負荷特性に基づいてトランス容量を選択する方法は？

 

I.負荷特性：トランス容量の選択の中核基盤

荷重特性は、主に負荷の種類、サイズ、変動則、力率、期間などを含む、動作中に電気機器によって示される電気特性を指します。これらの特性は、変圧器の容量要件を直接決定します。

負荷は、誘導負荷、容量性負荷、抵抗負荷に分割することができます。また、さまざまなタイプが変圧器容量に大きな影響を与えます。

1）帰納的負荷：モーター、トランス、電気溶接機などなど。これらの負荷が動作している場合、活性パワーを消費するだけでなく、反応性出力も生成し、力率が低下します。反応性電力の存在は、変圧器の見かけの電力需要を増加させます。リアクティブな電力補償が考慮されない場合、アクティブパワーと反応性電力の総需要を満たすために、より大きな容量変圧器を選択する必要があります。

2）容量性負荷：コンデンサ、同期ジェネレーターなど（-を超えた場合）など。システムの力率を改善できるリアクティブな出力を提供することが特徴です。容量性負荷が支配するシナリオでは、トランスの実際の見かけの出力需要は、アクティブな出力に対応する容量よりも低く、選択を全体的な反応性パワーバランスと組み合わせて調整する必要があります。

3）抵抗荷重：白熱灯、電気ヒーター、抵抗炉など。そのような負荷の力率は1に近く、見かけの出力は基本的にアクティブな出力に等しくなります。容量の選択は、反応的な出力損失をさらに考慮せずに、アクティブな電力に従って直接計算できます。

 

負荷のサイズは固定されておらず、その変動範囲、衝撃強度、および期間は、変圧器容量の選択に直接影響します。

1）一定の負荷：継続的な生産ライン機器など、荷重は特定の値の近くで長い間安定しています。現時点では、定格負荷の見かけの出力に従って容量を計算でき、マージンは10％〜15％（機器の老化、ラインの損失などを考慮して）。

2）変動荷重：住宅の電力消費量（朝と夕方のピーク時の高負荷、夜遅くまでの低負荷）、ショッピングモールの電力消費（営業時間中の高負荷、閉鎖後の低負荷）など。このようなシナリオでは、典型的な1日の負荷曲線をカウントし、容量選択のベンチマークとして最大負荷をかけ、ピークの持続時間が短い場合（1〜2時間だけ）、ピーク値-に応じて容量を盲目的に拡大しないようにする必要があります。

3）衝撃負荷：モーターの開始、電気溶接機の動作、スタンピング機器の操作など、定格値をはるかに超える電流（通常は5 - 7倍の定格電流の7倍）が生成されます。衝撃負荷には短い期間（数秒から数秒）がありますが、変圧器の短い-用語の過負荷を引き起こします。容量が不十分な場合、電圧の低下と巻線の過熱を引き起こす可能性があります。選択するときは、衝撃中に見かけの出力を計算する必要があります（モーター開始の見かけの出力=は、電流×定格電圧 /√3を開始します）、変圧器の短い-用語の過負荷容量が要件を満たし、必要に応じて、より大きな容量を備えた変圧器を選択するか、段階的開始などの測定値を選択します。

負荷の連続動作時間は、変圧器の「疲労度」を決定します。長期間継続的に実行される負荷（データセンターUPS電源、病院集中治療装置など）には、容量のマッチングのためのより高い要件があり、定格容量で安定して動作するように変圧器を確保する必要があります。断続的に動作する荷重（農業灌漑ポンプ、建設現場のタワークレーンなど）の場合、ほとんどの場合、シャットダウンまたは光負荷状態にあるため、容量の基準を適切に減らすことができ、巻き温度上昇は継続的に蓄積しませんが、動作中のピーク負荷が変換器の定着容量を超えないようにする必要があります。

最大負荷需要を満たします：トランス容量は、作業条件下で長い-用語の過負荷を確保しないように、最大​​負荷の見かけの出力以上でなければなりません。

経済的運用効率を追求します：トランスの効率曲線は「逆U {-字型」であり、負荷率が70％-80％（最小損失）の場合、効率は最高です。容量の選択は、「小さなカートを引っ張る大きな馬」を避けるために、この範囲で通常の動作負荷率を作成しようとするはずです（負荷率が30％未満の場合、効率は大幅に減少します）。

