چگونگی سایز کردن ترانسفورماتور

چگونگی سایز کردن ترانسفورماتور

چگونگی سایز نمودن ترانس یکی از موارد مهم و پایه در تولید مدارک مهندسی می باشد. برای سایز نمودن ترانس نیازمنددانستن بارهای مصرفی در هر سایت می باشد لذا گروه مهندسین فرآیند یا مهندسین مکانیک در هر پروژه بایستی لیست بارهای موتوری و غیرموتوری مورد نیاز در فرآیند هر پروژه را تحت عنوان مدرکی بنام  Power Consumption List ارایه می دهند. اطلاعات مورد نیاز در این مدرک شامل موارد ذیل می باشند.

1- مشخصه توصیفی هر بار و تگ آنها اولین آیتم در این مدرک می باشد و سپس تعداد مورد نیاز برای هر تیپ بار را مشخص می کنند. مثلا (P-100 A,B,C (injection pump  نشان دهنده سه عدد پمپ می باشد.

2- مشخصه بعدی نوع بار از نظر اهمیت می باشد که شامل بارهای نرمال (normal) و ضروری (emergency) و بارهای حیاتی (vital) می باشد که بایستی دراین مدرک مشخص شود.

3- مشخصه دیگر مدت کارکرد هر بار می باشد که به سه دسته دائم کار (continues) و متناوب کار(intermittent) و حاضر به کار (standby) تقسیم می شوند که تعیین آنها از لحاظ فرآیندی تاثیر بسزایی در سایز نمودن ابعاد ترانس دارد.

4- تعیین ضریب برای بارهای متناوب کار و همچنین مشخص نمودن ساعت کاری در شبانه روز نیز جز اطلاعات کابردی در این مدرک می باشد که تاثیر بسزایی در بهینه سایز کردن ترانس ها دارد که اغلب این اطلاعات در این مدارک وجود ندارد و بایستی ضریب ثابتی برای اینگونه بارها در نظر گرفته شود. در ضمن ضریب برای بارهای دائم کار 100% و برای بارهای متناوب کار بین 0% تا 100% و برای بارهای حاضر به کار حدود 0% تا 20% در نظر گرفته میشود.

مشخص شدن اطلاعات ساعت کاری در شبانه روز برای بارهای متناوب کار در پروژه های بزرگ که در اکثر پروژه ها به آن پرداخته نمی شود در بهینه بودن سایز تجهیزات اهمیت بسیاری دارد که باعث دانستن صحیح پیک کاری هر ترانس بوده و باعث صرفه جویی اقتصادی خواهد شد.

5- مشخصه دیگر، توان جذبی مکانیکی بارها (BHP) می باشد که در این جدول موجود است و توانی است که گروه مهندسین فرآیند با توجه به پارامترهای فرآیندی از جمله ارتفاع، دبی، حرارت و … محاسبه و در اختیار گروه برق قرار می دهند.

اطلاعات توان برای بارهای دیگر از جمله روشنایی ها و HVAC و … که خارج از بحث فرآیندی است توسط گروه برق مشخص خواهند شد.

پارامترهای مورد نیاز برای تهیه لیست بارهای الکتریکی (Electrical Load List)

توان بدست آمده برای BHP را در ستونی مجزا قرار می دهیم و سپس باید ضرایب API را بر روی این توانها اعمال نموده و در ستونی دیگر قرار می دهیم.

ضریب API  برابر است:

برای موتورهای کوچکتر از 22.5 کیلو وات برابر 1.25

برای موتورهای کوچکتر از 55 کیلو وات برابر 1.15

برای موتورهای بزرگتر و مساوی 55 کیلو وات برابر 1.1

این ضرایب توسط استاندارد API اعلام گردیده اند و به نوعی ضرایب الکتریکال می باشند که  باید لحاظ شوند.

از آنجا که موتورها بخصوص موتورهای ولتاژ پایین بصورت تیپهای استاندارد ساخته می شوند باید استاندارد سازی شده و نزدیکترین تیپ استاندارد در ستون دیگر قرار داده شود.

لازم بذکر است خرید نهایی این موتورها توسط بخش مکانیک انجام می پذیرد که در انتها بایستی اطلاعات دقیق تردر مدرک لیست بارهای الکتریکی قرار داده شود.

