اندازه ترانسفورماتور kVA: نحوه محاسبه رتبه تجهیزات

رتبه‌بندی kVA ترانسفورماتور مورد نیاز تجهیزات شما برابر است با کل بار متصل (بر حسب وات) تقسیم بر ضریب توان، سپس به کیلوولت آمپر تبدیل می‌شود و در حاشیه ایمنی تقریباً 1.25 ضرب می‌شود. برای اکثر بارهای تک فاز کارگاهی یا لوازم خانگی، این مقدار برابر kVA = (وات ÷ ضریب توان ÷ 1000) x 1.25 است. با این حال، یک رقم دقیق به نوع بار، جریان راه‌اندازی موتورها، دمای محیط و تعداد دستگاه‌هایی که همزمان کار می‌کنند بستگی دارد.

چرا رتبه بندی kVA اولین عددی است که نیاز دارید؟

هر ترانسفورماتور فرکانس پایین، ترانسفورماتور EI یا ترانسفورماتور حلقوی با یک مقدار kVA به جای مقدار وات برچسب گذاری می شود زیرا بیشتر بارهای صنعتی و خانگی صرفاً مقاومتی نیستند. موتورها، جوشکارها، مدارهای کنترل و اینورترها علاوه بر توان واقعی، جریان راکتیو را نیز می کشند، بنابراین kVA تمام توان ظاهری را که هسته و سیم پیچ ترانسفورماتور باید تحمل کنند، جذب می کند. انتخاب واحدی که خیلی کوچک است باعث گرم شدن بیش از حد، کاهش ولتاژ و خرابی زودرس عایق می شود. انتخاب یکی که به طور غیر ضروری بزرگ است مس را هدر می دهد، تلفات بدون بار را افزایش می دهد و هزینه را بدون بهبود عملکرد افزایش می دهد.

گام به گام: محاسبه kVA مورد نیاز

مرحله 1	هر وسیله ای را که از ترانسفورماتور برق می گیرد را فهرست کنید، از جمله بارهای آماده به کار و کنترل.
مرحله 2	وات نامی یا آمپر و ولتاژ هر دستگاه را از روی پلاک آن ثبت کنید.
مرحله 3	هر بار را به ولت آمپر تبدیل کنید: VA = وات ÷ ضریب توان. اگر ضریب توان نامشخص است، از 0.8 برای موتورها و 0.95 برای بخاری های مقاومتی یا روشنایی استفاده کنید.
مرحله 4	تمام مقادیر VA را جمع کنید و بر 1000 تقسیم کنید تا کل کیلو ولت آمپر را بدست آورید.
مرحله 5	یک حاشیه ایمنی 20 تا 30 درصدی را اعمال کنید تا جریان هجومی موتور، انبساط آینده و گرمای محیط را فراهم کند.
مرحله 6	به نزدیکترین اندازه استاندارد kVA ارائه شده توسط سازنده، مانند 0.5، 1، 2، 3، 5، 10، 15 یا 20 kVA گرد کنید.

نمونه کار شده

فرض کنید یک کارگاه کوچک یک موتور القایی 1.5 کیلوواتی را با ضریب توان 0.8، دو ترانسفورماتور کنترلی 400 واتی را با ضریب توان 0.9 و یک مدار روشنایی 200 واتی را با ضریب توان 0.95 کار می کند. موتور به 1875 VA نیاز دارد، واحدهای کنترل تقریباً به 889 VA نیاز دارند و روشنایی به 211 VA نیاز دارند که بار ترکیبی حدود 2975 VA یا نزدیک به 3 کیلو ولت آمپر می‌دهد. پس از اعمال یک حاشیه 25 درصدی برای نوسان راه اندازی موتور، نیاز عملی به حدود 3.7 کیلو ولت آمپر افزایش می یابد، که به این معنی است که یک ترانسفورماتور فرکانس پایین استاندارد 5 کیلوولت آمپر یا ترانسفورماتور EI انتخاب مناسب و کمی محافظه کارانه خواهد بود.

مرجع kVA معمولی بر اساس نوع تجهیزات

تابلوهای کنترل و کابینت PLC	0.1 تا 1 کیلو ولت آمپر
لوازم کوچک و مدارهای روشنایی	0.5 تا 2 کیلو ولت آمپر
جوشکارهای قوس الکتریکی تک فاز	3 تا 10 کیلو ولت آمپر
مدارهای کمپرسور کولر گازی	1.5 تا 5 کیلو ولت آمپر
کابینت های کنترل و اتوماسیون صنعتی	2 تا 15 کیلو ولت آمپر
مراحل جداسازی اینورتر فتوولتائیک	10 تا 100 کیلو ولت آمپر

این محدوده ها فقط راهنمایی کلی هستند. همیشه قبل از نهایی کردن سفارش، جریان نامی دقیق، جریان راه‌اندازی و ضریب توان را که روی پلاک تجهیزات مهر شده است، تأیید کنید.