予約拡張スペース：今後3〜5年の負荷の成長（エンタープライズの拡大、住宅用電気機器の増加など）を考慮すると、能力は約20％のマージンを予約する必要があります（開発計画に従って調整）。

環境条件に適応します：高温、高高度、ほこりの多い環境は、変圧器の熱散逸効率を低下させます。そのような場合、容量はさらに10％- 20％増加する必要があります。ウェル-換気と温度に適した場所に設置された場合、マージンを適切に削減できます。

 

1.総負荷容量を計算します

合計機器の電源：需要係数（同時係数）を考慮して、すべての負荷の定格電力（kW）を集約します。

ピーク負荷を説明します：短い-用語のサージ（モーター開始電流など）がある場合、同等の熱負荷を計算するか、過渡分析を実行します。

式:

         

どこ：

s =見かけのパワー（kva）

​ P合計=総アクティブパワー（kw）

η=効率

cosφ=力率

 

2。トランス容量を決定します

ベース容量：トランス定格容量を選択します計算された負荷sよりわずかに高い（通常は20％〜30％マージン）。

例：負荷計算が800kvaの場合、1000kvaトランスを選択します。

過負荷機能：荷重が周期的に変動する場合（例えば、-夜変化）、短い{-用語の過負荷が許可される場合があります（オイル{-浸漬変圧器は通常、2時間1.3倍の過負荷を許可します）。

特別な負荷処理:

衝撃負荷を含むシナリオの場合、変圧器の計算容量を修正する必要があります。衝撃負荷（電気溶接機やスタンピング装置など）は、衝撃係数（定格電流と定格電流の比率）が2-5に達し、短い-用語のピーク電流を生成します。そのような場合、容量調整はどちらかを使用して実行する必要があります「最大需要方法」または「係数補正法」:

最大需要方法：衝撃負荷の最大アクティブパワーを測定または計算し（衝撃の持続時間を考慮して）、それを見かけの電力に変換してから、他の負荷の計算容量でそれを重ねます。

係数補正法：衝撃負荷が高い割合を占めるシステム（たとえば、総負荷の20％を超える）の場合、基本的な計算容量に補正係数が1.2-1.5を掛けます。 （影響が頻繁で強いほど、補正係数は高くなるはずです。）

低電力係数（例えば、COSφ<0.7）のシステムの場合、トランス容量を計算する前に、力率を0.85以上に改善するために、反応性電力補償（コンデンサバンクの設置など）を実装する必要があります。反応的な電力補償後、見かけの電力の需要が減少し、必要な変圧器容量が減少し、投資コストとエネルギー消費の両方が削減されます。

 

3. 例のシナリオ

シナリオ1：Factory Load=500 kW、Power Factor=0.8、効率= 0.9：

→800kvaトランスを選択します。

シナリオ2：データセンター（24/7操作、60％負荷率）→1.2xピーク負荷容量を備えた高-効率乾燥-タイプトランスを選択します。

リアクティブな電力補償との協力：誘導負荷が支配するシナリオでは、反応性電力補償のためにコンデンサを設置すると（0.7から0.9など）、1000kWの負荷を大幅に減らすことができます（1000kWの負荷が大幅に減少します（見かけの電力は1429kvaです。

周囲温度の影響：トランスの定格容量は通常、40度の周囲温度に基づいて設計されています。実際の周囲温度が長期にわたって40度を超える場合（高い-温度領域での屋外設置など）、「温度補正係数」に応じて容量を減らす必要があります（45度の補正係数は0.92、1000kVAトランスは実際に920kvaしか運ぶことができません）。

複数の変圧器の選択：負荷容量が大きく、広く分布している場合、または信頼性の要件が高い場合（大規模な工場、病院など）、複数の変圧器を並行して操作できます。現時点では、各変圧器の容量を「負荷共有」原則に従って選択して、各トランスの負荷速度がバランスが取れていることを確認し、特定のトランスの過負荷を回避する必要があります。