Transformator to bardzo istotne urządzenie w systemie elektrycznym, odpowiedzialne za przekształcenie napięcia elektrycznego prądu zmiennego. Może zmienić jego poziom, zwiększając, za co odpowiada transformator podwyższający, bądź zmniejszając, do czego służy transformator obniżający. Dobór transformatorów do instalacji elektrycznych musi być więc dopasowany odpowiednio, ma to bowiem znaczenie dla zapewniania efektywności, jak również bezpieczeństwa całego systemu. To niezwykle istotne, ponieważ transformator trzeba dobrać zarówno pod względem obciążeń, jak i warunków eksploatacyjnych, by nie dopuścić do sytuacji, że instalacja źle pracuje. W artykule omówimy najważniejsze zagadnienia związane z tą tematyką: jak prawidłowo obliczyć obciążalność transformatora, pochylimy się nad tematyką doboru przekładni oraz wskażemy, jak właściwie dopasować moc transformatora do instalacji elektrycznej.
Sprawdź transformatory w hurtowni Onninen
Jak obliczyć obciążalność dla transformatora?
Zacznijmy od bardzo ważnego zagadnienia, bo pozwala lepiej zrozumieć całą omawianą tematykę. Mowa tu o kwestii obciążenia transformatora, którą trzeba obliczyć, żeby poznać maksymalną moc transformatora, jaką może on przenosić bez ryzyka przekraczania dopuszczalnych wartości temperaturowych. Chroni go to bowiem przed niebezpiecznym przegrzaniem, a w konsekwencji uszkodzeniem.
Aby obliczyć obciążenie, musimy wziąć pod uwagę ilość mocy znamionowej transformatora. Podana jest ona przez producenta, wyrażona w kilowoltamperach (kVA). Jeśli chodzi o współczynnik mocy, istotne są tu też także jej straty w uzwojeniach (straty miedzi) oraz w rdzeniu (straty żelaza). Zależą one od obciążenia, jak również jakości materiałów użytych w konstrukcji.
Kolejnym bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na obciążalność jest temperatura otoczenia. Transformatory nie mogą być wystawione na nadmierne ciepło, bo zwiększa ono ryzyko uszkodzenia izolacji tego urządzenia. Biorąc to pod uwagę, niezbędne jest tu zastosowanie właściwego systemu chłodzenia, na przykład poprzez chłodzenie olejowe lub powietrzne.
W praktyce obciążalność na transformatorach można określić na podstawie tak zwanej charakterystyki obciążeniowej. Uwzględnia ona warunki pracy, współczynnik mocy oraz dynamikę obciążeń w instalacji.
Dobór przekładni oraz potencjalnego zakresu regulacji transformatorów
Jak więc widzimy, od zastosowania odpowiedniego transformatora zależy bardzo wiele, lecz dla lepszego zrozumienia stosunków między transformatorem a działaniem sieci elektroenergetycznej potrzeba przywołać temat doboru przekładni.
Przekładnia transformatora wyraża stosunek liczby zwojów uzwojenia pierwotnego do liczby zwojów uzwojenia wtórnego. Decyduje to de facto o tym, o ile zostanie podniesione lub obniżone napięcie. Dobór właściwej przekładni wpływa więc tu na poziom napięcia wyjściowego czy napięcia zwarcia, dostosowując go do wymagań instalacji. Jeśli transformatory pracujące mają zbyt niskie lub zbyt wysokie napięcie, najczęściej może to doprowadzić do przeciążenia, awarii sprzętu lub straty energii.
Dość istotnym elementem jest też możliwość regulacji napięcia po stronie wtórnej transformatora (tzw. odczepy regulacyjne). Pozwala to na kompensowanie spadków lub wzrostów napięcia sieci, które wynikają z dynamicznych zmian obciążenia w instalacji. Za sprawą regulacji napięcia można bardziej precyzyjnie dopasować transformator do zmiennych warunków pracy. Zwiększa to efektywność energetyczną, przekładając się jednocześnie na większą stabilność pracy całego systemu elektrycznego.
Właściwy dobór mocy transformatora do instalacji elektrycznej
Nie ma wątpliwości, że zasilacze i transformatory mają kluczowe znaczenie w kontekście projektowania instalacji elektrycznej. Zbyt małe lub zbyt duże urządzenie może negatywnie wpływać na efektywność systemu, w tym na parametry zasilania, napięcie zwarcia, czy nawet powodując problemy w sieci zasilającej. Żeby więc prawidłowo dobrać moc transformatora, musimy uwzględnić zapotrzebowanie na energię w instalacji, obciążenia szczytowe oraz ewentualne rezerwy na przyszły rozwój. Jak już wiemy, moc transformatora wyrażona jest w kilowoltamperach (kVA) i musi być dopasowana do przewidywanego obciążania tak, aby uniknąć przeciążeń oraz przegrzewania.
Musimy też uwzględnić charakterystykę obciążenia, odpowiadając sobie na pytanie, czy jest ono stałe, zmienne, czy może okresowo intensywne. Jeśli bowiem wybierzemy transformator o zbyt dużej mocy względem potrzeb instalacji, będzie on pracował z niską efektywnością, generując zbędne straty energii. W przypadku, gdy transformator jest za mały, może nie sprostać zapotrzebowaniu energetycznemu. A to najprostsza droga do awarii i nadmiernych kosztów operacyjnych.
Pamiętajmy o tym, dobierając moc transformatora do instalacji elektrycznej. Postawmy też na niezawodne transformatory z mocowaniem zapewniające stabilność, co ma znaczenie zwłaszcza w przypadku pracy w trudnych warunkach środowiskowych. Cechuje je też bezpieczeństwo, bo takie transformatory są mniej narażona na przesunięcia i uszkodzenia mechaniczne.
Podsumowując, odpowiedni dobór transformatora do instalacji elektrycznych ma ogromne znaczenie dla całej instalacji elektrycznej, dlatego też musimy mieć to na uwadze!