אוטו-טרנספורמר לעומת טרנספורמר מבודד: מדריך לבחירת הרכיב עבור פרויקטים של 480 וולט ו-600 וולט

 

מְהַפְכִּים אַוְטוֹ־מְהַפְכִּים בִּזְמַן מְהַפְכִּים מְפֻרָדִים: הַשְּׁאֵלָה שֶׁעוֹמֶדֶת בְּעִקַּר חֲצִי מִדְּרוּשֵׁי הַגָּדָרָה שֶׁלָּנוּ

חָנֻת פַּנֵּל בְּטֶקְסָס שָׁלְחָה לָנוּ תַּצְלִית קוֹלָה בְּאַפְרִיל הָעֲבָרוֹן עִם שִׁטָּה אַחַת שֶׁל טֶקְסְט מִלְמַעְלָה: "הַשְׁקוֹף בְּ600 וולט, מַעֲמָס מְנַעֲנֵעַ בְּ480 וולט, כְּמוֹ 400 כּ"ח. הַאִם אֲמִתִּית אֲנוּ צְרִיכִים מְהַפְכִּים בְּ500 קילו-וולט-אַמְפֶּר, אוֹ שֶׁמְּהַפְכִּים שֶׁמַּפְחִיתִים/מַגְבִּיהִים יַעֲשׂוּ אֶת הַמִּשְׁוָה?" הַדּוּאָר הַזֶּה הוּא כָּל מְהַפְכִּים אַוְטוֹ־מְהַפְכִּים בִּזְמַן מְהַפְכִּים מְפֻרָדִים הַהֲלָכָה בִּשְׁתֵּי פָּרָשׁוֹת. הַתְּשׁוּבָה נִשְׁעֲנָה עַל שְׁתֵּי מַעֲרָכוֹת, וְאַף אַחַת מֵהֶן לֹא הָיְתָה יַחֲסִית הַמַּחְסֹר: כַּמָּה כְּבִישִׁים הַמִּשְׁתַּמֵּשׁ בָּהֶם הַמִּקָּחֵת בְּאֹמֶץ, וְאִם הַהִסְתַּלְּבוּת דּוֹרֶשֶׁת שִׁטַּת אֲרֻצָּה מְחוּדֶּשֶׁת.

שני המוצרים יוצאים מהשורה אותה עליה במחשף שלנו, ושניהם יוצאים עם סימן ה-UL כאשר הם מיוצרים לצרפת הצפונית. הם מבצעים משימות שונות לחלוטין. טרנספורמטור אוטומטי משתף כריכה אחת בין מעגל הראשי והמשני, ולכן זרם העומס זורם דרך קטע משותף של נחושת. טרנספורמטור מבודד דו-כריכתי שומר על הפרדה חשמלית בין שני המעגלים ומקשר ביניהם רק דרך המעגל המגנטי. כל השאר downstream מההבדל הזה – מהעלות והמשקל לאובדן, לקליטת הארקה, להתנהגות ההרמוניות ולזרם התקלה – נובע ממנו.

החלק שרוב הקונים מפספסים: ההחלטה כמעט ולא עוסקת בשינוי המתח. כמעט כל מכשיר מסוגל לשנות מתח. היא עוסקת במה שהטרנספורמטור אמור לעשות בנוסף בתוך מערכת החשמל שלכם.

 

החישוב המתמטי של ה-kVA שמחליט את רוב مواפיי הטרנספורמטורים האוטומטיים

כלל הדירוג פשוט, והוא מסביר למה היחידות האלה קטנות כל כך בהשוואה לחלופה של שני ליפופים. הליפוף חייב לשאת רק את החלק המותמר של הטעינה: קילו וולט-אמפר מותמר = קילו וולט-אמפר טעינה × (1 − מתח משני ÷ מתח ראשי).

הפעילו זאת על פני בקשת טקסס. ירידה של 600 וולט ל-480 וולט נותנת 1 − (480 ÷ 600) = 0.20, ולכן טעינה של 500 קילו וולט-אמפר דורשת רק כ-100 קילו וולט-אמפר של ליפוף אוטוטרנספורמטור. הלקוח משווה אוטוטרנספורמטור של 100 קילו וולט-אמפר ליחידת שני ליפופים של 500 קילו וולט-אמפר: חמישית מהנחושת, בערך שליש ממשקל היחידה בעיצוב הסטנדרטי שלנו עם ליבה פתוחה, וליבה קטנה בהרבה — ובלייה זו המקום בו נמצאת רוב האיבודים ללא טעינה.

