Подбирайте мощность масляного трансформатора S13 по двум отдельным критериям: непрерывной полной мощности, потребляемой предприятием, и падению напряжения при наиболее тяжелом обоснованно ожидаемом пуске двигателя. Трансформатор, который уверенно выдерживает рабочую нагрузку, всё же может допустить такое проседание напряжения на шинах низкого напряжения при пуске крупного компрессора или насоса, что это приведёт к отключению систем управления и приводов либо не позволит разогнаться другому двигателю.

При подборе масляного силового трансформатора серии S13 для промышленного применения начните с графика нагрузок, затем проверьте пусковой ток, импеданс трансформатора, мощность вышестоящего источника питания и импеданс фидера. Выбирайте номинальную мощность только после проверки как рабочей нагрузки, так и пусковых характеристик. Если ограничивающим фактором является пусковое напряжение, изменение способа или последовательности пуска может оказаться экономичнее, чем увеличение мощности трансформатора.

Составьте график нагрузок с учётом фактических режимов работы оборудования

Суммирование киловатт, указанных на шильдиках двигателей, не позволяет определить мощность трансформатора в кВА. Номинальная мощность двигателя обычно указывает механическую мощность на валу; нагрузка трансформатора зависит от потребляемой электрической мощности, КПД и коэффициента мощности. Учтите освещение, технологические нагреватели, приводы, источники питания систем управления и другие нагрузки, подключённые к тому же трансформатору.

Для трёхфазного двигателя в предусмотренном режиме работы:

Потребляемая электрическая мощность, кВт = мощность на валу, кВт ÷ КПД
Полная мощность двигателя, кВА = потребляемая электрическая мощность, кВт ÷ коэффициент мощности
Ток линии = мощность двигателя, кВА × 1,000 ÷ (√3 × напряжение линии)

Используйте данные производителя для ожидаемого режима нагрузки, а не исходите из предположения, что каждый двигатель работает на полной нагрузке. Для предприятия в целом суммируйте активную и реактивную мощности для каждого сочетания работающего оборудования, а затем рассчитывайте полную мощность. Арифметическое суммирование отдельных значений в кВА может дать консервативную предварительную оценку, но не учитывает точно различия коэффициентов мощности.

• Отделите оборудование, работающее непрерывно, от резервного оборудования, которое не может работать одновременно.
• Определите максимальное сочетание оборудования в производственном режиме, а не только среднюю нагрузку за смену.
• Отдельно зафиксируйте запланированные добавления, чтобы резерв на расширение был наглядно отражён.
• Учтите нагрузки, создающие гармоники, и запросите необходимую оценку теплового режима трансформатора.

Первоначально выбранная номинальная мощность должна выдерживать эту нагрузку при заданных условиях охлаждения и монтажа. Не используйте необоснованный процент запаса мощности вместо выявления будущих нагрузок.

Определите пусковой режим, который должен обеспечить трансформатор

Пуск самого крупного двигателя не обязательно является наиболее тяжёлым пусковым событием. Более сложные условия может создать пуск двигателя меньшей мощности при высокой механической нагрузке, через длинный фидер и во время работы остального оборудования предприятия.

Для каждого значимого двигателя получите номинальный ток, ток заторможенного ротора или кривые пускового тока, коэффициент мощности при пуске, если он доступен, время разгона и допустимое количество пусков в час. Зафиксируйте момент сопротивления и инерцию приводимой нагрузки. Например, компрессор под нагрузкой требует иного разгона, чем ненагруженная машина, даже если номинальные характеристики двигателей совпадают.

Различайте ток двигателя и ток со стороны источника питания, особенно при использовании частотно-регулируемого привода. Трансформатор питает вход привода, а не двигатель напрямую в режиме пуска с заторможенным ротором.

Также определите характер повторного пуска после перебоя в электроснабжении. Одновременный повторный пуск нескольких двигателей может быть более тяжёлым режимом, чем обычная производственная последовательность. Предусмотренную последовательность пуска необходимо реализовать в системе управления, а не оставлять в виде инструкции для персонала.

Предварительно оцените просадку напряжения, затем смоделируйте всю цепь электроснабжения

Относительный импеданс трансформатора играет ключевую роль при проверке пуска. Для предварительной оценки только трансформатора:

Приблизительная величина падения напряжения (%) ≈ пусковой ток ÷ номинальный ток вторичной обмотки трансформатора × импеданс трансформатора (%)

Эта формула оценивает величину падения напряжения на импедансе трансформатора при упрощённых допущениях. Она не гарантирует величину просадки напряжения на шинах: фактическое напряжение зависит от активного сопротивления, реактивного сопротивления, коэффициента мощности при пуске, существующей нагрузки и изменения тока двигателя при снижении напряжения. Используйте результат для выявления случаев, требующих более подробного анализа, а не в качестве окончательного подтверждения соответствия.

