Autotransformatorius prieš izoliacinį transformatorių: Pasirinkimo vadovas 480 V ir 600 V projektams

 

Autotransformatorius prieš izoliacinį transformatorių: klausimas, kuris stovi už pusės mūsų matmenų nustatymo laiškų

Teksaso valstijoje esanti plokštuminė gamykla pridėjo prie laiško, išsiųsto mums praeitą balandį, vieną schemą ir vieną eilutę virš jos: „600 V tiekimo įtampa, 480 V variklių apkrova, apytiksliai 400 AG. Ar tikrai reikia 500 kVA transformatoriaus, ar pakaktų „buck-boost“ tipo?“ Šis laiškas – visas autotransformatorius prieš izoliacinį transformatorių sprendimas dviem sakiniais. Atsakymas priklausė nuo dviejų faktų, o jų abu nebuvo įtampų santykis: kiek vijų talpos klientas iš tikrųjų moka ir ar įrenginyje reikia naujos įžeminamos sistemos.

Abuotų produktai gaminami toje pačioje gamyklos linijoje, o Šiaurės Amerikai skirtiems modeliams abiem atvejais pridedamas UL ženklas. Jie atlieka visiškai skirtingas funkcijas. Autotransformatorius tarp pirminės ir antrinės grandinės bendrai naudoja vieną apviją, todėl apkrovos srovė teka per bendrą vario dalį. Dviejų apvijų izoliacinis transformatorius elektros požiūriu visiškai atskiria abi grandines ir sujungia jas tik per magnetinę grandinę. Visi šio skirtumo pasekminiai veiksniai – nuo kainos ir svorio iki nuostolių, įžeminimo, harmonikų elgsenos ir trumpojo jungimo srovės – išplaukia būtent iš šio pagrindinio skirtumo.

Štai tai, ką dažniausiai praleidžia dauguma pirkėjų: sprendimas retai priimamas tik dėl įtampų keitimo. Beveik bet kuris įrenginys gali keisti įtampą. Svarbiausia – kokią kitą funkciją transformatorius turi atlikti jūsų elektros sistemoje.

 

KVA skaičiavimai, kurie nulemia daugumos autotransformatorių techninių charakteristikų nustatymą

Įvertinimo taisyklė paprasta ir paaiškina, kodėl šie įrenginiai yra žymiai mažesni už dviejų apvijų alternatyvą. Apvija turi perduoti tik apkrovos transformuojamąją dalį: transformuojamosios kVA = apkrovos kVA × (1 – antrinės įtampos / pirminės įtampos).

Taikykite tai Texas užklausai. 600 V įtampos žeminimas iki 480 V duoda 1 – (480 / 600) = 0,20, todėl 500 kVA apkrovai reikia tik apie 100 kVA autotransformatoriaus apvijos. Klientas palygina 100 kVA autotransformatorių su 500 kVA dviejų apvijų įrenginiu: vario kiekis – penktoji dalis, svoris – maždaug trečdalis mūsų standartinių atvirų šerdies konstrukcijų, o šerdies dydis – daug mažesnis, o būtent šerdis sudaro didžiąją dalį tuščiosios eigos nuostolių.

 

 

Tai sutaupymas turi du inžinerinius padėjimus. Pirma, gedimo metu matoma efektyvi varža yra žemesnė, todėl 480 V magistralėje esantis galimas gedimo srovės dydis yra didesnis nei būtų panašaus kVA dviejų apvijų vieneto atveju. Aukštesnio lygio apsauginis įrenginys ir žemesnio lygio skydo pertraukiamoji galia turi būti patikrinti pagal naują skaičių, o ne pagal senąjį. Antra, visiškai nėra galvaninės izoliacijos: bet koks triukšmas, impulsiniai viršįtampiai ar harmoninės srovės, esantys pirminėje pusėje, taip pat egzistuoja antrinėje pusėje.