 

 

לחיסכון הזה נלווים שני תוצאות הנדסיות. ראשונה, התנגדות הפעולה שנראית על ידי תקלה היא נמוכה יותר, ולכן זרם התקלה הזמין באוטובוס של 480 וולט הוא גבוה יותר מאשר היה זה במקרה של יחידה דו־השעונים בעלת קילו־ולט־אמפר דומה. יש לבדוק את ההתקן הגונן המרוחק ואת דירוג הפיצוץ של הלוח הקרוב מול המספר החדש, לא מול הישן. שנייה, אין הפרדה גלונית כלל: כל רעש, חיווי עברי או זרם הרמוני שקיים בצד הראשוני קיים גם בצד המשני.

 

היכן שטרנספורמטור נפרד מפסיק להיות אופציונלי

יש ארבעה מצבים שבהם אנחנו מפסיקים לגמרי לדון באפשרות הטרנספורמטור האוטומטי, וזו בדרך כלל ברורה כבר מהעמוד הראשון של סט השרטוטים.

• הפקת מערכת מחוברת לארץ חדשה. אם התחום דורש נייטרל חדש, או מקור של 480Y/277 וולט שמזין לוח של 208Y/120 וולט, הטרנספורמטור חייב להיות מערכת נפרדת. טרנספורמטור אוטומטי אינו יכול להיות כזה.
• זרם הרמוניות סדר אפס והרמוניות משולשיות. חיבור דלתא בצד הראשוני של טרנספורמטור דו-ליפופי מספק מסלול סגור להרמוניות השלישית, התשיעית והחמישה-עשרה כדי לנוע בו. טרנספורמטור אוטומטי אינו כולל מחסום כזה ומעביר אותן ישירות בחזרה אל המקור.
• עומסי הפעלה ומשנים. מעבר ל- VFDs, המפרט הרגיל הוא מערכת השנאה תלת-פאזית מותאמת בנוי כיחידה דו-ליפופית עם צד ראשי בדלתא ומגן אלקטרוסטטי שמנטרל רעש של מצב משותף, אשר טרנספורמטור אוטומטי פשוט אינו מסוגל לעשות.
• זיהוי תקלה באדמה. מערכות CT של סדר אפס מתבססות על פיצוץ גלואני בין הצד הראשוני והצד המשני. טרנספורמטור אוטומטי אינו מספק פיצוץ כזה, ולכן יש לעצב מחדש את הגנת השארית והגנת הסדר האפס.

הכישלון הנפוץ ביותר שאנו רואים איננו שגיאת דירוג, אלא שגיאת הנחה: שימוש במתח מִשְׁנֶה אוטומטי מסוג בק-בוסט כדי ליצור מתח של 120 וולט לכוח הבקרה או לקבלי חשמל מהמערכת הלא מאורקת או המאורקת בפינה של 480 וולט. המתח מופיע על מד המתח, ולכן ההתקנה נראית תקינה, אך אין מסלול החזרה כדי להסיר את תקלה של קיצור לאדמה ואין מוליך מאורק ליחס אליו. תצורה זו מהווה סיכון לחיי אדם, ולא שווה לחסוך על יחידה של 15 קילו-וולט-אמפר. אנו דוחים הזמנות כאלה ושולחים במקום זאת הצעת מחיר למשנֶה דו-עיפתי.

 

הארקת משנֶה נפרדת והכללים מהקוד שקונים שואלים עליהם

השאלה בנוגע להארקה היא איפה הארקת משנֶה נפרדת ההחלטות באמת ננקטות. לפי התקן הלאומי לאלקטריקאי (NEC), כל הטרנספורמטורים, פרט לטרנספורמטורים אוטומטיים, הם מערכות נגזרות בנפרד, מאחר שהמוליכים של המעגל הראשי אינם מחוברים ישירות למוליכים של המעגל המשני. לפיכך, למערכת המשנית יש צורך במיתקן חיבור לאדמה ייחודי, במוליך חיבור לאדמה ייחודי ולאלקטרודת אדמה ייחודית, בהתאם לסעיף 250.30. מכיוון שטרנספורמטור אוטומטי חולק כריכה בין שני המעגלים, הוא כלל אינו מערכת נגזרת בנפרד: אין צורך להתקין מוליך חיבור לאדמה חדש, והנתיב החיבור לאדמה של הציוד חזרה אל המקור חייב להישאר שלם ורציף. הכלל ותוצאותיו מפורטים בפירוט בהנחייה זו של EC&M לענייני חיבור לאדמה וחיבור לחיבור של מערכות נגזרות בנפרד הנחיית EC&M לענייני חיבור לאדמה וחיבור לחיבור של מערכות נגזרות בנפרד .

