การคำนวณขนาดหม้อแปลงไฟฟ้า: วิธีจับคู่พารามิเตอร์ kVA ให้ตรงกับโหลดจริงของคุณ

หม้อแปลงที่มีขนาดเล็กเกินไปจะทำงานร้อน อายุสั้น และตัดวงจรเมื่อมีโอเวอร์โหลด หม้อแปลงที่ใหญ่เกินไปมีราคาสูงกว่าความต้องการของโครงการ และมักทำงานภาระต่ำ ซึ่งประสิทธิภาพและตัวประกอบกำลังจะแย่ การเลือกขนาดหม้อแปลงคือขั้นตอนที่ช่วยป้องกันปัญหาทั้งสองอย่าง

คู่มือนี้อธิบายวิธีเปลี่ยนจากรายการอุปกรณ์ที่ต่อเชื่อมเป็นค่าคะแนน kVA ที่เชื่อถือได้ และสภาพแวดล้อมไซต์ใดที่ควรเปลี่ยนแปลงตัวเลขดังกล่าวก่อนที่คุณจะวางคำสั่งซื้อ

เหตุใดความจุจึงระบุเป็น kVA

ความจุของหม้อแปลงแสดงเป็น kVA แทนที่จะเป็น kW เนื่องจากขดลวดต้องรับทั้งกำลังงานจริงและกำลังรีแอคทีฟ ทองแดงจะร้อนขึ้นไม่ว่ากรณีใด ดังนั้นผลลัพธ์การเลือกขนาดจึงเป็นค่ากำลังปรากฏเสมอ และตัวประกอบกำลังของภาระของคุณจะเป็นตัวกำหนดว่า kilowatt จำนวนหนึ่งจะต้องใช้ kVA เท่าใด

การคำนวณภาระของหม้อแปลง: เริ่มจากความต้องการ ไม่ใช่ป้ายชื่อ

ภาระที่ต่อเชื่อมคือผลรวมของทุกค่าคะแนนบนทุกป้ายชื่อ ภาระที่หม้อแปลงรับจริงจะต่ำกว่า เนื่องจากอุปกรณ์ทั้งหมดไม่ได้ทำงานที่กำลังผลิตสูงสุดในเวลาเดียวกัน ดังนั้น งานแรกคือการคำนวณภาระของหม้อแปลงที่สมจริง: รายการภาระแต่ละรายการ บันทึกว่าเป็นภาระต่อเนื่อง เป็นระยะๆ หรือภาระผลกระทบสูงสุด และประมาณว่ามีภาระเท่าใดที่ทำงานในเวลาเดียวกัน

การประมาณค่านี้ให้ถูกต้องมีความสำคัญมากกว่าปัจจัยนำเข้าอื่นๆ สมมติฐานที่ใจกว้างจะทำให้หน่วยมีขนาดใหญ่เกินไป สมมติฐานที่มองโลกในแง่ดีจะทำให้หม้อแปลงโอเวอร์โหลดตั้งแต่วันแรก

วิธีคำนวณ kVA ของหม้อแปลง

เมื่อความต้องการการออกแบบชัดเจนแล้ว ให้แสดงเป็น kVA สำหรับระบบสามเฟสที่สมดุล:

kVA = (√3 × แรงดันไลน์ × กระแสไลน์) ÷ 1,000

สำหรับภาระเฟสเดียว ให้ตัดปัจจัย √3 หากภาระระบุเป็น kW ให้หารด้วยตัวประกอบกำลังแทน

การแปลง kW เป็น kVA ด้วยตัวประกอบกำลัง

ภาระ 800 kW ที่ตัวประกอบกำลัง 0.80 ต้องการ 800 ÷ 0.80 = 1,000 kVA ก่อนที่จะเพิ่มค่าเผื่อใดๆ ที่ 0.95 ภาระ 800 kW เดียวกันต้องการเพียงประมาณ 842 kVA นี่คือเหตุผลว่าทำไมการแก้ไขตัวประกอบกำลังจึงมักช่วยลดขนาดหม้อแปลงที่โครงการต้องการ และเหตุใด kW อย่างเดียวจึงไม่เพียงพอสำหรับการเลือกขนาด

