A transzformátor az elektromos energiát (teljesítményt) indukcióval továbbítja egyik rendszerből a másikba, a két rendszer között nincs fizikai kapcsolat (a földelési és kötési kapcsolatokon kívül). Ezért a Nemzeti Elektromos Szabályzat (NEC) a transzformátorokat “külön levezetett rendszereknek” nevezi.”
A legtöbb transzformátor emeli vagy csökkenti a feszültséget, de a leválasztó transzformátorok nem; ezek egyszerűen leválasztják a primer tekercset a szekunder tekercsről.
Egy kis alapismeret
A feszültségforráshoz csatlakozó transzformátor tekercs a “primer”. A terheléshez csatlakozó transzformátor tekercs a “szekunder.”
A primer mágneses térből a szekunder tekercsben indukálható feszültség a primer elektromágneses tér által levágott szekunder vezetőhurkok (fordulatok) számának függvénye. A primer oldalon lévő feszültség a “primer hálózati feszültség”, míg a szekunder oldalon lévő feszültség a “szekunder hálózati feszültség”.
A transzformátorokat kilovolt-amperben (kVA) mérik, ahol 1kVA = 1000 volt-amper (VA).
Delta és Wye
A deltakapcsolású transzformátorok három, végtől végig csatlakozó tekercsből állnak. A hálózati vezetékek minden olyan ponthoz csatlakoznak, ahol két tekercs találkozik. Ezt a rendszert “delta”-nak nevezik, mert kirajzolva úgy néz ki, mint egy háromszög (a görög Delta szimbólum a D betű). A delta/delta transzformátor esetében mind a primer-, mind a szekunder tekercsek delta kapcsolásúak (1. ábra).
1. ábra. A delta kapcsolt transzformátorok három tekercsét végig egymáshoz csatlakoztatják.
A delta transzformátorokkal való munka során ne feledkezzünk meg a “magas lábról” (lásd az alábbi oldalsávot).
A delta kapcsolt transzformátoroknál mindhárom tekercsből egy-egy vezeték egy közös ponthoz csatlakozik. Az egyes tekercsekből származó többi vezeték a hálózati vezetékekhez csatlakozik. A wye-konfigurált szekundert gyakran a tekercsek Y alakú elrendezésével ábrázolják (2. ábra)
2. ábra. A Wye-csatlakozós transzformátorok mindhárom tekercseléséből egy-egy vezeték egy közös ponthoz csatlakozik.
Vezetékáramok
A transzformátor vezetékáramát az egyfázisú vagy háromfázisú rendszerekre vonatkozó megfelelő képlet segítségével számíthatja ki:
Egyfázisú: I = VA ÷ E
3-fázisú: I = VA ÷ E
3-fázisú: I = VA ÷ (E × 1,732)
Túláramvédelem
A transzformátor tekercseléseinek túláram elleni védelméhez a 450.3(B) táblázatban és a hozzá tartozó megjegyzésekben felsorolt százalékos értékeket kell alkalmazni.
A 450.3(B) pont a transzformátor tekercseléseinek védelmére vonatkozik, nem pedig a transzformátort tápláló vagy elhagyó vezetékekre.
A 9A vagy nagyobb áramokra a 450.3(B) pont 1. megjegyzését kell alkalmazni. Ha a primer áram 125%-a nem felel meg a szabványos biztosítéknak vagy a nem állítható megszakítónak, akkor a következő magasabb névleges túláramvédelmi eszköz (OCPD) használható, a 240.6(A) szakaszban felsoroltak szerint.
Primer túláramvédelem, 9A alatti példa
Kérdés: Mi a maximális primer OCPD névleges értéke egy 2kVA folyamatosan terhelt, egyfázisú, 240V-os transzformátornak?
Primer áram = (transzformátor VA névleges értéke) ÷ (primer feszültség)
Primer áram = 2,000VA ÷ 240V
Primer áram = 8.33A
Primáris védelem = (primer áram) × (450.3(B) táblázat százalékos aránya)
Primáris védelem = 8,33A × 167%
Primáris védelem = 13,92A
Primáris túláramvédelem nagyobb, mint 9A példa
Kérdés: Mennyi a maximális primer túlfeszültségvédelmi névleges érték egy 45kVA folyamatosan terhelt, 3 fázisú, 480V-os transzformátorhoz (3. ábra)?
3. ábra. Íme, hogyan kell kiszámítani egy transzformátor OCPD névleges értékét, ha a primer áram kisebb, mint 9A.
Primer áram = transzformátor VA névleges értéke ÷ (primer feszültség × 1,732)
Primer áram = 45,000VA ÷ (480V × 1.732)
Primáris áram = 54A
Primáris védelem = (primer áram) × (450.3(B) táblázat százalékos aránya)
Primáris védelem = 54A × 125%
Primáris védelem = 68A
Ezért ebben a helyzetben 70A OCPD-t kell használni.