הגנה מפני חיבור יתר היא הכלל השני שקונים שואלים עליו. טרנספורמטורים אוטומטיים דורשים הגנה פרטנית מפני חיבור יתר בטור עם כל מוליך קלט לא מאורז, כנדרש בסעיף 450.4 של קוד החשמל הלאומי (NEC), מה שמהווה תבנית שונה מהתנאים הרגילים לטרנספורמטורים דו-ליפופיים, שמתכנתי החשמל עובדים איתם מדי יום. יש לבדוק זאת במפורש על השרטוט לפני שהיחידות נשלחות לייצור, משום ששינוי ההגנה לאחר בניית ציוד המפסקים הוא עניין יקר מאוד. הטקסט المرجعي פורסם על ידי NFPA 70, National Electrical Code .

תחום האישור הוא הפריט השלישי, ושם נמצא ספקים של משנים מאושרrei UL צריך להיות מסוגל לענות ללא צורך בבדיקה. תקן ANSI/UL 1561 מכסה טרנספורמטורים יבשים למטרות כלליות ולעומס, מסוגים עולים, יורדים, מבודדים ואוטו-טרנספורמטורים; התחום שלו נפסק בדרוג ראשי או משני נומינלי שמעל 600 וולט. נובעים שני נזילות מעשיים. כל אוטו-טרנספורמטור שנקנה למערכת של 480 וולט או 600 וולט חייב להיות רשום לתקן UL 1561, וספק שמציין יחידה של 13.8 קילו-וולט כרשומה לתקן UL 1561 סובל מחוסר תיעוד. יש לבקש את מספר התקן ואת המחלקה הוולטית, לא רק את הלוגו. התחום פורסם בחנות הסטנדרטים והמעורבות של UL חנות הסטנדרטים והמעורבות של UL .

 

אָטוֹ-טְרַנְסְפוֹרְמָטוֹר לעומת טרנספורמטור מבודד – צד-לצד

נקודת החלטה	אָטוֹ-טְרַנְסְפוֹרְמָטוֹר	מבודד (שני כריכות)
הכŚ"א המומרת, עומס של 500 כŚ"א, מ־600 וולט ל־480 וולט	בערך 100 כŚ"א	500 kVA
משקל מותקן ושטח רצפה	נמוכה	גבוהה
אובדן ללא עומס	נמוך יותר (ליבה קטנה יותר)	גבוה יותר
מערכת נגזרת נפרדת לפי NEC 250.30	No	כן
הרמוניה טריפלנית / מסלול סדר אפס	עובר דרך	נחסם על ידי פאזה דלתא ראשונית
הקטנת רעש משותף	אף אחד	כן, עם מחסום אלקטרוסטטי
הגבלת זרם תקלה	מינימלי	מוגדר על ידי ה-%Z שצוין
שימוש אופייני	התאמה של 600/480 וולט או 208/240 וולט במערכת מאורקת אחת	התפלגות חדשה, עומסים מונעים, עומסי הרמוניות, נגזרת נייטרלית

הכלל שלנו לפעילות הוא קצר. אם התשובה לשאלה "האם עומס זה דורש מערכת מאורקת חדשה, או מחסום נגד זרמים הרמוניים ומשותפים?" היא לא, והיחס המתח הוא מתון, אז טרנספורמטור אוטומטי ינצח בדרך כלל מבחינת עלות התקנה הכוללת. אם אחת התשובות היא כן, יחידת שני הכבליים היא הבחירה היחידה conforme לתקנים, וה מְהַפְכִּים אַוְטוֹ־מְהַפְכִּים בִּזְמַן מְהַפְכִּים מְפֻרָדִים ההשוואה מסתיימת כאן.

