محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور + جدول

در این مقاله نحوه محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور را شرح میدهیم. فرمول محاسبه ترانسفورماتور را جهت محاسبه ظرفیت ترانس بر حسب کاوا بیان می کنیم. با استفاده از ماشین حساب آنلاین در انتهای مقاله می‌توانید برای تبدیل کاوا(kva) به کیلو وات(kw) ترانس و یا هر بار الکتریکی مانند الکتروموتور استفاده کنید. برای محاسبه ترانس آنلاین ” فایل اکسل محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور ” را بصورت رایگان دانلود کنید. 

محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور 

محاسبه اصولی ظرفیت استاندارد ترانسفورماتورها علاوه بر نیاز به محاسبه مقدار متوسط و مقدار حداکثر بار مصرفی به عوامل گوناگونی هم چون شرایط اقلیمی، شرایط بارگذاری و پیش بینی رشد بار در آینده بستگی دارد. اما به طور معمول، در محاسبه ظرفیت ترانسفورماتورها توسط پیمانکاران و حتی شرکت های توزیع، تنها حداکثر بار مصرفی، لحاظ شده و به همین علت، معمولا ترانسفورماتورها با ظرفیت بالاتر از نیاز واقعی، انتخاب می شوند و نتیجه آن، ایجاد ظرفیت هایی بدون استفاده و در نهایت افزایش تلفات انرژی و هزینه را منجر می شود. اما به منظور محاسبه سرانگشتی ظرفیت ترانسفورماتور مورد نیاز، روش سنتی محاسبه آن به زبانی ساده در مطلب زیر، بررسی می شود:

1. محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور بر اساس حداکثر جریان بار مورد نیاز

در صورتی که کاربر، از بیشینه جریان بار و یا مجموع بیشینه جریان بارها اطلاع داشته باشد، امکان محاسبه تقریبی ظرفیت ترانسفورماتور، بدون لحاظ نمودن سایر مولفه های موثر از جمله ضریب هم زمانی و رشد بار، از طریق جدول ظرفیت ترانسفورماتور زیر، وجود دارد. این جدول، بیشینه جریان خروجی (جریان ثانویه) ترانسفورماتورهای روغنی بیست کیلوولت که به صورت سه فاز و یا هر فازی به تنهایی قابل تامین است؛ را نمایش می دهد.

کاربر باید ترانسفورماتوری را انتخاب کند که جریان خروجی آن برابر با جریان مورد نیاز یا کمی بیش از آن، در حالت سه فاز و یا یک سوم جریان مورد نیاز در حالت تک فاز باشد. زیرا ترانسفورماتورها دارای سه فاز بوده و هر فاز می تواند یک سوم جریان تک فاز کل را تامین نماید.

مثال: اگر بیشینه جریان مصرفی، 199 آمپر سه فاز در ولتاژ نامی 400 ولت است، با بررسی ستون جریان خروجی مشخص می گردد که ترانسفورماتور 160 کیلو ولت آمپر، توانایی انتقال حداکثر 231 آمپر در ولتاژ نامی 400 ولت را دارد و مناسب نیاز کاربر خواهد بود.

 ترانس 100 کاوا در ولتاژ نامی 400 ولت دارای جریان خروجی 144 آمپر است، همچنین در ولتاژ 400 ولت ترانس ۵۰ کاوا جریان خروجی 72 امپر دارد.

بیشتر بخوانید: محاسبه بار مصرفی ترانسفورماتور با استفاده از اپلیکیشن ELECONDESIGN

شکل (1). حداکثر جریان خروجی (جریان ثانویه) ترانسفورماتورهای روغنی با خروجی 400 ولت AC

شکل (2). ترانسفورماتور روغنی (Oil Transformer)

شرکت نیکسا (شرکت برق، کنترل و ابزار دقیق) با همکاری کارشناسان فنی خود و به کارگیری تمام عوامل موثر، آماده به هرگونه همکاری و تبادل اطلاعات در زمینه “انتخاب ظرفیت ترانسفورماتورها” می باشد و به همین منظور، دفترچه محاسبات و برگه های اطلاعاتی جامعی را در صورت نیاز در اختیار مشتریان خود قرار می دهد.

فایل اکسل نیکسا- فایل اکسل انتخاب سافت استارتر

2. فرمول محاسبه ترانسفورماتور بر اساس حداکثر توان حقیقی مورد نیاز

در صورتی که توان مصرفی مجموع بارهایی که قرار است از ترانسفورماتور و شبکه تغذیه می شوند؛ محاسبه شده و مقدار آن به کیلو وات مشخص است، می توان مقدار تقریبی ظرفیت یا کیلو ولت آمپر ترانسفورماتور را از رابطه زیر، به دست آورد:

نکته: این عدد با در نظر گرفتن دمای محیطی حداکثر 40 درجه سانتی گراد و ارتفاع نصب از سطح دریا تا 100 متر می باشد. در صورتی که دما یا ارتفاع خارج از این اعداد باشد می بایست ضرایب دما و ارتفاع نیز در آن لحاظ گردد.

