Die Auswahl eines Transformators mit der richtigen Größe und dem richtigen Nennleistungsbereich, der für Ihr elektrisches System geeignet ist, ist von entscheidender Bedeutung. Verschiedene Transformatoren sind so konzipiert und ausgelegt, dass sie die von Ihrem elektrischen System geforderten Spannungs-, Strom-, Leistungs-, Frequenz- und Temperaturbereiche erfüllen.
Nach Berücksichtigung dieser Faktoren können Sie unter Berücksichtigung von Last, Spannung, Sicherheitsmarge und Wirkungsgrad einen Transformator geeigneter Größe auswählen. Um diese Probleme zu lösen, können Sie auf diesen Beitrag verweisen, der Ihnen zuverlässige Lösungen für die Auswahl eines Transformators bietet.
1. Was beeinflusst die Größe und Nennleistung des Transformators?
2. Was sind die typischen Größen eines Transformators?
3. Welche Größen hat ein 3-Phasen-Transformator?
4. Was sind die Berechnungsformeln für 3-Phasen-Transformatoren?
5. Was sind die Standardgrößen von Transformatoren?
6. Wie wird ein Transformator dimensioniert und bewertet?
7. Welche Transformatorgröße benötigen Sie?
8. Woher wissen Sie, welchen Transformator Sie verwenden sollen?
9. Warum ist die richtige Transformatordimensionierung für Leistung und Sicherheit entscheidend?
10. Was sind die häufigsten Folgen einer falschen Transformatordimensionierung?
11. Wie dimensioniert man einen Transformator richtig?
12. Grundlegendes zur Berechnung der Transformatorlast
13. Welche Sicherheitsmargen gibt es bei der Transformatordimensionierung?
14. Was planen Sie für die zukünftige Expansion?
15. Was sind die Effizienzaspekte bei der Transformatorauswahl?
Viele Faktoren beeinflussen die Größe und Nennleistung eines Transformators, darunter:
Was beeinflusst die Größen und Nennwerte des Transformators-Quelle: LTEC
Stromspannung
Die Nennspannung eines Transformators bezieht sich auf die maximale Spannung, der er standhalten kann, ohne dass das Gerät beschädigt wird. Derzeit werden Transformatoren in verschiedene Typen eingeteilt, darunter Hochspannung, Mittelspannung und Niederspannung.
Aktuell
Der maximale Strom, dem es standhalten kann, ohne dass das Gerät überhitzt oder beschädigt wird.
Leistung
Die maximale Leistung, der es standhalten kann, ohne die Ausrüstung zu beschädigen. Sie wird normalerweise in Kilovolt-Ampere (kVA) und Megavolt-Ampere (MVA) gemessen.
Frequenz
Der maximale Frequenzbereich, dem es standhalten kann. Um den Frequenzbereichen verschiedener Länder gerecht zu werden, werden Transformatoren im Allgemeinen mit Frequenzen von etwa 50 Hz bis 60 Hz ausgelegt.
Temperatur
Die maximale Temperatur, der es standhalten kann, ohne das Gerät zu beschädigen.
Die Transformatorabmessungen umfassen Nennspannung und Ausgangsleistung. Zu den gängigen Spannungswerten gehören:
| kVA | Höhe | Flansch-Flansch | Tiefe |
|
750 |
90 |
50 |
60 |
|
1000 |
90 |
60 |
70 |
|
1500 |
95 |
60 |
75 |
|
2000 |
95 |
65 |
75 |
|
2500 |
95 |
65 |
80 |
|
3000 |
100 |
70 |
90 |
|
3750 |
105 |
70 |
90 |
|
5000 |
105 |
75 |
95 |
|
7500 |
120 |
80 |
110 |
|
10000 |
130 |
80 |
135 |
|
12000 |
130 |
85 |
135 |
|
15000 |
130 |
130 |
155 |
Die übliche Ausgangsleistung eines Transformators umfasst:
Eingangsspannung
Eingangsspannung-Quelle: Unterstützung
Unter Eingangsspannung versteht man die Spannung, die der durch die Primärwicklung fließende Strom liefert.