 

מה שאנחנו בודקים לפני ששני סוגי היצרנים יישלחו

הבחינה הסטנדרטית זהה לשני סוגי היצרנים, והיא המקום שבו הזמנה הופכת לטרנספורמטור או להפסד: יחס וקוטביות, התנגדות כריכה, מתח מיושם ומתח מושרה, אובדן ללא עומס ואובדן תחת עומס, שנמדדים מול הערכים המחושבים, ועליית הטמפרטורה על בסיס דגימה. עבור יחידות של חומר יצוק אנו מוסיפים מדידת פריצה חלקית ומשאירים את התוצאה מתחת לגבול שהוסכם בשלב ההזמנה, מאחר שקריאה נקייה במפעל היא שיחה על אחריות שנדחה לשלב השלישי.

ריינן אלקטריק בונה שני סוגי היצרנים במפעל ששטחו 120,000 מטר רבוע, עם יותר מ-180 סטים של ציוד לייצור ולבדיקה ועם 37 פטנטים בקבוצה, תחת אישורים של UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS ו-CE. מאז 2023 פועלת החברה גם כשותפה רשמית לمشروع משותף עם אייטון, ולכן תיעוד הבחינה הסטנדרטית הוא באותו תבנית הן עבור יחידת באק-בוסט של 15 קילו-ואט-אמפר והן עבור יחידת שמן-שעווה של 5 מגה-ואט-אמפר. כ- ספקים של משנים מאושרrei UL לפרויקטים של חברות חשמל, מרכזי נתונים ותעשייה בצפון אמריקה, אנו שולחים יחידות מותקנות על בסיס, יבשות ומשתנות בשמן עם סימנים שמבקרים מקומיים מצפים לראות על הלוחית, בין אם ההזמנה היא ליחידת הפצה סטנדרטית או מערכת השנאה תלת-פאזית מותאמת מיוצרת ביחס לא טיפוסי.

פרטייה אחת מפרויקט טקסס שווה להעברה. הטרנספורמטור האוטומטי שהצענו היה מדורג ב-100 קילו-וואט-אמפר, אך התא עדיין דרש כניסת כבל מדרוג 480 וולט וסרגל נייטרלי עבור המזינים של הלוח. יחידה שנראית זולה ביותר בשורת ההצעה אינה בהכרח הזולה ביותר להתקנה עד שמתארים את פרטי החיבורים כראוי, וזה שאלה של תיאור, לא שאלה של מחיר.

 

שלחו את תרשים הקו היחיד ואנו נקבע את הגודל של שתי האפשרויות

אנו עונים על אימיילים שקשורים לגודל של המוצרים בהשוואה, ולא במחיר בודד. שלחו תרשים חד-קווי עם מתח המקור וסידור הניוטרל, kVA של העומס ועוצמת הסוסים של המנוע, כל עומס של דרייב או מיישר, זרם התקלה הזמין בשירות והטמפרטורה הסביבתית באתר. נחזיר לכם שתי אפשרויות: אחת עם טרנספורמטור אוטומטי ואחת עם טרנספורמטור דו-ליפופי, וכל אחת מהן תכלול את kVA של הליפופים, אחוז ה- Z, סוג הקופסה והתקן האישור שבו היא תופיע.

אם הפרויקט הוא מערכת השנאה תלת-פאזית מותאמת עם יחס לא סטנדרטי, קופסה לא סטנדרטית או טווח בדיקות ספציפי, המהנדסים שלנו מאשרים את תצורת הליפופים לפני שמשחררים את התרשים. בקשו הצעת מחיר או שלחו את התרשים למרכז ההנדסה והמכירה שלנו, ונאמר לכם באיזו אחת משתי האפשרויות נדרשת להתקנה שלכם.

על המחבר: המדריך הזה נערך על ידי צוות ההנדסה למכירות של Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd., אשר עיצב, בדק טיפוסי ושלח ממירים מסוג יבש, שמן-טבול וממירים מותקנים על בסיס עבור פרויקטים מרכזי נתונים, שירותים ציבוריים ותעשייתיים בצפון אמריקה, במזרח התיכון ובדרום מזרח אסיה. לשם סיוע בבחירת ממיר אוטומטי או ממיר נפרד, או כדי לקבל ביקורת על תרשים קווית אחת, יש ליצור קשר עם שולחן ההנדסה שלנו דרך טופס הבקשה באתר.