Полный расчёт должен учитывать импеданс энергосистемы или вышестоящего источника, импеданс трансформатора, соединения шин и фидер двигателя. Оцените напряжение как на общих шинах, так и на выводах двигателя. Нормальное напряжение на шинах не исключает чрезмерного падения напряжения на длинном кабеле.

Определите допустимое снижение напряжения исходя из требований оборудования. У контакторов, источников питания цепей управления, приводов и технологических измерительных приборов могут быть разные допуски по величине и длительности отклонения напряжения. Не существует единого допустимого процента просадки для всех промышленных установок.

Для асинхронных двигателей пусковой момент при сопоставимых условиях приблизительно пропорционален квадрату приложенного напряжения. Поэтому пониженное напряжение может увеличить время разгона или полностью помешать разгону. Если предварительная оценка показывает пограничный результат, выполните динамический расчёт пуска двигателя, чтобы проверить восстановление напряжения, время разгона и реакцию других работающих двигателей.

Выберите между увеличением мощности и снижением нагрузки при пуске

Если длительная нагрузка соответствует требованиям, но пуск двигателя — нет, сравните варианты корректирующих мер до приобретения трансформатора большей мощности.

1. Разнесите пуски во времени. Задержите пуск неосновных двигателей до выхода первого двигателя на рабочую скорость. Убедитесь, что такая последовательность применяется также после перебоев в электроснабжении и аварийного останова.
2. Снизьте механическую нагрузку при пуске. Уточните, допускает ли технологический процесс разгрузку компрессора или другой одобренный производителем способ пуска.
3. Измените пусковое устройство. Устройство плавного пуска или привод может снизить нагрузку на источник питания, однако его настройки и возможности по моменту должны соответствовать приводимому оборудованию.
4. Уменьшите падение напряжения в фидере. Проверьте длину кабеля, сечение проводников и соединения, если ограничивающим фактором является напряжение на выводах двигателя.
5. Повторно оцените номинальную мощность и импеданс трансформатора. Сравнивайте варианты с учётом фактических предлагаемых параметров, а не только обозначения S13.

Трансформатор большей мощности обычно вносит меньший вклад в падение напряжения при пуске, если относительный импеданс сопоставим. При этом изменяется ожидаемый ток короткого замыкания, и могут потребоваться другие распределительные устройства или настройки защиты. Уменьшение импеданса имеет такой же компромисс: повышение жёсткости напряжения может увеличить требования к отключающей способности при коротком замыкании. Ни один из этих вариантов не устраняет недостаточную мощность вышестоящего источника.

Перед окончательным выбором типа трансформатора проверьте ограничения монтажа

При выборе масляного трансформатора также необходимо проверить температуру окружающей среды, высоту над уровнем моря, вентиляцию, меры по локализации масла, доступ для обслуживания и применимые требования пожарной безопасности. Доступная номинальная мощность должна соответствовать заданным условиям эксплуатации; номинальное значение в кВА не отменяет ограничений по охлаждению.

Если техническое задание на установку предусматривает сухое оборудование, в качестве альтернативы для оценки можно рассмотреть сухой трансформатор типа SCBH15, который не является вариантом масляного трансформатора S13. В предоставленной информации о продукте указаны конструкция на основе аморфного сплава, низкие потери холостого хода, а также система контроля температуры и защиты. Эти характеристики могут учитываться при сравнении вариантов для установки, но сами по себе не подтверждают пригодность для пуска двигателя. Прежде чем применять те же проверки пуска, запросите данные о номинальной мощности, импедансе, режиме охлаждения и нагрузке.

Укажите измеримые критерии приёмки в спецификации закупки

Запросите гарантированные номинальную мощность трансформатора, коэффициент трансформации, диапазон регулирования ответвлений, относительный импеданс и допуск, потери, группу соединения обмоток и применимые условия эксплуатации. Предоставьте график пуска двигателей и данные об уровне тока короткого замыкания вышестоящего источника, чтобы можно было проверить предлагаемый трансформатор с учётом фактической сети.

В спецификации следует указать минимально допустимое напряжение на критически важных шинах и выводах двигателей, максимально допустимое время разгона и требуемую частоту пусков. Проверьте селективность защиты отдельно для пускового тока двигателя, тока включения трансформатора и тока короткого замыкания. Простое повышение уставок защиты во избежание отключений может снизить эффективность защиты от короткого замыкания.

Во время ввода в эксплуатацию зафиксируйте напряжение на шинах и выводах двигателя, ток и время разгона для согласованного наиболее тяжёлого рабочего режима. При отклонениях проверьте настройки пускового устройства, условия электроснабжения, падение напряжения в фидере и механическую нагрузку, прежде чем менять защиту. Приёмочные испытания должны подтвердить, что выбранная номинальная мощность обеспечивает заданную последовательность работы, а не только то, что двигатель один раз запускается при отключённом остальном оборудовании предприятия.