Ausgangsspannung
Ausgangsspannung-Quelle: Quizlet
Die Ausgangsspannung ist die Versorgungsspannung, die durch Strom erzeugt wird, der durch die Primärwicklung fließt und an die Sekundärwicklung geliefert wird.
Nennleistung des Transformators
Die Nennleistung eines Transformators bezieht sich auf die Energie, die der Strom verbraucht, der durch einen Transformator einer bestimmten Größe, Form und Anzahl sowie eine Last fließt.
Was sind die Größen von 3-Phasen-Transformatoren?-Quelle: LTEC
Transformatorenwerden hauptsächlich in drei-Phasen-, vier-Phasen- und sechs-Phasen-Typen eingeteilt. Die Nennleistung eines Dreiphasentransformators wird hauptsächlich in Kilovolt-Ampere (kVA) gemessen. Seine spezifischen Abmessungen hängen von den Anforderungen an Spannung, Strom, Frequenz und Effizienz ab.
Im Allgemeinen haben Transformatoren unterschiedlicher Größe unterschiedliche Kosten und sind für unterschiedliche Ströme geeignet. Größere Transformatoren verfügen in der Regel über eine bessere Isolierung und größere Wicklungen, kosten aber auch mehr.
Die Formeln zur Berechnung der Leistung, des Wirkungsgrads, der Impedanz und des Kurzschlussstroms eines Dreiphasentransformators umfassen:
Leistungsberechnung (kVA).
Leistung (kVA) Berechnung-Quelle: Electricaltechnology
P=√3 × V × I × pf
Dabei ist V die Spannung, I der Strom und pf der Leistungsfaktor. Spannungsregelungsrate=(Keine-Lastspannung - Volle-Lastspannung) / Volle-Lastspannung. Die Spannung ohne Last bezieht sich auf die Spannung, wenn auf beiden Seiten des Transformators keine Last vorhanden ist. Die Volllastspannung bezieht sich auf die Spannung, wenn der Transformator voll belastet ist.
Effizienz
Effizienz=Ausgangsleistung / Eingangsleistung. Dabei bezieht sich die Eingangsleistung auf die Leistung, die von der Erzeugungsanlage oder Stromquelle bereitgestellt wird. Unter Ausgangsleistung versteht man die Leistung, die der Transformator an die Last liefert.
Impedanz
Impedanz-Quelle: electronicsclub
Impedanz=√(R² + X²), wobei R der Widerstand und X die Reaktanz ist.
Kurzschlussstrom-
Kurzschluss-Stromschluss-Quelle: Autobahnen
Isc=√3 × V × 1 / Z, wobei V die Spannung und Z die Impedanz ist.
Standardgrößen von Transformatoren-Quelle: Linkwellelectrics
Es gibt keine standardisierte Transformatorgröße auf dem Markt. Die Transformatorgrößen variieren je nach Faktoren wie Spannungsniveau, Leistungskapazität und Anwendung innerhalb des Systems. Übliche Verteiltransformatorgrößen sind jedoch wie folgt:
Wohnen:5 kVA, 7,5 kVA, 15 kVA, 20 kVA.
Kommerziell:30 kVA, 45 kVA, 75 kVA, 112,5 kVA, 150 kVA, 225 kVA, 300 kVA.
Industrie:500 kVA, 750 kVA, 1000 kVA, 1500 kVA, 2000 kVA, 2500 kVA, 3000 kVA, 5000 kVA, 10000 kVA.
Die Kapazität und Nennleistung eines Transformators müssen auf der Grundlage des Lastbedarfs, des Spannungsniveaus, des Leistungsfaktors, des Wirkungsgrads und der Überlastkapazität des Stromnetzes bestimmt werden. Unter diesen:
Lastnachfrage
Der Lastbedarf bezieht sich auf die Leistung, die erforderlich ist, um die Last mit Strom zu versorgen. Sie wird hauptsächlich auf der Grundlage der Stromanforderungen des Systems und der Ausrüstung sowie des Betriebsspannungsniveaus berechnet.
