1000 kVA trafo maksimaalse kW koormusvõime määramine

Kuidas arvutada 1000 kVA trafo kW koormusreitingut võimsusteguri põhjal

 

 

Kas vanemat tüüpi 1000 kVA trafo, mis praegu käitleb umbes 200 kW koormust, suudab rahuldada suurenenud nõudlust, kui plaanime lisada uue umbes 600 kW koormuse? See küsimus keerleb peamiselt põhimõiste ümber: kVA ja kW vaheline seos ja erinevus.

 

 

kVA ja kW vaheline seos ja erinevus

 

 

kVA (kilovolt-amper) on näivvõimsuse ühik ja kW (kilovatt) on aktiivvõimsuse ühik. Lisaks näivvõimsusele ja aktiivvõimsusele on olemas ka reaktiivvõimsus, mida mõõdetakse kvaris (kilovaris).

 

 

 

Mis vahe on aktiivvõimsusel, reaktiivvõimsusel ja näivvõimsusel?

 

 

Aktiivvõimsus: Mõõdetuna vattides (W) näitab see vooluringi (nt küte, valgustus) tegelikku tarbitud energiat või tehtud kasulikku tööd.

 

 

 

Reaktiivvõimsus: Mõõdetuna volt-amprites reaktiivvõimsusena (VAR), toetab see induktiivkoormustes (nt mootorites) magnetvälju, kuid ei tee tegelikku tööd. Näiteks kui elektriseade sisaldab kondensaatoreid või mähiseid, siis need komponendid seadme töötamise ajal pidevalt laetakse ja tühjenevad. Kuna kondensaatorid/mähised selle laadimise/tühjendamise protsessi ajal tegelikult elektrienergiat ei tarbi, nimetatakse sellega seotud võimsust reaktiivvõimsuseks.

 

 

 

Näivvõimsus: Mõõdetakse voltamprites (VA) ning see on aktiiv- ja reaktiivvõimsuse kombinatsioon, mis esindab vooluahela koguvõimsust. Toiteallikas (tavaliselt trafo või generaator) peab elektriseadmetele andma lisaks aktiivvõimsusele ka reaktiivvõimsust. Seda seetõttu, et kuigi seadme kondensaatorid ei tarbi aktiivvõimsust, nõuab nende pidev laadimine ja tühjendamine siiski, et toiteallikas eraldaks osa oma võimsusest selle protsessi toetamiseks.

 

 

 

Pärast nende mõistete selgitamist saame nüüd uurida nende omavahelisi seoseid, mis viib meid teise olulise mõiste juurde: võimsustegur. Toiteallika tarnitava aktiivvõimsuse hulk sõltub otseselt võimsustegurist.

 

 

 

Kui elektri hind on 1 dollar kilovatt-tunni (kWh) kohta, siis võimsusteguriga 0,6 töötav trafo võib genereerida 600 dollarit tunnis majanduslikku tulu. Kui võimsustegur paraneb 0,9-ni, võib sama trafo genereerida 900 jeeni tunnis tulu.45 Kuigi võimsusteguri parandamise rahaline kasu on ilmne, ulatuvad selle laiemad tehnilised tagajärjed (nt võrgu stabiilsuse optimeerimine ja energiakadude vähendamine) palju kaugemale neist otsestest kasudest.

 

 

 

Mitu kilovatti (kW) suudab 1000 kVA trafo toota?

 

 

 

 

Eelnevalt omandatud põhiteadmistega saame nüüd selle artikli põhiküsimusele selgelt ja täpselt vastata.

 

 

 

Trafo võimsust mõõdetakse kVA-des (kilovolt-amprites), elektriseadmete energiatarvet aga kW-des (kilovattides). Peamine erinevus seisneb selles, et seadme aktiivvõimsuse (kW) arvutamiseks tuleb selle näivvõimsus (kVA) korrutada võimsusteguriga (cosφ). Näiteks 1000 kVA trafo suudab täiskoormusel anda ainult 1000 kW väljundvõimsust, kui see töötab võimsusteguriga 1,0. Sellise ideaalse seisundi (PF = 1,0) saavutamine on aga reaalsetes rakendustes praktiliselt võimatu.

 

 

 

 

 

 

 

Kui projekteerimisfaasis rakendame võimsusteguri kompenseerimist, et saavutada võimsustegur 0,95, tuleks trafo aktiivvõimsus arvutada järgmiselt: 1000 × 0,95 = 950 kW. Oluline märkus: Elektriettevõtted nõuavad karistuste vältimiseks võimsustegurit (PF) ≥ 0,9; PF = 1,0 ületamine võib aga põhjustada süsteemi pinge tõusu ja kahjustada võrgu stabiilsust.

 

 

 

1000 kVA trafo annab algselt 200 kW elektrilist koormust. Pärast uue 600 kW koormuse lisamist ulatub aktiivvõimsuse kogutarve 800 kW-ni, mis jääb trafo arvutatud ohutu tööpiiri piiresse.

 

 

 

Seega saab 1000 kVA trafo, mis algselt andis 200 kW elektrilist koormust, ohutult pikas perspektiivis töötada ka pärast uue 600 kW koormuse (kokku 800 kW) lisamist, eeldusel, et võimsustegur on optimeeritud vajalikule tasemele.