 

Kada izoliacinis transformatorius nustoja būti pasirinktinu

Yra keturios situacijos, kai visiškai nustojame aptarinėti autotransformatoriaus variantą, ir tai dažniausiai akivaizdu jau iš pirmosios brėžinių rinkinio puslapio.

• Naujos įžemintos sistemos sukūrimas. Jei projektas reikalauja naujo neutraliojo laidininko arba 480Y/277 V šaltinio, maitinančio 208Y/120 V skydą, transformatorius turi būti atskirai sukurta sistema. Autotransformatorius negali būti tokia sistema.
• Nulinės sekos ir trijų kartų harmonikos srovė. Dvišakio transformatoriaus delta prijungta pirminė apvija suteikia trečiosios, devintosios ir penkioliktosios harmonikos srovėms uždarą kelią cirkuliuoti. Autotransformatorius tokios kliūties neturi ir tiesiog grąžina jas atgal į šaltinį.
• Varomieji ir lygintuvo apkrovos. Kintamosios srovės variklių valdymo įrenginių (VFD) aukštyn srovės kryptimi įprasta specifikacija yra individualaus trijų fazių transformatoriaus su statyta dvišakio tipo konstrukcija su delta prijungta pirminė apvija ir elektrostatine skyra, kuri sugauna bendrojo režimo triukšmą, kurio autotransformatorius paprasčiausiai negali sugauti.
• Žemės grandinės gedimų aptikimas. Nulinės sekos srovės matavimo transformatorių schemos remiasi galvanine izoliacija tarp pirminės ir antrinės apvijų. Autotransformatorius tokių izoliacijos sąlygų nepateikia, todėl likutinės ir nulinės sekos apsaugos sistema turi būti perprojektuota.

Dažniausiai pastebima klaida nėra įvertinimo klaida, o prielaidos klaida: naudojant buck-boost autotransformatorių 120 V įtampai sukurti valdymo maitinimui ar rozetėms iš nežemėrintos ar kampo žemėrintos 480 V sistemos. Įtampa rodoma voltmetre, todėl įrenginys atrodo tinkamas, tačiau nėra grįžtamojo kelio, kad būtų pašalinta žemės gedimo sąlyga, ir nėra žemės laidininko, kuris tarnautų kaip atraminis. Tokia konfigūracija kelia gyvybės ir sveikatos pavojų, ir net 15 kVA vieneto taupymas to verto nėra. Mes atsisakome tokių užsakymų ir siunčiame dviejų apvijų transformatoriaus pasiūlymą.

 

Izoliacinio transformatoriaus žemėjimas ir kodekso taisyklės, apie kurias klausia pirkėjai

Žemėjimo klausimas yra ten, kur izoliacinio transformatoriaus žemėjimas sprendimai iš tikrųjų priimami. Pagal NEC visi transformatoriai, išskyrus autotransformatorius, yra atskirai išvestos sistemos, nes pirminės grandinės laidininkai neturi tiesioginio ryšio su antrinėmis grandinės laidininkais. Todėl antrinėje grandinėje reikia savo sistemos sujungimo lanksto, savo įžeminimo elektrodo laidininko ir savo įžeminimo elektrodo pagal 250.30 straipsnį. Kadangi autotransformatorius bendrina vieną apviją tarp dviejų grandinių, jis visiškai nepriskiriamas prie atskirai išvestų sistemų: nereikia įrengti naujo įžeminimo elektrodo laidininko, o įrangos sujungimo kelias atgal į šaltinį turi likti nepažeistas ir nuolat tolygus. Ši taisyklė ir jos padariniai išsamiai aprašyti šiame EC&M vadove dėl atskirai išvestų sistemų įžeminimo ir sujungimo .