چگونه طراحی ترانسفورماتور بر kVA که در واقع دریافت می کنید تأثیر می گذارد

یک رتبه بندی اعلام شده kVA فقط زمانی که ساختار سیم پیچ، مواد هسته و روش خنک کننده با مشخصات بار مطابقت داشته باشد مطابق انتظار عمل می کند. یک ترانسفورماتور EI با هسته ترانسفورماتور مربعی ناهموار و مقرون به صرفه برای تجهیزات صنعتی مداوم و جوشکاری است، در حالی که یک ترانسفورماتور حلقوی نسبت kVA به وزن بالاتر، میدان مغناطیسی سرگردان کمتر و عملکرد آرام‌تر را ارائه می‌کند که مناسب بارهای صوتی، پزشکی و ابزار دقیق است. یک ترانسفورماتور کنترلی BK برای مدارهای کنترلی و پانل‌های ماشین ابزار که در آن چندین شیر ثانویه ولتاژ پایین با درجه kVA متوسط مورد نیاز است، ساخته شده است، و یک ترانسفورماتور ایزوله جداسازی ایمنی بین سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه را به جای حداکثر چگالی توان در اولویت قرار می‌دهد. تطبیق سبک سیم پیچی با چرخه کار به اندازه تطبیق خود شماره مهم است.

محدوده محصولات ترانسفورماتور سبک‌های سیم‌پیچ هسته مورد استفاده برای ایجاد رتبه‌بندی kVA مورد نیاز پروفایل بار را مرور کنید، از مدارهای کنترلی تا مراحل قدرت ایزوله.

ترانسفورماتور کنترل BK ترانسفورماتور کنترل

ترانسفورماتور ایزوله ترانسفورماتور ایزوله

ترانسفورماتور حلقوی ترانسفورماتور حلقوی

ترانسفورماتور قدرت ترانسفورماتور قدرت

ترانسفورماتور استپ آپ ترانسفورماتور مربعی

حاشیه ایمنی و عوامل کاهش دهنده

فراتر از محاسبات بار پایه، سه متغیر معمولاً kVA مورد نیاز را بالاتر از آن چیزی است که محاسبات خام نشان می دهد. جریان راه‌اندازی موتور می‌تواند برای کسری از ثانیه به سه تا هفت برابر جریان در حال اجرا برسد و یک ترانسفورماتور فرکانس پایین یا اینورتر ei به شدت در طول این افزایش ولتاژ کاهش می‌یابد. دمای محیط بالای 40 درجه سانتیگراد، kVA پیوسته ایمن را که یک ترانسفورماتور می تواند ارائه دهد کاهش می دهد، بنابراین واحدهای نصب شده در کابینت های بسته یا آب و هوای گرم باید تقریباً 5 تا 10 درصد در هر 10 درجه بالاتر از محیط نامی کاهش یابد. چرخه وظیفه نیز مهم است: ترانسفورماتوری که یک جوشکار متناوب را تغذیه می کند، اغلب می تواند با kVA پیوسته کمتری نسبت به یک ترانسفورماتور تغذیه کننده یک خط تولید 24 ساعته با همان اوج وات کار کند.

اشتباهات رایج در اندازه گیری که باید از آنها اجتناب کنید

استفاده از وات به جای VA	نادیده گرفتن ضریب توان بار واقعی را کم می کند و منجر به یک واحد کم اندازه می شود.
نادیده گرفتن جریان هجومی	خود موتورها و ترانسفورماتورها یک موج کوتاه در هنگام روشن شدن ایجاد می کنند که رتبه بندی حاشیه ای نمی تواند آن را جذب کند.
رد شدن از بار آینده	افزودن یک ماشین دیگر بعداً اغلب از یک ترانسفورماتور با ظرفیت اضافی صفر فراتر می رود.
سبک سیم پیچی اشتباه	انتخاب یک ترانسفورماتور حلقوی برای یک چرخه کار صنعتی خشن، یا یک ترانسفورماتور EI که در آن ترانسفورماتور جداسازی حلقوی ساکت تر و خنک تر کار می کند.

کار با یک کارخانه ترانسفورماتور

هنگامی که نسبت‌های kVA و ولتاژ هدف تعیین می‌شوند، یک کارخانه ترانسفورماتور فرکانس پایین می‌تواند طراحی را بر اساس چرخه وظیفه، کلاس عایق و الزامات نصب تأیید کند، نه اینکه تنها بر یک رقم کاتالوگ تکیه کند. یک کارخانه باتجربه ترانسفورماتور EI یا کارخانه ترانسفورماتور مربعی معمولاً ولتاژ اولیه و ثانویه، فرکانس، دمای محیط، جهت نصب و پیوسته یا متناوب بودن بار را قبل از تأیید پیکربندی نهایی kVA و سیم پیچی می‌پرسد. به اشتراک گذاشتن اطلاعات پلاک نام تجهیزات یا یک لیست بار ساده، همانطور که در مراحل محاسبه بالا ذکر شد، معمولاً برای یک مهندس کافی است تا ترانسفورماتور کنترل صحیح، ترانسفورماتور ایزوله یا ترانسفورماتور قدرت را برای برنامه کاربردی توصیه کند.