• S_T: ظرفیت ترانسفورماتور به کیلو ولت آمپر(Apparent Power)
• P_Total: مجموع توان حقیقی بارها به کیلو وات
• α: ضریب هم زمانی (Demand Factor) است که در گروه های گوناگون مصرف، به شرح زیر است:

شکل (3). ضریب هم زمانی (α) در گروه های مصرفی گوناگون

• β: ضریب بهره برداری ترانسفورماتور که به طور متوسط و استاندارد، مقدار آن ۰٫۸۵ در نظر گرفته می شود.
• Cosҩ: ضریب توان (Power Factor) که در صنایع گوناگون و برای بارهای مختلف، متفاوت است. برای نمونه، جدول زیر، مقدار متوسط ضریب توان، در برخی صنایع و مصارف عمومی را نشان می دهد:

شکل (4). ضریب توان (Cosҩ) در صنایع گوناگون

3. دقت در توان کل (Ptotal)

منظور، توان الکتریکی کل می باشد که ضرایب و ضریب API و الزامات در موتورها در آن اعمال شده باشد. ضریب API ضریبی است که برای توان های لازم مکانیک مانند پمپ و سایر ماشین آلات اعمال می گردد تا توان مکانیکی شفت موتور محاسبه گردد. این ضریب به صورت زیر تعریف می شود:

• برای موتورهای کوچک تر از 22.5 کیلو وات، برابر 1.25 
• برای موتورهای کوچک تر از 55 کیلو وات، برابر 1.15 
• برای موتورهای بزرگ تر یا مساوی 55 کیلو وات، برابر 1.1 

این ضریب توسط استاندارد API اعلام گردیده است. این ضریب توسط استاندارد API اعلام گردیده است. اعمال راندمان به این جهت است که توان محاسبه شده از مرحله فوق، توان خروجی موتور یا توان مکانیکی یا همان توان مفید می باشد و تلفات در آن در نظر گرفته نشده است. با اعمال ضریب راندمان در موتور، توان الکتریکی موتور به دست می آید که این عدد در جمع توان کل باید محاسبه گردد:

یکی از عواملی که نقش مهمی در محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور دار تعیین مدار معادل ترانسفورماتور است. مدار معادل ترانس به محاسبه تلفات مختلف در ترانسفورماتور (تلفات مس، تلفات آهن و …) کمک می‌کند و در نتیجه امکان محاسبه راندمان ترانسفورماتور را فراهم می‌آورد. همچنین با استفاده از مدار معادل ترانسفورماتور می‌توان جریان اتصال کوتاه ترانسفورماتور یا همان Uk درصد ترانس را محاسبه کرد که این اطلاعات برای طراحی سیستم‌های حفاظتی بسیار مهم است.

4. اعمال ضریب دما در محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور

این ضریب برای دماهای کمتر از 40 درجه سانتی گراد، درجه ی یک می باشد و در دماهای بالاتر از آن موجب افزایش ظرفیت ترانس می گردد و مقدار آن مثبت و کم تر یا مساوی یک می باشد و از رابطه زیر محاسبه می گردد:

که در آن T دما بر حسب سلسیوس و K_t برای ترانسفورماتور روغنی 0.015 و برای ترانسفورماتور خشک 0.007 می باشد.

4. اعمال ضریب ارتفاع در محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور

این ضریب تا ارتفاع 1000 متر برابر 1 می باشد و بالاتر از آن سبب افزایش ظرفیت ترانسفورماتور شده و از رابطه زیر محاسبه می گردد:

که h ارتفاع بر حسب متر از سطح دریا و K_h  برای ترانسفورماتورهای روغنی 0.00004 و برای نوع خشک آن 0.00003 می باشد.

با اعمال این ضرایب در سایز نمودن ظرفیت نامی ترانسفورماتور از فرمول زیر به دست می آید:

که در آن S_T  ظرفیت ترانسفورماتور برآورد شده در بند 2 همین مقاله و T_f و H_fضرایب دما و ارتفاع می باشند.

راندمان موتور را می توان از پلاک موتور خواند. جدول زیر راندمان بعضی از موتورها را نشان می دهد:

شکل (5). نمودار ضریب توان ترانسفورماتور 

خدمات نیکسا: طراحی تاسیسات برق صنعتی و الکتریکی نیکسا

پس از محاسبه ظرفیت، به جدول ظرفیت های استاندارد ترانسفورماتور مراجعه و نزدیک ترین ظرفیت رو به بالا انتخاب می‌شود. درصورتی که ظرفیت ترانسفورماتور مورد نیاز بیشتر از بیشترین ظرفیت استاندارد ترانسفورماتور موجود در بازار باشد ما مجبور خواهیم بود بیشتر از یک ترانسفورماتور داشته باشیم در این حالت برای موازی کردن ترانس ها نیاز است گروه برداری ترانسفورماتورها را بصورت کامل بشناسیم.

مثال: چنان چه مجموع توان بارهای مورد تغذیه در یک بیمارستان ۱۵۰ کیلو وات و از نوع صنعتی باشد و ضرایب دما و ارتفاع در آن 1 باشد، ظرفیت محاسباتی سرانگشتی ترانسفورماتور برابر خواهد بود با:

در جدول ظرفیت های استاندارد ترانسفورماتورها، مشخص می شود که ترانسفورماتور ۲۰۰ کیلو ولت آمپر، انتخاب صحیحی برای مصرف مثال بالا می باشد.

جهت محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور می توانید از نرم افزار ساده زیر استفاده کنید.این نرم افزار توسط اکسل طراحی شده است.

دانلود رایگان ماشین حساب محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور

تبدیل KVA به KW ترانس و برعکس (آنلاین)

برای تبدیل کاوا(KVA) به کیلووات(KW) و برعکس و همچنین محاسبه ضریب توان با استفاده از توان اکتیو و راکتیو می توانید از ماشین حساب محاسبه توان آنلاین زیر استفاده نمایید.