Lansko leto sem pomagal tovarni zamenjati transformator. Odgovorni je samozavestno rekel: "Naša obremenitev ni velika, 200 kVA je dovolj." Dva meseca pozneje, v najbolj vročih poletnih dneh, je bilo ohišje transformatorja prevroče, da bi se ga dotaknili, merilnik temperature olja pa je premikal črto alarma 85 stopinj. Preverili smo – v preteklih letih so tiho dodajali opremo in dejanska obremenitev je bila že precej nad nazivno vrednostjo transformatorja. Pridobitev večjega je pomenila, da stari temelj ne bo deloval, gradbena dela pa so stala kup denarja.
Dimenzioniranje transformatorja se sliši preprosto, vendar ni. Večina ljudi gleda le na zmogljivost in zanemari napetost, izgube, vrsto namestitve in ustrezno pomožno opremo. Tukaj je nekaj stvari, ki sem se jih naučil med preživljanjem časa na mestu.
Nazivna zmogljivost ni "večja je boljša", ampak premajhna je katastrofa. Zmogljivost transformatorja je v kVA, ne v kW. Veliko ljudi meša delovno in jalovo moč. Transformator 1000 kVA pri faktorju moči 0,9 lahko zagotovi 900 kW; pri faktorju moči 0,8 le 800kW. Preden izberete zmogljivost, ugotovite dejansko obremenitev in nato dodajte rezervo. Običajno ciljajte na obremenitev od 65 % do 75 %. Dolgo časa pod 50 % izgube brez obremenitve požrejo preveč energije; nad 85 % za daljša obdobja, je preobremenitveni rob majhen in poletna vročina ga lahko ubije. Za industrijske obrate dodajte 20 % do 30 % za prihodnjo širitev v naslednjih treh do petih letih.
Napetostni razred je odvisen od napajalnega sistema in obremenitve. Skupne primarne napetosti so 10kV, 35kV, 110kV; sekundarna napetost je običajno 0,4 kV (380 V/220 V). Tuji projekti včasih uporabljajo 13,8 kV, 24 kV, 33 kV. Vedno potrdite nazivno napetost in frekvenco lokalnega omrežja. Kitajska uporablja 50Hz; nekatere države uporabljajo 60 Hz – transformator ne zmore obojega. Preverite tudi obseg dotikanja. Preklopni ventili brez obremenitve so običajno ±2 × 2,5 %; stikala pod obremenitvijo nudijo širši razpon. Če napetost močno niha, izberite menjavo odcepa pod obremenitvijo.
Izgube so izguba brez obremenitve in izguba obremenitve – tu živijo dolgoročni stroški. Poceni transformator bi lahko v petih letih porabil veliko več elektrike, kot je razlika v ceni. Izguba brez obremenitve (izguba jedra) je odvisna od materiala jedra in zasnove. Amorfna kovinska jedra zmanjšajo izgubo brez obremenitve za približno 70 % v primerjavi s silicijevim jeklom, vendar so dražja. Izguba obremenitve (izguba bakra) je odvisna od upora navitja. Bakrena navitja imajo nižje izgube kot aluminijeva, vendar so težja. Nacionalni standardi zdaj spodbujajo transformatorje učinkovitosti Tier-1 in Tier-2. Vnaprej stanejo več, vendar se prihranek električne energije običajno povrne v treh letih. Če transformator večino časa deluje močno obremenjen, dajte prednost izgubi obremenitve. Če je večino časa rahlo obremenjen, dajte prednost izgubi brez obremenitve.
Vrsta namestitve in okolje določata konstrukcijo. Oljni transformatorji (S11, S13, S20 itd.) so cenejši, dobro odvajajo toploto in imajo dobro preobremenitveno zmogljivost, vendar potrebujejo požarno zaščito in so primerni za zunanje transformatorske postaje. Suhi transformatorji (SCB10, SCB12, SCB14 itd.) so požarno varni in jih je mogoče namestiti v delavnice ali električne prostore, vendar so dražji in hrupnejši. V obalnih območjih ali kemičnih obratih z močno korozijo izberite ohišja iz nerjavečega jekla ali posebne premaze. Na velikih nadmorskih višinah (nad 1000 m) zmanjšajte transformator za približno 1–2 % na vsakih dodatnih 1000 m ali pa izberite enoto tipa "plato".
