Muuntaja siirtää sähköenergiaa (tehoa) järjestelmästä toiseen induktiolla ilman fyysistä yhteyttä näiden kahden järjestelmän välillä (lukuun ottamatta maadoitus- ja liitosliitoksia). Siten National Electrical Code (NEC) viittaa muuntajiin ”erikseen johdettuina järjestelminä”.
Useimmat muuntajat nostavat tai alentavat jännitettä, mutta erotusmuuntajat eivät sitä tee, vaan ne vain irrottavat primäärikäämin toisiokäämistä.
Joitakin perusasioita
Jännitelähteeseen kytketty muuntajan käämi on ”primääri”. Kuormaan kytketty muuntajan käämi on ”toisiokäämi.”
Jännite, joka voidaan indusoida toisiokäämiin primäärin magneettikentästä, on primäärin sähkömagneettisen kentän leikkaamien toisiokäämin johtosilmukoiden (kierrosten) lukumäärän funktio. Primääripuolen jännite on ”primäärijännite”, kun taas sekundääripuolen jännite on ”sekundäärijännite”.
Muuntajat mitoitetaan kilovolttiampeereina (kVA), jossa 1kVA = 1000 volttiampeeria (VA).
Kolmio- ja rengasjännitemuuntajat
Kolmio- ja rengasjännitemuuntajissa (Delta- ja Wye-muuntajat
Delta-kytkentäisissä muuntajissa on kolme käämitystä kytketty toisiinsa päittäin. Verkkojohtimet kytkeytyvät jokaiseen pisteeseen, jossa kaksi käämiä kohtaa. Tätä järjestelmää kutsutaan ”deltaksi”, koska se näyttää piirrettynä kolmiolta (D-kirjaimen kreikkalainen symboli Delta). Delta/delta-muuntajassa sekä ensiö- että toisiokäämit on kytketty deltaan (kuva 1).
Kuva 1. Delta-kytkentäisissä muuntajissa on kolme käämitystä kytketty päittäin toisiinsa.
Työskennellessäsi delta-muuntajien kanssa älä unohda ”korkeaa jalkaa” (ks. sivupalkki alla).
Wye-kytkentäisissä muuntajissa on yksi johto kustakin kolmesta käämistä kytketty yhteiseen pisteeseen. Muut johdot kustakin käämistä kytkeytyvät verkkojohtimiin. Wye-konfiguroitu toisiomuuntaja esitetään usein käämien Y-muotoisella järjestelyllä (kuva 2)
Kuva 2. Wye-kytketyissä muuntajissa on yksi johto kustakin kolmesta käämistä kytketty yhteiseen pisteeseen.
Johtovirrat
Muuntajan johtovirran voi laskea käyttämällä sopivaa kaavaa yksi- tai kolmivaiheisille järjestelmille:
Yksivaiheinen: I = VA ÷ E
3-vaiheinen: I = VA ÷ (E × 1,732)
Ylivirtasuojaus
Muuntajan käämien suojaamiseksi ylivirralta käytetään taulukossa 450.3(B) ja sitä koskevissa huomautuksissa lueteltuja prosenttilukuja.
Luku 450.3(B) koskee muuntajan käämien suojausta, ei muuntajaa syöttävien tai muuntajasta lähtevien johtimien suojausta.
Luvun 450.3(B) huomautusta 1 sovelletaan vähintään 9 A:n virroille. Jos 125 % ensiövirrasta ei vastaa vakiosulaketta tai ei-säädettävää katkaisijaa, voidaan käyttää seuraavaksi korkeampaa ylivirtasuojalaitteen (OCPD) luokitusta, joka on lueteltu kohdassa 240.6(A).
Primäärinen ylivirtasuojaus, alle 9A esimerkki
Kysymys: Mikä on 2kVA:n jatkuvasti kuormitetun, yksivaiheisen, 240V:n muuntajan suurin primäärinen OCPD-arvo?
Primäärivirta = (muuntajan VA-arvo) ÷ (primäärijännite)
Primäärivirta = 2 000VA ÷ 240V
Primäärivirta = 8.33A
Primäärisuojaus = (primäärivirta) × (taulukon 450.3(B) prosenttiosuus)
Primäärisuojaus = 8,33A × 167%
Primäärisuojaus = 13,92A
Primäärinen ylivirtasuojaus, joka on suurempi kuin 9A esimerkki
Kysymys: Mikä on 45kVA:n jatkuvasti kuormitetun, kolmivaiheisen, 480V:n muuntajan (kuva 3) suurin primäärinen ylivirtasuojausarvo?
Kuva 3. Näin lasketaan OCPD-arvo muuntajalle, kun ensiövirta on alle 9A.
Primäärävirta = muuntajan VA-arvo ÷ (ensiöjännite × 1,732)
Primäärävirta = 45 000VA ÷ (480V × 1.732)
Primäärivirta = 54A
Primäärisuojaus = (Primäärivirta) × (taulukon 450.3(B) prosenttiosuus)
Primäärisuojaus = 54A × 125%
Primäärisuojaus = 68A
Käyttäkää siis 70A OCPD:tä tässä tilanteessa.
