Un transformator transferă energie electrică (putere) de la un sistem la altul prin inducție, fără nicio conexiune fizică între cele două sisteme (în afară de conexiunile de împământare și de legare la pământ). Astfel, Codul electric național (NEC) se referă la transformatoare ca la „sisteme derivate separat.”
Majoritatea transformatoarelor cresc sau scad tensiunea, dar transformatoarele de izolare nu o fac; ele pur și simplu decuplează înfășurarea primară de cea secundară.
Câteva noțiuni de bază
Înfășurarea transformatorului conectată la sursa de tensiune este „primarul”. Înfășurarea transformatorului conectată la sarcină este „secundarul.”
Tensiunea care poate fi indusă în înfășurarea secundară de câmpul magnetic primar este o funcție a numărului de bucle (spire) ale conductorului secundar tăiate de câmpul electromagnetic primar. Tensiunea de pe partea primară este „tensiunea de linie primară”, în timp ce tensiunea de pe partea secundară este „tensiunea de linie secundară”.
Transformatoarele sunt evaluate în kilovolți-amperi (kVA), unde 1kVA = 1.000 de volți-amperi (VA).
Transformatoarele conectate în triunghi și în Wye
Transformatoarele conectate în triunghi au trei înfășurări conectate cap la cap. Conductoarele de linie se conectează la fiecare punct în care se întâlnesc două înfășurări. Acest sistem se numește „Delta” deoarece, atunci când este desenat, arată ca un triunghi (simbolul grecesc Delta pentru litera D). Pentru un transformator delta/delta, atât înfășurările primare cât și cele secundare sunt conectate în triunghi (Fig. 1).
Fig. 1. Figura 2. Transformatoarele conectate în triunghi au trei înfășurări conectate cap la cap una cu cealaltă.
Când lucrați cu transformatoare în triunghi, nu uitați de „piciorul înalt” (a se vedea bara laterală de mai jos).
Transformatoarele conectate în zig-zag au un conductor de la fiecare dintre cele trei înfășurări conectat la un punct comun. Celelalte conductoare de la fiecare dintre înfășurări se conectează la conductorii de linie. Un secundar configurat în formă de Y este adesea reprezentat cu o dispunere în formă de Y a înfășurărilor (fig. 2)
Fig. 2. Transformatoarele conectate în Wye au câte un conductor de la fiecare dintre cele trei înfășurări conectat la un punct comun.
Curanți de linie
Puteți calcula curentul de linie al unui transformator folosind formula corespunzătoare pentru sistemele monofazate sau trifazate:
Simplu: I = VA ÷ E
3-fazat: I = VA ÷ (E × 1,732)
Protecție la supracurent
Pentru a proteja înfășurările unui transformator împotriva supracurentului, folosiți procentele enumerate în tabelul 450.3(B) și notele aplicabile ale acestuia.
Secțiunea 450.3(B) se referă la protecția înfășurărilor transformatorului, nu la conductoarele care alimentează sau pleacă de la transformator.
Pentru curenți de 9A sau mai mult, se aplică Sec. 450.3(B), Nota 1. În cazul în care 125% din curentul primar nu corespunde unei siguranțe fuzibile standard sau unui întrerupător de circuit nereglabil, puteți utiliza următorul dispozitiv de protecție la supracurent (OCPD) cu putere nominală mai mare, conform listei de la Sec. 240.6(A).
Protecție primară la supracurent, mai puțin de 9A exemplu
Întrebare: Care este valoarea nominală maximă a OCPD primară pentru un transformator monofazat monofazat de 240V, încărcat continuu de 2kVA?
Curentul primar = (valoarea nominală VA a transformatorului) ÷ (tensiunea primară)
Curentul primar = 2.000VA ÷ 240V
Curentul primar = 8.000VA ÷ 240V.33A
Protecție primară = (Curentul primar) × (procentajul din tabelul 450.3(B))
Protecție primară = 8,33A × 167%
Protecție primară = 13,92A
Protecție primară la supracurent mai mare de 9A exemplu
Întrebare: Care este valoarea nominală maximă a OCPD primară pentru un transformator de 45kVA încărcat continuu, trifazat, de 480V (fig. 3)?
Fig. 3. Iată cum se calculează valoarea nominală OCPD pentru un transformator atunci când curentul primar este mai mic de 9A.
Curentul primar = Valoarea nominală VA a transformatorului ÷ (Tensiunea primară × 1,732)
Curentul primar = 45.000VA ÷ (480V × 1,732)
Curentul primar = 45.000VA ÷ (480V × 1.732)
Curent primar = 54A
Protecție primară = (Curent primar) × (Tabel 450.3(B) Procentualitate)
Protecție primară = 54A × 125%
Protecție primară = 68A
Prin urmare, utilizați un OCPD de 70A în această situație.
