Одредување на максималниот kW капацитет на оптоварување на трансформатор од 1000kVA: Влијание на факторот на моќност

Како да се пресмета номиналната kW оптоварување на трансформатор од 1000kVA врз основа на факторот на моќност

Со постар типТрансформатор од 1000kVAМоментално ракувајќи со оптоварување од приближно 200 kW, дали овој трансформатор може да ја задоволи зголемената побарувачка ако планираме да додадеме ново оптоварување од приближно 600 kW? Ова прашање првенствено се врти околу фундаментален концепт: односот и разликата помеѓу kVA и kW.

Врската и разликата помеѓу kVA и kW

kVA (киловолт-ампер) е единица за привидна моќност, додека kW (киловат) претставува единица за активна моќност. Покрај привидната моќност и активната моќност, постои и реактивна моќност, мерена во kvar (киловар).

Кои се разликите помеѓу активната моќност, реактивната моќност и привидната моќност?

Активна моќностИзмерено во вати (W), претставува вистинска потрошена енергија или корисна работа извршена од коло (на пр., греење, осветлување).

Реактивна моќностМерено во волт-ампери реактивни (VAR), таа поддржува магнетни полиња во индуктивни оптоварувања (на пр., мотори), но не врши вистинска работа. На пример, ако електричен уред содржи кондензатори или намотки, овие компоненти континуирано ќе се полнат и празнат додека уредот работи. Бидејќи кондензаторите/намотките всушност не трошат електрична енергија за време на овој процес на полнење/празнење, поврзаната моќност се нарекува ‌реактивна моќност‌.

Привидна моќност: Измерено во волт-ампери (VA), тоа е комбинација од активна и реактивна моќност, што ја претставува вкупната моќност во колото. Изворот на енергија (обично трансформатор или генератор) мора да снабдува не само активна моќност, туку и реактивна моќност на електричните уреди. Ова е затоа што, иако кондензаторите во уредот не трошат активна моќност, нивното континуирано полнење и празнење сепак бара изворот на енергија да одвои дел од својот капацитет за да го поддржи овој процес.

Откако ги разјаснивме овие концепти, сега можеме да ги испитаме нивните меѓусебни односи, што нè води до друг критичен концепт: ‌фактор на моќност‌. Количината на активна моќност што може да ја испорача еден извор на енергија директно зависи од факторот на моќност.

Што е фактор на моќност?

Факторот на моќност (cosΦ) е односот на ‌активната моќност (P)‌ кон ‌привидната моќност (S)‌:

На пример, трансформатор од 1000 kVA може да испорача ‌600 kW‌ активна моќност кога факторот на моќност (cosφ) е 0,6, додека може да произведе ‌900 kW‌ активна моќност кога факторот на моќност се зголемува на 0,9.

Ако цената на електричната енергија е 1 долар за киловат-час (kWh), трансформатор што работи со фактор на моќност од 0,6 може да генерира економски приход од ‌600 долари/час. Кога факторот на моќност ќе се подобри на 0,9, истиот трансформатор може да генерира ‌900 јени/час‌ приход‌45. Иако финансиските придобивки од подобрувањето на факторот на моќност се очигледни, неговите пошироки технички импликации (на пр., оптимизирање на стабилноста на мрежата и намалување на загубите на енергија) се протегаат далеку над овие непосредни добивки‌.

Колку киловати (kW) може да поддржи трансформатор од 1000kVA?

Со основните сознанија утврдени погоре, сега можеме да се осврнеме на суштинското прашање на овој напис со јасност и прецизност.

Капацитетот на трансформаторот се мери во kVA (киловолт-ампери), додека потрошувачката на енергија на електричната опрема се мери во kW (киловати). Клучната разлика лежи во фактот дека пресметувањето на активната моќност (kW) на уредот бара множење на неговата очигледна моќност (kVA) со факторот на моќност (cosφ). На пример, трансформатор од 1000 kVA може да испорача излезна моќност при целосно оптоварување од 1000 kW кога работи со фактор на моќност од 1,0. Сепак, постигнувањето на оваа идеална состојба (PF = 1,0) е практично невозможно во реални апликации.

Во фазата на проектирање, ако имплементираме компензација на факторот на моќност за да постигнеме фактор на моќност од 0,95, активната излезна моќност на трансформаторот треба да се пресмета како 1000×0,95=950kW. Важна забелешка: Електричните компании наложуваат фактор на моќност (PF) од ≥0,9‌ за да избегнат казни; сепак, надминувањето на ‌PF = 1,0‌ може да предизвика зголемување на напонот во системот и да ја загрози стабилноста на мрежата.

АТрансформатор од 1000kVAПрвично снабдува електрично оптоварување од 200 kW. По додавањето на ново оптоварување од 600 kW, вкупната побарувачка на активна моќност достигнува ‌800 kW‌, што останува во рамките на пресметаната безбедна работна граница на трансформаторот.

Затоа,Трансформатор од 1000kVAшто првично снабдуваше 200 kW електрично оптоварување може безбедно да работи долгорочно дури и по додавање на ново оптоварување од 600 kW (вкупно 800 kW), под услов факторот на моќност да е оптимизиран на потребното ниво.