Per didelės srovės apsauga yra antras taisyklių punktas, kurį pirkėjai dažniausiai klausia. Pagal NEC 450.4 autotransformatoriams reikia atskirų per didelės srovės apsaugų kiekvienam nežemintam įvesties laidui, o tai skiriasi nuo dviejų apvijų taisyklių, kuriomis elektros projektuotojai naudojasi kasdien. Prieš paleidžiant vienetus į gamybą verta patikrinti šią sąlygą brėžinyje, nes po to, kai jungiamoji įranga jau pagaminta, apsaugos keitimas yra brangus procesas. Šaltinio tekstas paskelbtas NFPA 70, Nacionalinis elektros kodeksas .

Sertifikavimo sritis yra trečiasis punktas ir čia yra tai, ką UL sertifikuoto transformatoriaus tiekėjo turėtų būti galima atsakyti be patikrinimo. ANSI/UL 1561 apima sausosios rūšies bendrojo paskirties ir jėgos transformatorius, kurie gali būti įtampos didinimo, įtampos mažinimo, izoliuojantys arba autotransformatoriai; šio standarto taikymo sritis baigiasi nominalia pirminės ar antrinės įtampos reikšme, viršijančia 600 V. Iš čia išplaukia du praktiniai padariniai. Bet kuris autotransformatorius, įsigytas 480 V arba 600 V sistemai, turėtų būti sertifikuotas pagal UL 1561 standartą, o tiekėjas, kuris 13,8 kV vienetą vadina UL 1561 sertifikuotu, turi dokumentų problemą. Reikalaukite ne tik logotipo, bet ir standarto numerio bei įtampos klasės. Taikymo sritį galima rasti „ UL Standards and Engagement parduotuvėje .

 

Autotransformatorius prieš izoliacinį transformatorių: lygiagretus palyginimas

Spustelėjimo taškas	Autotransformatorius	Izoliacinis (dviejų apvijų)
Transformuota kVA, 500 kVA apkrova, 600 V į 480 V	Apie 100 kVA	500 KVA
Montavimo svoris ir grindų plotas	Žemi	Aukšta
Be apkrovos nuostoliai	Žemesnis (mažesnis šerdies dydis)	Aukštesnis
Atskirai sukurta sistema pagal NEC 250.30	No	Taip
Triplinis harmonikų / nulinės sekos kelias	Praleidžia per save	Bloškiamas deltos pirminio vyniojimo
Bendrojo režimo triukšmo slopinimas	Nėra	Taip, su elektrostatiniu skydu
Avarinės srovės apribojimas	Minimalus	Nustatoma nurodyta %Z verte
Tipiška paskirtis	600/480 V arba 208/240 V atitikimas vieno įžemintoje sistemoje	Nauja skirstomoji sistema, variklių apkrovos, harmonikų apkrovos, neutraliojo laidininko išvedimas

Mūsų patys taikoma taisyklė trumpa. Jei atsakymas į klausimą „ar šiai apkrovai reikia naujos įžemintos sistemos ar barjero nuo harmonikų ir bendrojo režimo srovės?“ yra ne, o įtampų santykis yra nedidelis, autotransformatorius dažniausiai laimi dėl visų įrengimo kaštų. Jei kuris nors iš atsakymų yra taip, dvivynio transformatoriaus naudojimas yra vienintelis atitinkantis reikalavimus sprendimas, ir autotransformatorius prieš izoliacinį transformatorių palyginimas čia ir baigiasi.

 

Ką tikriname prieš tai, kai kuris iš šių gamybos būdų pradeda gaminti transformatorius

Abiem konstrukcijoms taikoma vienoda įprastinė bandomoji procedūra, kuri lemia, ar užsakymas tampa transformatoriumi arba švariu metalu: įtampos santykis ir poliarumas, apvijų varža, taikyta įtampa ir indukuota potencialo reikšmė, tuščiosios eigos nuostoliai ir apkrovos nuostoliai, palyginti su apskaičiuotomis reikšmėmis, bei temperatūros kilimas, nustatomas atsitiktinės atrankos pagrindu. Lietųjų dėžių vienetams mes papildomai atliekame dalinės išlyginamosios įtampos matavimus ir užtikriname, kad rezultatai būtų žemesni už sutartą ribą užsakymo etape, nes švarus gamykloje gautas rezultatas reiškia, kad trečiaisiais metais nebus reikalinga garantinė diskusija.

