En transformer overfører elektrisk energi (effekt) fra et system til et andet ved induktion, uden fysisk forbindelse mellem de to systemer (bortset fra jordings- og bondingforbindelser). National Electrical Code (NEC) henviser derfor til transformatorer som “separat afledte systemer”.
De fleste transformatorer hæver eller sænker spændingen, men det gør isolationstransformatorer ikke; de afkobler blot den primære vikling fra den sekundære vikling.
Nogle grundlæggende ting
Transformatorviklingen, der er forbundet med spændingskilden, er “primær”. Transformatorviklingen, der er forbundet med belastningen, er “sekundær”.”
Den spænding, der kan induceres i den sekundære vikling fra det primære magnetfelt, er en funktion af antallet af sekundære ledersløjfer (vindinger), der er afskåret af det primære elektromagnetiske felt. Spændingen på primærsiden er den “primære linjespænding”, mens spændingen på sekundærsiden er den “sekundære linjespænding”.
Transformere er normeret i kilovolt-ampere (kVA), hvor 1kVA = 1.000 volt-ampere (VA).
Delta- og Wye
Deltaforbundne transformere har tre viklinger, der er forbundet ende-til-ende. Linjelederne er forbundet til hvert punkt, hvor to viklinger mødes. Dette system kaldes et “Delta”, fordi det, når det tegnes ud, ligner en trekant (det græske symbol Delta for bogstavet D). For en delta/delta-transformer er både de primære og sekundære viklinger deltaforbundet (fig. 1).
Fig. 1. Deltaforbundne transformere har tre viklinger forbundet ende-til-ende med hinanden.
Når du arbejder med deltatransformere, må du ikke glemme “det høje ben” (se sidebar nedenfor).
Vye-forbundne transformere har en ledning fra hver af de tre viklinger forbundet til et fælles punkt. De andre ledninger fra hver af viklingerne er forbundet til linjelederne. Et wye-konfigureret sekundært transformator er ofte repræsenteret med en Y-formet anbringelse af viklingerne (fig. 2)
Fig. 2. Wye-connected transformere har en ledning fra hver af de tre viklinger forbundet til et fælles punkt.
Linjestrømme
Du kan beregne en transformers linjestrøm ved hjælp af den relevante formel for enfasede eller 3-fasede systemer:
En enfaset: I = VA ÷ E
3-faset: I = VA ÷ (E × 1,732)
Overstrømsbeskyttelse
For at beskytte en transformators viklinger mod overstrøm skal du bruge de procentdele, der er anført i tabel 450.3(B) og de relevante noter hertil.
Snit 450.3(B) omfatter beskyttelse af transformatorviklingerne, ikke af de ledere, der forsyner eller forlader transformeren.
For strømme på 9A eller mere gælder afsnit 450.3(B), note 1. Hvis 125 % af den primære strøm ikke svarer til en standardsikring eller en ikke-justerbar afbryder, kan du bruge den næsthøjeste nominelle overstrømsbeskyttelsesanordning (OCPD), som anført i Sec. 240.6(A).
Primær overstrømsbeskyttelse, mindre end 9A eksempel
Spørgsmål: Hvad er den maksimale primære OCPD-værdi for en 2kVA kontinuerligt belastet, enfaset, 240V-transformator?
Primærstrøm = (transformatorens VA-værdi) ÷ (primærspænding)
Primærstrøm = 2.000VA ÷ 240V
Primærstrøm = 8.33A
Primær beskyttelse = (Primærstrøm) × (Tabel 450.3(B) Procentdel)
Primær beskyttelse = 8,33A × 167%
Primær beskyttelse = 13,92A
Primær overstrømsbeskyttelse større end 9A eksempel
Spørgsmål: Hvad er den maksimale primære OCPD-værdi for en 45kVA kontinuerligt belastet, 3-faset, 480V transformer (fig. 3)?
Figur 3. Sådan beregnes OCPD-værdien for en transformer, når den primære strøm er mindre end 9A.
Primærstrøm = transformatorens VA-værdi ÷ (primær spænding × 1,732)
Primærstrøm = 45.000VA ÷ (480V × 1.732)
Primærstrøm = 54A
Primærbeskyttelse = (Primærstrøm) × (Tabel 450.3(B) Procentdel)
Primærbeskyttelse = 54A × 125%
Primærbeskyttelse = 68A
Der skal derfor anvendes en OCPD på 70A i denne situation.