توان بدست آمده دراین مرحله توان P2 یا توان خروجی و یا توان مکانیکی می باشد که بایستی تلفات موتور به آن اضافه شود تا توان ورودی به موتور محاسبه گردد و بتوان کیلو وات مصرفی موتور را بدست آورد و در سایز ترانس از آن استفاده نمود. با استفاده از راندمان و رابطه زیربه راحتی می توان به توان P1 یا توان ورودی دست پیداکرد:

untitled

سپس راندمان و ضریب توان را باید در ستون دیگر قرار دهیم.

مشخصه دیگر که در ین مدارک استفاده می شود آیتمی با نام  Load factorمی باشد که با محاسبه آن می توان نتیجه گرفت که توان نهایی بدست آمده برای هر بار چند درصد اختلاف نسبت به توان اکتیو اصلی جذب شده توسط بار مورد نظر دارد و بعبارتی دیگر با چه مقدار اختلاف نسبت به توان بدست آمده BHP انتخاب شده است و به زبان ساده تر نسبت توان جذب شده به توان استاندارد شده می باشد. اختلاف زیاد بین این توان ها در تعداد زیاد بارها مورد قبول نمی باشد زیرا باعث بالا رفتن توان راکتیو نسبت به توان اکتیو می باشد. تعیین نوع بار از لحاظ فیدری و موتوری نیز بایستی در ستون جداگانه مشخص گردد.

مثال:

بار با مشخصات ذیل مفروض است مطلوبست محاسبه توان اکتیو مورد نیاز برای در نظر گرفتن در محاسبه ترانس (در این مثال فرض بر این است که1000 کیلو وات توان از انواع بارهای دیگری نیز وجود داشته است و می خواهیم بار زیر را به آن اضافه نماییم)

untitled

توان نامی موتور برابر 55 کیلو وات خواهد بود و توانی که برای سایز ترانس استفاده می شود برابر است با:

untitled

توان اکتیو جمع شده برابر است با  1022 = 22 + 1000 کیلووات.

لازم بذکر است برای تعداد کم بارهای متناوب نباید ضرایب همزمانی را ترتیب اثر دهیم زیرا ممکن است بارها همزمان داخل مدار باشند.

سایز نمودن ظرفیت نامی ترانس:

با توجه به توضیح قبل و چگونگی تهیه لیست بارهای الکتریکی بایستی سایز نهایی ترانس را محاسبه نماییم:

untitled- ضریب رزرو (k) : این ضریب برای ظرفیت آزاد ترانس در نظر گرفته می شود و حدود 20 درصد در نظر گرفته می شود.

- ضریب بار ترانس (Lf) : برابر است با مقدار موثر بار به حداکثر بار که اغلب برابر 1 در نظر گرفته می شود.

- ضریب دما (Tf) : برابر 1 برای حداکثر دمای 40 درجه و دمای متوسط روزانه 30 درجه و دمای متوسط سالیانه 20 درجه و برای دماهای خارج از این رنج از رابطه زیر استفاده می شود.

untitled- ضریب kt برای ترانسهای روغنی 0.015 و برای ترانسهای خشک برابر 0.007 می باشد.

- ضریب دما (Af) : برابر 1 برای ارتفاع کمتر از 1000 متر و برای بالاتر از این مقدار برابر است با:

untitled- ضریب Kh برای ترانسهای روغنی 0.00004 و برای ترانسهای خشک برابر 0.00003 می باشد.

ادامه مثال قبل:

با توجه به مثال قبل سایز ترانس را بدست آورید. ارتفاع از سطح دریا برابر 1400 متر و دما 46 درجه می باشد.

untitledترانس استاندارد برابر است با 2000 کیلو ولت آمپر و جریان برابر است با:

untitledلازم بذکر است دما و ارتفاع و … در برگه های اطلاعات که به سازنده داده می شود قرار دارد و سازنده موظف است مقدار توان مورد نیاز را با توجه به ضرایب تعدیل بسازد. همچنین فرض بر این است که ضریب توان و راندمان کلیه بارها برابر 0.8 و 0.9 می باشد. ضریب همزمانی در هنگام تهیه لیست بارها در نظر گرفته شده است.

ظرفیت های استاندارد ترانس برابر است با (KVA) :

80-100-125-160-200-250-315-400-500-630-800-1000-1250-1600-2000-2500-3150