Ryan Electric gamina abiejų tipų transformatorius 120 000 kvadratinių metrų plotuose esančioje gamykloje, kurioje yra daugiau kaip 180 gamybos ir bandymų įrangos rinkinių bei 37 grupės patentai, o gamykla sertifikuota pagal UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS ir CE standartus. Nuo 2023 m. mes taip pat veikiame kaip oficialus Eaton bendrojo verslo partneris, todėl įprastinės bandymų dokumentacijos formatas yra vienodas tiek 15 kVA mažinamajam–didinančiajam, tiek 5 MVA alyva panardinamajam transformatoriui. Kaip UL sertifikuoto transformatoriaus tiekėjo šiaurės Amerikos naudingumo, duomenų centrų ir pramonės projektams mes tiekiame plokščiąja pagrindu montuojamas, sausąsias ir aliejumi aušinamas transformatorines vienetas su žymėmis, kurias vietinis inspektorius tikisi matyti techninėje plokštelėje, nepriklausomai nuo to, ar užsakymas yra standartinis skirstomasis vienetas, ar individualaus trijų fazių transformatoriaus pagamintas netipiškai santykiui.

Vienas iš Teksaso projekto detalių vertas paminėti. Siūlytas autotransformatorius buvo įvertintas kaip 100 kVA, tačiau korpusas vis tiek reikalavo 480 V klasės kabelio įėjimo ir neutralausjo būgno skydo maitinimo laidams. Vienetas, kuris atrodo pigiausias kainoraštyje, nėra pigiausias įrengti, kol tinkamai nebuvo parengta prijungimo detalė, o tai yra brėžinių, o ne kainos klausimas.

 

Išsiųskite vienos linijos schemą, o mes parinksime abu variantus

Mes atsakome į laiškus dėl matmenų, pateikdami palyginimą vietoj vieno kainos pasiūlymo. Siųskite vienos eilutės schemą su šaltinio įtampa ir įžeminimo schema, apkrovos kVA ir variklio galia (AG), bet kurią variklio valdymo įrenginio ar lygintuvo apkrovą, esamą trumpojo jungimo srovę įrenginyje ir vietos aplinkos temperatūrą. Mes pateiksime abu variantus – su autotransformatoriumi ir su dviejų apvijų transformatoriumi, kiekvieną su jo apvijų kVA, %Z, korpuso klase ir sertifikavimo standartu, pagal kurį jis bus sertifikuotas.

Jei projektas yra individualaus trijų fazių transformatoriaus su netipišku įtampos keitimo santykiu, nestandartiniu korpusu arba specialiu bandymų apimtimi, mūsų inžinieriai patvirtina apvijų konfigūraciją prieš išleisdami brėžinį. Užsakykite kainos pasiūlymą arba išsiųskite schemą mūsų pardavimų inžinerijos skyriui, ir mes nurodysime, kuris iš dviejų konstrukcijų iš tikrųjų reikalingas jūsų įrenginiui.

Apie autorių: Šis vadovas parengtas pardavimų inžinerijos komandos įmonėje Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd., kuri sukūrė, išbandė tipais ir pristatė sausosios ir aliuminio panardinamąsias bei plokščiąsias transformatorines stotis duomenų centrų, energetikos ir pramonės projektams Šiaurės Amerikoje, Vidurio Rytuose ir Pietryčių Azijoje. Jei reikia pagalbos renkantis autotransformatorius ar izoliacinius transformatorius ar norėtumėte, kad būtų peržiūrėta vienos linijos schema, susisiekite su mūsų inžinerijos skyriumi naudodami svetainės užklausos formą.