Dimensionarea conductoarelor primare
Dimensionați conductoarele primare la cel puțin 125% din sarcinile continue, plus 100% din sarcinile necontinue, pe baza ampatamentelor nominale la temperatura terminalelor, așa cum sunt enumerate în tabelul 310.15(B)(16), înainte de orice ajustare a ampatamentului .
Protejați conductoarele împotriva supracurentului în funcție de ampatamentul lor după ajustarea ampatamentului, așa cum este specificat în sec. 310.15 . Puteți utiliza următorul indice standard mai mare de OCPD (peste ampacitatea conductoarelor protejate) dacă indicele OCPD nu depășește 800A .
Exemplu de dimensionare a conductorului primar
Întrebare: Ce dimensiune a conductorului primar poate fi utilizată pentru un transformator de 45kVA încărcat continuu, trifazat, de 480V, în cazul în care OCPD-ul primar este dimensionat la 70A?
Pasul 1: Dimensionați conductorul primar la 125% din valoarea nominală a curentului primar.
I = 45.000VA ÷ (480V × 1,732) = 54A
54A × 1,25 = 68A
Un conductor de 4 AWG este evaluat la 70A la 60°C .
Pasul 2: Verificați dacă conductorii sunt protejați conform amperajelor lor .
Un conductor 4 AWG cu tensiunea nominală de 70A la 60°C poate fi protejat de un OCPD primar de 70A.
Dimensionarea conductorului secundar
Amperajul conductorului secundar trebuie să fie cel puțin egal cu tensiunea nominală a dispozitivului alimentat de conductorii secundari sau cu OCPD-ul de la terminația conductorilor secundari . Să presupunem că conductorii secundari vor transporta întreaga capacitate a transformatorului în mod continuu.
Etapa 1: Determinați valoarea nominală a dispozitivului alimentat de conductorii secundari la 125% din valoarea nominală secundară .
Etapa 2: Dimensionați conductorii secundari astfel încât să aibă o ampacitate de cel puțin valoarea nominală a dispozitivului alimentat de conductorii secundari .
Exemplu de dimensionare a conductorilor secundari Întrebare: Ce se întâmplă în cazul conductoarelor secundare? Ce dimensiune a conductorului secundar poate fi utilizată pentru un transformator de 45kVA încărcat continuu, trifazat, 480V-120/208V?
Etapa 1: Determinați valoarea nominală a curentului secundar.
Curentul secundar = Transformator VA ÷ (Tensiune secundară × 1,732)
I = 45.000VA ÷ (208V × 1,732)
I = 125A
Pasul 2: Dimensionați OCPD-ul secundar pentru încărcare continuă (125% din valoarea nominală a curentului secundar) .
125A × 1,25 = 156A
Așa, utilizați un OCPD de 175A în această situație .
Etapa 3: Dimensionați conductorul secundar astfel încât să aibă o ampacitate de cel puțin 175A OCPD secundar (etapa 2) .
Utilizați un conductor 2/0 AWG cu o capacitate nominală de 175A la 75°C
Punere la pământ și legare la pământ
Un jumper de legare la pământ a sistemului, dimensionat conform Sec. 250.102(C) pe baza suprafeței conductoarelor secundare , trebuie instalat în același loc în care conductorul electrodului de împământare se termină la punctul neutru al unui transformator .
Un conductor al electrodului de împământare trebuie să conecteze punctul neutru al unui sistem derivat separat la un electrod de împământare de un tip identificat în Sec. 250.30(A)(4). Dimensionați conductorul electrodului de împământare conform Sec. 250.66, pe baza suprafeței conductorului secundar nelegat la pământ .
Evitarea erorilor
O eroare de calcul poate avea rezultate tragice. Așadar, cum puteți reduce șansele de eroare în calculele dumneavoastră privind transformatoarele?
Matematica implicată nu este deosebit de dificilă, dar dacă selectați formula greșită, rezultatele dumneavoastră vor fi greșite chiar dacă matematica este corectă. Acești patru pași simpli vă vor ajuta să vă asigurați că selectați formula corectă pentru o anumită aplicație:
1. Verificați de două ori valoarea nominală VA.
2. Identificați tensiunile primară și secundară și dacă este monofazată sau trifazată.
3. Verificați de două ori caracterizarea sarcinii și calculele.
4. Verificați dacă ați folosit formulele corecte. Iată un sfat pentru a vă ajuta să faceți acest lucru fără să vi se blocheze ochii: Faceți referire la formulele greșite. De exemplu, lucrați într-un sistem monofazat. Uitați-vă la formula pentru unul trifazat. Este aceasta cea pe care ați folosit-o? Dacă nu, foarte bine. Treceți la următorul element și folosiți un proces similar.
Aceste materiale ne-au fost furnizate de Mike Holt Enterprises din Leesburg, Florida. Pentru a vizualiza materialele de formare Code oferite de această companie, vizitați www.mikeholt.com/code.