Zaščitne naprave je treba izbrati skupaj s transformatorjem. Na primarni strani potrebujete izpadne varovalke ali odklopnik. Dimenzioniranje izklopnih varovalk se mora ujemati z zmogljivostjo transformatorja in kratkostičnim tokom. Za transformatorje pod 100 kVA izberite talilni vložek z nazivnim 2–3-kratnim tokom polne obremenitve; za 100kVA in več, 1,5-2-krat. Previsoka vrednost varovalke in sekundarna napaka ne bosta pregorela primarne varovalke – transformator lahko zgori. Prenizek in zagonski tok ga bo razneslo ob vsakem vklopu. Tudi na primarni strani potrebujete prenapetostne odvodnike za zaščito pred strelo. Izberite odvodnik kovinskega oksida, ocenjen za največjo napetost sistema, in se prepričajte, da je upor ozemljitve dober. Na sekundarni strani sta tipična odklopnik v oblikovanem ohišju in prenapetostna zaščita.
Način hlajenja in zaščita pred vdorom sta odvisna od lokacije. Pri notranjih suhih napravah prisilno zračno hlajenje (AF) zagotavlja večjo kratkoročno zmogljivost preobremenitve. Za zunanje napolnjene z oljem običajno zadostuje olje-natural air-natural (ONAN); če je obremenitev težka, uporabite olje-natural air-forced (ONAF). Zaščita pred vdorom: IP54 za zunanjo uporabo (prah in vodni curki), IP20 ali IP30 za notranjo uporabo. Vhod/izhod kabla je lahko zgoraj, spodaj ali stran. Pred naročilom potrdite, sicer boste prejeli enoto, ki se ne poveže.
Še ena točka, ki jo lahko zgrešite: zmožnost vzdržljivosti impedančne napetosti in kratkega stika. Impedančna napetost (Uk%) vpliva na regulacijo kratkostičnega toka in napetosti. Za distribucijske transformatorje je Uk% običajno 4% ali 6%. Če je sistemska zmogljivost kratkega stika visoka, izberite transformator z visoko impedanco, da omejite okvarjeni tok – drugače ga stikalne naprave na nižji stopnji ne bodo mogle prekiniti. Pred dostavo potrdite, da ocene dinamične in toplotne odpornosti (maksimalni vzdržni tok in kratkotrajni vzdržni tok) izpolnjujejo sistemske zahteve.
Informacije o imenski tablici in težave z zamenjavo. Pri zamenjavi starega transformatorja je najslabše kupiti neustreznega. Izmerite razdaljo med središčem osnovnega vijaka, položaj in višino primarnih/sekundarnih puš ter splošne mere. Pošljite vse številke proizvajalcu in preverite, ali bo to neposredna zamenjava. V nasprotnem primeru boste zelo drago spremenili temelje. Preverite tudi stare izpadne varovalke in prenapetostne odvodnike na transformatorju – morda jih je treba zamenjati hkrati. Najbolje je, da izberete ujemajoče se izdelke iste blagovne znamke, da bodo dimenzije usklajene.
Torej, tukaj je zaključek: dimenzioniranje transformatorja ni samo izbira števila kVA. Napetost, izgube, vrsta namestitve ter ustrezne izpadne varovalke in prenapetostni odvodniki – če je karkoli od tega izklopljeno, bodo sledile težave. Zberite parametre omrežja spletnega mesta, profil obremenitve, okolje, proračun in pričakovano življenjsko dobo, nato pa podatke predajte profesionalnemu proizvajalcu za ponudbe in primerjavo. Tako dobiš pravega.