Dimensionering af primære ledere
Dimensioner de primære ledere til mindst 125 % af de kontinuerlige belastninger plus 100 % af de ikke-kontinuerlige belastninger, baseret på terminalernes nominelle strømstyrker som anført i tabel 310.15(B)(16), før enhver justering af ampaciteten .
Beskyt lederne mod overstrøm i henhold til deres ampacitet efter justering af ampaciteten, som angivet i Sec. 310.15 . Du kan bruge den næsthøjeste standardværdi for OCPD (over strømstyrken for de ledere, der beskyttes), hvis OCPD-værdien ikke overstiger 800 A .
Eksempel på dimensionering af primærleder
Spørgsmål: Hvilken størrelse primærleder kan anvendes til en 45kVA kontinuerligt belastet, 3-faset, 480V transformer, hvor den primære OCPD er dimensioneret til 70A?
Stræk 1: Størrelsen af primærlederen skal være 125 % af den nominelle primærstrøm.
I = 45.000VA ÷ (480V × 1,732) = 54A
54A × 1,25 = 68A
En 4 AWG-leder er normeret til 70A ved 60°C .
Strin 2: Kontroller, at lederne er beskyttet i henhold til deres strømstyrker.
En 4 AWG-leder, der er normeret til 70A ved 60°C, kan beskyttes af en primær OCPD på 70A.
Dimensionering af sekundære ledere
Ampaciteten af den sekundære leder skal mindst svare til den nominelle strømstyrke for den enhed, der forsynes af de sekundære ledere eller OCPD’en ved de sekundære lederes afslutning . Antag, at de sekundære ledere vil bære transformatorens fulde kapacitet kontinuerligt.
Stræk 1: Bestem nominel kapacitet for den enhed, der forsynes af de sekundære ledere ved 125 % af den sekundære kapacitet .
Stræk 2: Dimensioner de sekundære ledere, så de har en strømstyrke på mindst den enhed, der forsynes af de sekundære ledere .
Eksempel på dimensionering af sekundærlederne Spørgsmål: Hvilken størrelse sekundærleder kan anvendes til en 45 kVA kontinuerligt belastet, 3-faset, 480V-120/208V transformer?
Stræk 1: Bestem den sekundære strømstyrke.
Sekundærstrøm = Transformer VA ÷ (Sekundærspænding × 1,732)
I = 45.000VA ÷ (208V × 1,732)
I = 125A
Stræk 2: Størrelsen af den sekundære OCPD til kontinuerlig belastning (125% af den nominelle sekundærstrøm) .
125A × 1,25 = 156A
Der skal altså anvendes en 175A OCPD i denne situation .
Stræk 3: Størrelsen af den sekundære leder skal være så stor, at den har en strømstyrke på mindst 175A sekundær OCPD (trin 2) .
Brug en 2/0 AWG normeret 175A ved 75°C
Jording og bonding
En system bonding jumper, dimensioneret i henhold til Sec. 250.102(C) baseret på arealet af de sekundære ledere , skal installeres på samme sted, hvor jordelektrode lederen slutter til det neutrale punkt af en transformer .
En jordelektrodeleder skal forbinde det neutrale punkt i et separat afledt system med en jordelektrode af en type, der er identificeret i Sec. 250.30(A)(4). Dimensioner jordelektrodelederen i henhold til Sec. 250.66, baseret på arealet af den ujordede sekundærleder.
Undgå fejl
En beregningsfejl kan have tragiske resultater. Så hvordan kan du reducere risikoen for fejl i dine transformerberegninger?
Den involverede matematik er ikke særlig udfordrende, men hvis du vælger den forkerte formel, vil dine resultater være forkerte, selv om din matematik er rigtig. Disse fire enkle trin vil hjælpe dig med at sikre, at du vælger den korrekte formel til en given anvendelse:
1. Dobbelttjek VA-værdien.
2. Identificer de primære og sekundære spændinger, og om der er tale om enfaset eller 3-faset.
3. Dobbelttjek din belastningskarakterisering og dine beregninger.
4. Kontroller, at du har brugt de korrekte formler. Her er et tip til at hjælpe dig med at gøre det, uden at dine øjne bliver glaserede: Henvis til de forkerte formler. Du arbejder f.eks. i et enfaset system. Se på formlen for et 3-faset system. Er det den, du har brugt? Hvis ikke, så er det fint. Gå videre til det næste punkt, og brug en lignende fremgangsmåde.
Disse materialer er stillet til rådighed for os af Mike Holt Enterprises i Leesburg, Fla. Hvis du ønsker at se de kodetræningsmaterialer, der tilbydes af denne virksomhed, kan du besøge www.mikeholt.com/code.