Spannungspegel
Spannungspegel-Quelle: wiraelectrical
Die Spannungspegel der Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators müssen mit den Spannungspegeln des Stromnetzes kompatibel sein.
Leistungsfaktor
Leistungsfaktor-Quelle: packetpower
Im Allgemeinen gilt: Je niedriger der Leistungsfaktor in einem Stromnetz, desto größer ist der Strombedarf und desto größer ist die erforderliche Transformatorkapazität. Daher muss der Leistungsfaktor bei der Bestimmung der Transformatorkapazität berücksichtigt werden.
Effizienz
Unterschiedliche Kunden haben unterschiedliche Anforderungen an die Effizienz von Transformatoren. Generell gilt: Je größer der Transformator, desto höher der Wirkungsgrad, aber auch desto höher die Kosten.
Überlastfähigkeit
Überlastkapazität-Quelle: Ronika
Beim Entwurf eines Transformators muss seine kurzfristige Überlastfähigkeit genau berechnet werden. Die Überlastfähigkeit des Transformators muss die Erwartungen übertreffen, ohne die Wicklungen und die Isolierung zu beschädigen.
Welche Größe des Transformators benötigen Sie?-Quelle: mingchele
Bevor Sie die geeignete Transformatorgröße für Ihr Stromnetz auswählen, müssen Sie die erforderliche Transformatorlast und den Spannungspegel des Systems ermitteln. Speziell:
Ladeanforderungen
Sie können dies berechnen, indem Sie den Nennstrom jedes Geräts berücksichtigen und addieren. Dadurch erhalten Sie den Gesamtstrom, der zur Stromversorgung der Geräte erforderlich ist, unter Berücksichtigung des erwarteten Arbeitszyklus der Geräte.
Überlegungen zum Spannungspegel
Bei der Auswahl der geeigneten Transformatorgröße muss die Spannung der Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators berücksichtigt werden. Diese Spannungen müssen mit der Spannung des Stromnetzes übereinstimmen.
Um zu bestimmen, welcher Transformatortyp verwendet werden soll, müssen Sie Folgendes berücksichtigen:
Ausgangsspannung
Ausgangsspannung-Quelle: Quizlet
Die Gerätespannung, die Systemspannung und die Transformatorspannung müssen alle kompatibel sein.
Nennstrom
Der maximale Strom, den der Transformator innerhalb desselben Stromnetzes verarbeiten kann.
Nennleistung
Sie müssen die maximale Leistung ermitteln, die der Transformator verarbeiten kann.
Frequenz
Häufigkeit-Quelle: byjus
Im Allgemeinen arbeiten Wechselstromnetzteile mit 50 Hz oder 60 Hz.
Größe und Gewicht
Die Größe des Transformators muss zum Installationsort passen und sein Gewicht sollte Ihren Erwartungen entsprechen.
Effizienz
Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der Ausgangsleistung des Transformators zur Eingangsleistung. Generell gilt: Je besser die Geräteleistung, desto höher die Effizienz.
Kosten
Nachdem Sie Spannung, Strom, Leistung, Größe, Gewicht und Wirkungsgrad berücksichtigt haben, müssen Sie überlegen, ob die Kosten des Transformators innerhalb Ihres Budgets liegen.
Umgebungsbedingungen
Umweltbedingungen-Quelle: engineeringnews
Der Transformator muss mit den Temperatur-, Feuchtigkeits- und Umgebungsbedingungen, unter denen er betrieben wird, kompatibel sein.
