlig luftforstærket (ONAF). Indtrængningsbeskyttelse: IP54 til udendørs (støv- og vandstråler), IP20 eller IP30 til indendørs. Kabelindgang/udgang kan være top, bund eller side. Bekræft før bestilling, ellers får du en enhed, der ikke forbinder.
Endnu et punkt, der er let at gå glip af: Impedansspænding og kortslutningsmodstand. Impedansspænding (Uk%) påvirker kortslutningsstrømmen og spændingsreguleringen. For distributionstransformatorer er Uk% normalt 4% eller 6%. Hvis systemets kortslutningskapacitet er høj, skal du vælge en højimpedanstransformer for at begrænse fejlstrømmen – ellers kan nedstrøms koblingsudstyr muligvis ikke bryde den. Før levering skal du bekræfte, at de dynamiske og termiske modstandsværdier (spidsmodstandsstrøm og korttidsmodstandsstrøm) opfylder systemkravene.
Oplysninger om navneskilt og udskiftningsproblemer. Når man udskifter en gammel transformer, er det værste at købe en, der ikke passer. Mål basisboltens center-til-centerafstand, positionen og højden af de primære/sekundære bøsninger og de overordnede dimensioner. Send alle numrene til producenten og bekræft, at det vil være en direkte erstatning. Ellers vil du ændre fundamentet med store omkostninger. Tjek også de gamle udfaldssikringer og overspændingsafledere på transformeren – de skal muligvis udskiftes på samme tid. Det er bedst at vælge matchende produkter fra samme mærke, så dimensionerne stemmer overens.
Så her er takeaway: dimensionering af en transformer handler ikke kun om at vælge et kVA-tal. Spænding, tab, installationstype og de matchende udfaldssikringer og overspændingsafledere – hvis nogen af disse er slukket, vil problemer følge. Saml webstedets netparametre, belastningsprofil, miljø, budget og forventet levetid, og aflever derefter dataene til en professionel producent for tilbud og sammenligning. Sådan får du den rigtige.