การประยุกต์ใช้ปัจจัยความต้องการและปัจจัยความหลากหลาย

ปัจจัยความต้องการพิจารณาอุปกรณ์ที่ไม่ทำงานที่ค่าคะแนนสูงสุด ปัจจัยความหลากหลายพิจารณาภาระที่มีค่าสูงสุดในช่วงเวลาต่างๆ ของวัน ทั้งสองอย่างช่วยลดตัวเลขที่คุณคำนวณจากป้ายชื่อ และทั้งสองอย่างขึ้นอยู่กับวิธีการทำงานของสถานที่จริง ไม่ใช่ค่าคงที่สากล

ใช้รูปแบบการทำงานจริงของโรงงานหรืออาคาร และเก็บบันทึกเหตุผลไว้ เมื่อคนสองคนเลือกขนาดโครงการเดียวกันและได้ค่าคะแนนต่างกัน ความแตกต่างเกือบจะอยู่ที่ปัจจัยทั้งสองนี้เสมอ

การเลือกขนาดสำหรับกระแสเริ่มต้นของมอเตอร์

มอเตอร์ขนาดใหญ่จะดึงกระแสหลายเท่าของกระแสทำงานในช่วงเริ่มต้น กระแสกระชากนี้ทำให้แรงดันตกและเกิดความเครียดจากความร้อน ดังนั้นหม้อแปลงต้องทนต่อภาระงานเริ่มต้น ไม่ใช่แค่ภาระทำงานเท่านั้น ตรวจสอบมอเตอร์ที่ใหญ่ที่สุด วิธีการเริ่มต้น และว่ามอเตอร์หลายตัวสามารถเริ่มต้นพร้อมกันได้หรือไม่ สตาร์ทเตอร์แบบนุ่มนวลและไดรฟ์ความถี่ตัวแปรช่วยลดผลกระทบ แต่ความต้านทานของหม้อแปลงและแรงดันตกที่ยอมรับได้ยังคงเป็นตัวกำหนดว่าการเริ่มต้นเป็นไปได้หรือไม่

การตั้งค่าความจุสำรองของหม้อแปลง

ความจุส่วนเกินบางส่วนเป็นเรื่องปกติ เนื่องจากภาระเพิ่มขึ้นและกระแสเริ่มต้นสูงกว่ากระแสทำงาน แนวปฏิบัติทั่วไปอนุญาตให้มีค่าสูงกว่าความต้องการสูงสุดที่คำนวณได้ประมาณ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ นอกเหนือจากนั้น ความจุเพิ่มเติมส่วนใหญ่จะมีค่าใช้จ่ายและผลักดันให้หม้อแปลงทำงานที่ภาระต่ำ ซึ่งประสิทธิภาพจะแย่ลง

หากมีการวางแผนขยายธุรกิจ ให้เลือกขนาดสำหรับขั้นตอนสุดท้ายหรือระบุหน่วยที่สามารถอัปเกรดได้ในภายหลัง แทนที่จะเพิ่มระยะขอบขนาดใหญ่ในตอนนี้ นอกจากนี้ ให้หลีกเลี่ยงการนับซ้ำ: อย่าเพิ่มระยะขอบความปลอดภัยทั่วไปให้กับภาระที่ต่อเชื่อมแล้วจึงนำค่าเผื่อการเติบโตมาใช้ทับโดยไม่ตรวจสอบว่าตัวเลขความต้องการถูกสร้างขึ้นอย่างไร

การลดขนาดสำหรับอุณหภูมิแวดล้อมสูงและระดับความสูง

ค่าคะแนนสมมติว่ามีอุณหภูมิแวดล้อมอ้างอิงและระดับความสูง ในสภาพอากาศร้อน อุปกรณ์ต้องถูกลดขนาดที่ระดับความสูงมาก อากาศที่เบาบางจะช่วยระบายความร้อนจากขดลวดได้น้อยลง และค่าคะแนนจึงลดลงอีกครั้ง อุปกรณ์แห้งภายในอาคารยังขึ้นอยู่กับการระบายอากาศในห้อง และตู้ควบคุมจะจำกัดการไหลเวียนของอากาศ