Primer vezető méretezése
A primer vezetőket legalább a folyamatos terhelések 125%-ára és a nem folyamatos terhelések 100%-ára méretezze, a 310.15(B)(16) táblázatban felsorolt végponti hőmérsékleti névleges áramerősségek alapján, az áramerősség beállítása előtt .
Védje a vezetőket túláram ellen az áramerősség beállítása után, a 310.15 szakaszban meghatározottak szerint. Használhatja a következő magasabb szabványos OCPD névleges értéket (a védendő vezetők áteresztőképessége felett), ha az OCPD névleges értéke nem haladja meg a 800A-t. .
Példa a fővezető méretezésére
Kérdés: Milyen méretű primer vezető használható egy 45kVA folyamatosan terhelt, 3 fázisú, 480V-os transzformátorhoz, ahol a primer OCPD 70A-ra van méretezve?
1. lépés: Méretezze a primer vezetőt a primer névleges áram 125%-ára.
I = 45.000VA ÷ (480V × 1,732) = 54A
54A × 1,25 = 68A
A 4 AWG vezeték névleges értéke 70A 60°C-on .
2. lépés: Ellenőrizze, hogy a vezetékek az áramerősségüknek megfelelően védettek-e .
A 4 AWG vezeték névleges áramerőssége 70A 60°C-on 70A primer OCPD-vel védhető.
Szekunder vezető méretezése
A szekunder vezető áramerősségének legalább a szekunder vezetők által táplált eszköz vagy a szekunder vezetők végződésénél lévő OCPD névleges értékével kell megegyeznie . Tegyük fel, hogy a szekunder vezetők folyamatosan a transzformátor teljes kapacitását viszik.
1. lépés: Határozza meg a szekunder vezetők által táplált eszköz névleges teljesítményét a szekunder névleges teljesítmény 125%-ánál.
2. lépés: Méretezze a szekunder vezetőket úgy, hogy azok áteresztőképessége legalább a szekunder vezetők által táplált eszköz névleges teljesítményének feleljen meg.
Szekunder vezető méretezési példa Kérdés:
1. lépés: Határozza meg a szekunder áram névleges értékét.
Szekunder áram = transzformátor VA ÷ (szekunder feszültség × 1,732)
I = 45.000VA ÷ (208V × 1,732)
I = 125A
2. lépés: Méretezze a szekunder OCPD-t folyamatos terheléshez (a szekunder névleges áram 125%-a) .
125A × 1,25 = 156A
Ezért ebben a helyzetben 175A OCPD-t használjon .
3. lépés: Méretezze a szekunder vezetőt úgy, hogy az legalább a 175A szekunder OCPD (2. lépés) áramerősségű legyen .
Egy 2/0 AWG névleges 175A 75°C-on
Földelés és kötés
A 250.102(C) szakasz szerinti, a szekunder vezetők területe alapján méretezett rendszerösszekötő áthidalót kell felszerelni ugyanott, ahol a földelő elektródavezető a transzformátor nullpontjához végződik .
A földelő elektródavezetőnek a külön levezetett rendszer nullpontját a 250.30 A) 4. pontban meghatározott típusú földelő elektródához kell csatlakoztatnia. A földelőelektródavezető méretezése a 250.66. szakasz szerint, a földeletlen szekunder vezető területe alapján .
Hibák elkerülése
A számítási hiba tragikus következményekkel járhat. Hogyan csökkentheti tehát a hiba esélyét a transzformátorszámításokban?
A matematika nem jelent különösebb kihívást, de ha rossz képletet választ, az eredményei még akkor is tévesek lesznek, ha a matematika helyes. Ez a négy egyszerű lépés segít abban, hogy az adott alkalmazáshoz a helyes képletet válassza ki:
1. Duplán ellenőrizze a VA névleges értékét.
2. Határozza meg a primer és szekunder feszültséget, és hogy egyfázisú vagy háromfázisú-e.
3. Duplán ellenőrizze a terhelés jellemzését és a számításokat.
4. Ellenőrizze, hogy a helyes képleteket használta-e. Íme egy tipp, ami segít ebben anélkül, hogy elkerekedne a szemed: Hivatkozzon a rossz képletekre. Például egyfázisú rendszerben dolgozik. Nézze meg a háromfázisú rendszerre vonatkozó képletet. Ezt használtad? Ha nem, remek. Lépjen tovább a következő elemre, és alkalmazzon hasonló eljárást.
Ezeket az anyagokat a Mike Holt Enterprises, Leesburg, Fla. Az e cég által kínált Kódképzési anyagok megtekintéséhez látogasson el a www.mikeholt.com/code weboldalra.