Die Wahl eines qualitativ hochwertigen Transformators, der für Ihr Stromsystem geeignet ist, wirkt sich direkt auf die Leistung und Sicherheit des Gesamtsystems aus. Ein guter Transformator sollte folgende Eigenschaften besitzen:
Stabilität
Stabilität-Quelle: beckersmcusa
Ein guter Transformator passt nicht nur zu Ihrem Stromnetz, sondern sorgt auch für eine kontinuierliche und stabile Stromversorgung, verhindert Spannungsschwankungen und schützt Ihre empfindlichen Geräte.
Effizienz
Effizienz-Quelle: Taishantransformer
Ein hochwertiger-Transformator sorgt für eine stabile Stromversorgung und bietet gleichzeitig eine hocheffiziente Stromversorgung, wodurch Energieverschwendung reduziert und Ihre Stromkosten gesenkt werden.
Überhitzungsschutz
Überhitzungsschutz-Quelle: yaweitransformer
Ein hochwertiger Transformator liefert nicht nur effizienten Strom, sondern verhindert auch Überhitzung und reduziert so Probleme wie verminderte Isolationsleistung, Wicklungsschäden und verkürzte Lebensdauer durch Überhitzung.
Einhaltung von Industriestandards
Ein qualitativ hochwertiger Transformator entspricht den relevanten Industriestandards wie IEEE und IEC und bietet Ihnen die beste Stromqualität innerhalb bestimmter Grenzen.
Vermeidung von Elektrobränden und Systemausfällen
Ein qualitativ hochwertiger Transformator verhindert nicht nur elektrische Brände und Systemausfälle, sondern sorgt auch in extremen Umgebungen und besonderen Betriebsbedingungen kontinuierlich für zuverlässige Stromversorgung und Stromqualität.
Eine unsachgemäße Auswahl des Transformators kann mehrere Konsequenzen haben, die sich vor allem auf folgende Weise äußern:
Unzureichende Kapazität
Unzureichende Kapazität-Quelle: demikspower
Wenn der ausgewählte Transformator nicht mit dem Stromnetz kompatibel ist, kann das Überschreiten seiner Nennkapazität oder der Betrieb mit hoher Kapazität über einen längeren Zeitraum zu übermäßiger Wärmeentwicklung führen, was zu Isolationsstörungen und Geräteschäden führen kann.
Verkürzte Lebensdauer der Ausrüstung
Verkürzte Gerätelebensdauer-Quelle: Leistungstransformatoren
Eine unzureichende Transformatorkapazität kann übermäßige Wärme erzeugen, Schutzrelais oder Sicherungen auslösen, was zum Abschalten des Geräts und zu einer Verkürzung seiner Lebensdauer führt.
Erhöhte Stromkosten
Erhöhte Stromkosten-Quelle: breakingbelizenews
Ungeeignete Transformatoren erhöhen die Kosten für den Kauf, die Installation und die Wartung der Geräte und verschwenden elektrische Energie, wodurch Ihre Stromkosten steigen.
Geringe Energieeffizienz
Das Überschreiten der Nennkapazität und des Spannungsbereichs des Transformators erhöht die Belastung. Dies verringert die Lasteffizienz des Transformators, erhöht die Leerlaufverluste und erhöht die Betriebskosten.
Geräteausfall oder Brandgefahr
Ungeeignete Transformatoren können zu einer zu hohen oder zu niedrigen Spannung führen, was zu einem Ausfall des Transformators und einer erhöhten Brandgefahr führen kann.
Zu den Standardmethoden zur Bestimmung der geeigneten Transformatorgröße gehören die folgenden:
Bestimmen des Installationsorts des Transformators
Bestimmen des Installationsorts des Transformators-Quelle: electpower
Die Umgebungsbedingungen am Standort des Transformators haben großen Einfluss auf seine Größe. Belüftungsbedingungen, atmosphärischer Druck, Höhe, Luftfeuchtigkeit und Temperatur bestimmen alle die Installationsabmessungen und -bedingungen des Transformators.