Primäärijohtimien mitoitus
Mitoitetaan primäärijohtimet vähintään 125 % jatkuvista kuormista ja 100 % muista kuin jatkuvista kuormista taulukossa 310.15(B)(16) lueteltujen päätelaitteiden lämpötilakohtaisten nimellisvirtavoimakkuuksien perusteella ennen virrankestävyyden säätöä .
Suojata johtimet ylivirralta niiden virrankestävyyden mukaan virrankestävyyden säätöjen jälkeen 310.15 §:ssä määritellyllä tavalla . Voit käyttää seuraavaksi korkeampaa OCPD:n standardiluokitusta (suojattavien johtimien ampeerisuorituskyvyn yläpuolella), jos OCPD-luokitus ei ylitä 800A .
Primäärijohtimen mitoitus esimerkki
Kysymys: Minkä kokoista ensiöjohdinta voidaan käyttää 45 kVA:n jatkuvasti kuormitettuun, kolmivaiheiseen, 480 V:n muuntajaan, jossa ensisijainen OCPD on mitoitettu 70 A:lle?
Vaihe 1: Mitoita ensiöjohdin 125 %:lle ensiövirran nimellisarvosta.
I = 45 000VA ÷ (480V × 1,732) = 54A
54A × 1,25 = 68A
4 AWG:n johtimen nimellisarvo on 70A 60 °C:ssa .
Vaihe 2: Varmista, että johtimet on suojattu niiden ampeerisuureiden mukaan .
A 4 AWG johtimen nimellisarvo on 70A 60°C:ssa voidaan suojata 70A:n ensisijaisella OCPD:llä.
Sekundäärijohtimen mitoitus
Sekundäärijohtimen ampeerisuureen on oltava vähintään yhtä suuri kuin sekundäärijohtimilla syötettävän laitteen nimelliskapasiteetista riippuen on oltava vähintään yhtä suuri kuin laitteen nimellisteho tai sekundäärijohtimiin päättyvä OCPD . Oletetaan, että toisiojohtimet kantavat jatkuvasti muuntajan täyttä kapasiteettia.
Vaihe 1: Määritä toisiojohtimien syöttämän laitteen nimellisarvo 125 %:lla toisiojohtimien nimellisarvosta.
Vaihe 2: Mitoita toisiojohtimet siten, että niiden ampeeriluku on vähintään toisiojohtimien syöttämän laitteen nimellisarvon suuruinen.
Esimerkkiesimerkkikuvaus toisiojohtimien mitoituksesta Kysymys:
Vaihe 1: Määritä toisiojohtimen nimellisvirta.
Sekundäärivirta = muuntajan VA ÷ (sekundäärijännite × 1,732)
I = 45 000VA ÷ (208V × 1,732)
I = 125A
Vaihe 2: Mitoita sekundäärinen OCPD jatkuvaa kuormitusta varten (125 % sekundäärivirran nimellisarvosta) .
125A × 1,25 = 156A
Käytä siis 175A OCPD:tä tässä tilanteessa .
Vaihe 3: Mitoita toisiojohdin siten, että sen ampeerikapasiteetti on vähintään 175A:n toisio-OCPD:n suuruinen (vaihe 2) .
Käytä 2/0 AWG:tä, jonka mitoitus on 175A 75°C:ssa
MAADOITUS JA KYTKENTÄ
Järjestelmän kytkentähyppy, joka on mitoitettu Sec. 250.102(C) mukaisesti sekundäärijohtimien pinta-alan perusteella , on asennettava samaan paikkaan, jossa maadoituselektrodin johdin päättyy muuntajan nollapisteeseen .
Maadoituselektrodijohtimen on yhdistettävä erikseen johdetun järjestelmän nollapiste Sec. 250.30(A)(4) kohdassa määritellyn tyyppiseen maadoituselektrodiin. Maadoituselektrodijohdin mitoitetaan kohdan 250.66 mukaisesti maadoittamattoman toisiojohtimen pinta-alan perusteella .
Välttää virheitä
Laskentavirheellä voi olla traagiset seuraukset. Miten voit siis vähentää virhemahdollisuuksia muuntajalaskelmissasi?
Matematiikka ei ole erityisen haastavaa, mutta jos valitset väärän kaavan, tuloksesi ovat vääriä, vaikka matematiikka olisikin oikein. Nämä neljä yksinkertaista vaihetta auttavat varmistamaan, että valitset oikean kaavan tiettyä sovellusta varten:
1. Tarkista VA-arvo kahdesti.
2. Määritä ensiö- ja toisiojännitteet ja se, onko kyseessä yksi- vai kolmivaiheinen jännite.
3. Tarkista kuorman luonnehdinta ja laskelmat kahdesti.
4. Tarkista, että olet käyttänyt oikeita kaavoja. Tässä vinkki, joka auttaa sinua tekemään sen ilman, että silmäsi lasittuvat: Viittaa vääriin kaavoihin. Työskentelet esimerkiksi yksivaiheisessa järjestelmässä. Katso kolmivaiheisen järjestelmän kaavaa. Käytitkö tätä kaavaa? Jos ei, hienoa. Siirry seuraavaan kohtaan ja käytä samanlaista prosessia.
Nämä materiaalit on toimittanut meille Mike Holt Enterprises Leesburgissa, Fla. Voit tutustua tämän yrityksen tarjoamiin koodikoulutusmateriaaleihin osoitteessa www.mikeholt.com/code.