การปรับเปลี่ยนเหล่านี้ไม่ใช่ทางเลือก อุปกรณ์ขนาด 1,000 kVA ที่นำไปใช้ที่อุณหภูมิแวดล้อม 45 °C จะไม่สามารถส่งกำลัง 1,000 kVA ต่อเนื่องได้ ดังนั้นโปรดยืนยันพื้นฐานการลดขนาดกับผู้ผลิตเป็นลายลักษณ์อักษร

การจับคู่ผลลัพธ์กับค่าคะแนน kVA มาตรฐานของหม้อแปลง

หม้อแปลงถูกสร้างขึ้นในค่าคะแนนมาตรฐาน หลังจากคำนวณแล้ว ให้เลือกค่าคะแนนมาตรฐานที่ใกล้ที่สุดซึ่งสูงกว่าตัวเลขสุดท้าย ค่าคะแนนการจำหน่ายทั่วไปมีช่วงค่าต่างๆ เช่น 100, 250, 400, 630, 800, 1,000, 1,250, 1,600 และ 2,000 kVA โดยช่วงที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับมาตรฐานและผู้ผลิต หลีกเลี่ยงการเลือกค่าคะแนนที่สูงกว่าค่าที่คำนวณได้มากเพียงเพราะมีจำหน่าย การทำงานที่ภาระเบาเป็นเวลานานจะสิ้นเปลืองทั้งพลังงานและเงินทุน

ภาระฮาร์มอนิกและตัวประกอบ K

ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร ระบบ UPS ไฟ LED และอุปกรณ์ศูนย์ข้อมูลจะส่งกระแสฮาร์มอนิกที่ทำให้การสูญเสียและความร้อนเพิ่มขึ้น หากภาระที่ไม่เป็นเชิงเส้นมีนัยสำคัญ หม้อแปลงอาจต้องมีค่าคะแนน K-factor หรือการลดขนาดเพิ่มเติม แจ้งให้ผู้ผลิตทราบเกี่ยวกับภาระเหล่านี้ตั้งแต่เนิ่นๆ ความร้อนจากฮาร์มอนิกจะมองไม่เห็นได้ในขั้นตอนการคอมมิชชัน และจะปรากฏขึ้นในภายหลังเป็นอายุการใช้งานฉนวนที่สั้นลง

การเลือกขนาดหม้อแปลงสำหรับโครงการโซลาร์เซลล์

ในโรงงานโซลาร์เซลล์ โดยทั่วไปแล้ว หม้อแปลงจะเพิ่มแรงดันเอาท์พุตของอินเวอร์เตอร์เป็นแรงดันไฟกริดหรือแรงดันคอลเล็กชัน การเลือกขนาดเป็นไปตามตรรกะ kVA เดิม โดยมีจุดเฉพาะของโซลาร์เซลล์สองประการ ประการแรก เอาต์พุตจะขึ้นอยู่กับรังสีดวงอาทิตย์ ดังนั้นหม้อแปลงจึงใช้เวลาส่วนใหญ่ในชีวิตที่ภาระบางส่วน ซึ่งทำให้การสูญเสียแบบไม่มีภาระมีความสำคัญมากขึ้น ประการที่สอง ตรวจสอบอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าเทียบกับจุดเชื่อมต่อกริด เนื่องจากอัตราส่วนการเพิ่มขึ้นและช่วงก๊อกต้องตรงกับแรงดันไฟกริดจริง ไม่ใช่ค่าเล็กน้อย

สิ่งที่ควรส่งให้ผู้ผลิต

รายการข้อมูลนำเข้าที่สั้นและครบถ้วนจะได้รับข้อเสนอที่แม่นยำกว่าการสนทนาที่ยาวนาน

ส่งตัวเลขเหล่านี้และขอให้ส่งรายงานการทดสอบตามปกติมาพร้อมกับข้อเสนอ จากนั้นการตัดสินใจเลือกขนาดจะกลายเป็นตัวเลือกทางวิศวกรรมที่มีเอกสารประกอบแทนการคาดเดา