Nennspannung
Nennspannung-Quelle: chemi-con
Unterschiedliche Spannungswerte bestimmen die Größe des Transformators. Die Standard--Nennspannungen von Transformatoren- umfassen 2400, 4160, 4800, 6900, 7200, 12000, 13200, 13800, 23000 und 34500 Volt. Zu den Niederspannungsnennwerten gehören 208, 480, 2400 und 4160 Volt.
Anschlüsse und Impedanz der Transformatorwicklungen
Anschlüsse und Impedanz der Transformatorwicklungen-Quelle: Tameson
Die Anschlussart und Impedanz der Transformatorwicklung bestimmen auch die Größe des Transformators. Zu den Wicklungsverbindungsmethoden gehören hauptsächlich Dreieck-Dreieckverbindungen und Stern-Sternverbindungen. Die Impedanz hat einen erheblichen Einfluss auf den Spannungsabfall des Systems und den Kurzschlussstrom.
Verbindungslast
Unter Berücksichtigung der künftigen Belastungszuwächse des Stromnetzes und der Modernisierung der Anlagen muss die Betriebslast des Systems innerhalb eines angemessenen Bereichs von 110 % bis 130 % gesteuert werden.
Bevor Sie die Transformatorleistung ermitteln, müssen Sie zunächst die zu versorgende Gesamtlast ermitteln. Dies wird im Allgemeinen in Kilovolt-Ampere (kVA) gemessen. Sie können die zu versorgende Gesamtlast berechnen, indem Sie die folgenden Schritte ausführen:
Bestimmen Sie den aktuellen Lastbedarf
Bestimmen Sie den aktuellen Lastbedarf-Quelle: enerdynamics
Durch die Berechnung des Gesamtenergieverbrauchs aller an den Transformator angeschlossenen Lasten, einschließlich Geräte, Maschinen, Beleuchtung usw., können Sie die maximale Gesamtlast ermitteln.
Berücksichtigen Sie Spitzenlast und Sortenfaktor
Berücksichtigen Sie Spitzenlast und Varianzfaktor-Quelle: electric4u
Obwohl einige an den Transformator angeschlossene Geräte möglicherweise nicht kontinuierlich arbeiten, erreicht der Energieverbrauch seinen Höhepunkt, wenn alle gleichzeitig betrieben werden, und bildet die maximale elektrische Last. Daher müssen Sie die Spitzenlast und den Sortenfaktor berücksichtigen.
Spannungsanforderungen und Kompatibilität
Alle an den Transformator angeschlossenen Lasten und die Nennspannung des Transformators müssen aufeinander abgestimmt sein. Die Nennspannung des Transformators umfasst die Primärspannung und die Sekundärspannung, also die Eingangsspannung und die Ausgangsspannung.
Berücksichtigen Sie Spannungsabfall- und Akzeptanzgrenzen
Berücksichtigen Sie Spannungsabfall und Akzeptanzgrenzen-Quelle: netaworldjournal
Um die Nennspannung des Transformators zu berechnen, müssen Sie mehrere Faktoren berücksichtigen, darunter den Spannungsabfall des Systems und Akzeptanzgrenzen. Spannungsabfälle, die durch Stromfluss durch Kabel und andere Komponenten verursacht werden, können zu einer verminderten Geräteleistung oder Schäden führen. Daher müssen Sie die Akzeptanzgrenzen innerhalb von 5 % halten.
Sicherheitsmargen bieten Kapazitätspuffer für Transformatoren. Sie bewältigen Systembedarfsspitzen und schützen die Ausrüstung vor Schäden. Ihre Hauptfunktionen sind:
Hervorragende Überlastfähigkeit und Fehlertoleranz
Hervorragende Überlastfähigkeit und Fehlertoleranz-Quelle: consoele
Bei der Konstruktion werden Sicherheitsmargen berücksichtigt, um die Fähigkeit eines Transformators zu verbessern, kurzzeitigen Überlastungen standzuhalten, die seine Nennkapazität überschreiten. Dieses Design verhindert anhaltende Überlastungen, die zu Überhitzung und verkürzter Lebensdauer führen können. Außerdem trägt es dazu bei, dass der Transformator innerhalb normaler Spannungsspitzen und -grenzen stabil arbeitet.
Erhöhte kVA-Leistung und Kosten des Transformators
Durch die Erhöhung der Transformatorsicherheitsmargen steigen gleichzeitig die kVA-Leistung und die Kosten des Transformators. Diese Investition lohnt sich, um unerwartete Nachfragesteigerungen oder Lastspitzen zu bewältigen.
Von IEEE und IEC empfohlene Sicherheitsmargen
Von IEEE und IEC empfohlene Sicherheitsmargen-Quelle: kky
Die Industriestandards IEEE und IEC empfehlen eine Sicherheitsmarge von 25 % für die Reservekapazität. Dieses Design gewährleistet Gerätesicherheit und betriebliche Flexibilität.
Um dem erwarteten zukünftigen Wachstum von Produktionslinien oder Geräten Rechnung zu tragen, sollten Sie bei der Auswahl Ihres Transformators die folgenden Faktoren berücksichtigen, darunter:
Was planen Sie für eine zukünftige Expansion?-Quelle: eaton
Skalierbarkeit
Um zu vermeiden, dass aufgrund der Hinzufügung von Produktionslinien oder Geräten später Transformatortypen und -kapazitäten nachgekauft oder aufgerüstet werden müssen, können Sie sich im Voraus vorbereiten, indem Sie Transformatoren mit entsprechender zusätzlicher Kapazität auswählen, um zukünftige Erweiterungsanforderungen zu erfüllen.
Vermeiden Sie Überkapazitäten
Auch die Auswahl von Transformatoren mit Kapazitäten, die weit über der aktuellen Systemkapazität liegen, führt zu Ineffizienz. Wenn die Transformatorkapazität die Systemkapazität bei weitem übersteigt, führt dies zu erhöhten Leerlaufverlusten, Energieverschwendung und unnötigen Kostenaufwendungen. Daher müssen Sie die Kapazität entsprechend der Nachfrage planen.
Durch die Verbesserung der Betriebseffizienz des Transformators werden die Betriebskosten der Anlagen gesenkt und Abfall vermieden. Um die Betriebseffizienz zu verbessern, können Sie zunächst die Arten der Transformatorverluste verstehen. Dazu gehören:
Kernverlust
Kernverlust-Quelle: Researchgate
Der Kernverlust wird auch als Null-Lastverlust bezeichnet. Solange Strom anliegt, treten auch ohne angeschlossene Last Verluste auf; das ist unvermeidlich.
Kupferverlust
Kupferverlust-Quelle: Electricalblogging
Es handelt sich hierbei um einen Lastverlust. Verluste entstehen nur, wenn der Transformator an eine Last angeschlossen ist und steigen mit dem Laststrom. Ebenso wie der Kernverlust erhöht er die Betriebskosten und verringert die Betriebseffizienz.
Um die Auswirkungen von Verlusten auf die Ausrüstung zu reduzieren, sollten Sie:
Streben Sie nach einem Gleichgewicht zwischen Effizienz und Budgetbeschränkungen
Während die Anfangsinvestition in einen hocheffizienten Transformator-höher ist, gleicht ein effizienter und stabiler Betrieb im Laufe der Zeit Ihre Transformatorverluste aus und spart Ihnen so Kosten.
Es gibt keinen einheitlichen Standard für die Transformatorauswahl. Es erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung Ihrer Anforderungen, der aktuellen Systemlast, des Spitzenbedarfs, der Spannungskompatibilität, des Sicherheitsspielraums, der Effizienz und zukünftiger Entwicklungspläne. Wenn Sie jedoch die Informationen in diesem Artikel mit den Ratschlägen unseres professionellen Teams kombinieren, können Sie die fundierteste Entscheidung treffen. Kontaktieren Sie uns jetzt!
