Wenn Sie neu in der elektrischen Welt sind, sehen wenige Etiketten verwirrender aus als das, das an der Seite eines Transformators befestigt ist. Es beginnt normalerweise mit einer Zahl und drei Buchstaben: 25 kVA, 100 kVA, 1000 kVA. Diese Zahl ist das Wichtigste an der Einheit, doch fast niemand erklärt, was sie tatsächlich bedeutet. Dieser Leitfaden behebt das. In einfacher Sprache erklärt was ein kVA-Transformator ist, was die kVA-Zahl Ihnen sagt, wie man sie in Ampere umwandelt und wie Ingenieure die richtige Größe auswählen. Am Ende wird das Typenschild Sinn machen, und Sie werden in der Lage sein, die Fragen zu beantworten, die Anfänger am häufigsten stellen.
Ein Glas Bier ist eine gute Analogie, um den Unterschied zwischen kVA und kW zu verstehen. In diesem Fall symbolisiert ein volles Glas Bier die Scheinleistung, die die gesamte Leistungsbewertung eines Transformators darstellt. Andererseits wäre das Bier in diesem Fall die Wirkleistung. Der Schaum ruht oben auf dem Bier, das einen Teil des Raums im Glas einnimmt, ohne nützlich zu sein. In ähnlicher Weise ist es wichtig zu erwähnen, dass Transformatoren in kVA und nicht in kW bewertet werden, da der Transformator das gesamte Glas einschließlich des Schaums berücksichtigen muss.
Was ist ein kVA-Transformator?
A kVA-Transformator wird als Transformator bezeichnet, der seine Fähigkeit anzeigt, Leistung zu tragen, die in kVA gemessen wird. Das kV steht für Kilo-Volt-Ampere, wobei “kilo” tausend bedeutet und Volt-Ampere eine Einheit elektrischer Leistung ist, die von Ingenieuren als Scheinleistung bezeichnet wird. Zum Beispiel ist ein 100 kVA-Transformator elektrisch in der Lage, jederzeit 100.000 Volt-Ampere zu nutzen.
Der Transformator bezieht sich auf eine Maschine, die Elektrizität von einer Spannung in eine andere umwandelt. Zum Beispiel kann er die Hochspannung von den Stromleitungen in eine nutzbare Spannung des Gebäudes oder von Niederspannung in Hochspannung für die Fernübertragung umwandeln. Wann immer die Spannung geändert wurde, sollte beachtet werden, dass es eine Grenze für die Menge an Strom gibt, die der Transformator übertragen kann. Diese Grenze wird als kVA bezeichnet.
Deshalb nennen die Leute Transformatoren umgangssprachlich nach ihrer Kapazität. Wenn ein Elektriker sagt: “Wir brauchen eine 500 kVA-Einheit”, beschreibt er genau, wie viel Leistung der Transformator tragen muss. Die physische Größe, das Gewicht und der Preis skalieren alle mit dieser Zahl.
Was bedeutet kVA tatsächlich?
Ein grundlegendes Verständnis eines kVA-Transformators erfordert ein Verständnis der drei Arten von Leistung. Das mag kompliziert klingen, daher soll es mit einem einfachen Diagramm veranschaulicht werden.
Scheinleistung wird als die gesamte in kVA gemessene Leistung definiert, die der Transformator tragen muss.
Wirkleistung ist der nützliche Teil des Stroms, der in kW gemessen wird und tatsächlich Arbeit verrichtet. Hier kann man an den laufenden Motor oder Heizgeräte denken.
Außerdem wird ein Teil der Leistung als Blindleistung bezeichnet und in kVAR gemessen. Es ist der Teil des Stroms, der keine Arbeit verrichtet.
Die Verbindung dieser drei Arten von Leistung wird durch den sogenannten Leistungsfaktor erklärt, der eine Zahl ist, die zwischen 0 und 1 misst.
In einfachen Worten, die Essenz der Formel ist wie folgt: kW = kVA * Leistungsfaktor.
Wenn Sie einen 100 kVA Transformator haben, der mit einem Leistungsfaktor von 0,8 arbeitet, wird die nützliche Leistung, die vom Transformator bereitgestellt wird, 80 kW betragen. Der Rest der Leistung wird zur Erzeugung von Blindleistung verwendet.
kVA vs kW: Warum Transformatoren in kVA bewertet werden
Eine häufige Frage von Personen, die zum ersten Mal Transformatoren kaufen, ist: “Warum bewerten wir Transformatoren nicht einfach in Kilowatt, wie wir es bei Heizgeräten und Motoren tun?” Die Antwort auf diese Frage ist einfach. Transformatoren erzeugen Wärme basierend auf dem Strom, der durch ihre Drähte fließt, sowie auf den beteiligten Spannungen, unabhängig von der “Nutzung” dieser Energie.
Da die erzeugte Wärme von der angewandten Last abhängt, sollten Transformatoren nach ihrer Scheinleistung und nicht in Kilowatt bewertet werden. Wenn Sie nur Kilowatt verwenden, um einen Transformator zu dimensionieren, riskieren Sie eine Überlastung.
So berechnen Sie Amperes aus einem kVA Transformator
Eine der häufigsten Fragen von Anfängern bezieht sich auf die Amperefähigkeit eines Transformators. Der Begriff Ampere bezieht sich auf Amperes, was das Maß für den elektrischen Strom ist, und das Verständnis dieses Begriffs ist entscheidend für die Bestimmung der Kabelgröße, der Sicherungen und der Schaltschränke. Glücklicherweise kann man den Strom bestimmen, sobald man die Spannung kennt, da der Strom je nach kVA-Zahl und Spannung variiert.
Die Formel zur Berechnung des Stroms im Fall eines einphasigen Transformators lautet wie folgt:
Strom = (kVA × 1000) ÷ Spannung
Im Fall eines dreiphasigen Transformators, der in den meisten Industrien verwendet wird, muss man eine konstante Zahl von 1,732 (die Quadratwurzel von drei) in die Berechnung des Stroms einbeziehen.
Die Berechnung lautet wie folgt:
Strom = (kVA × 1000) ÷ (Spannung × 1,732)
Hier sind mehrere berechnete Beispiele für ein besseres Verständnis:
Ein Transformator mit einer Nennleistung von 25 kVA mit einphasiger Spannung von 240 wird etwa 104 Amperes liefern.
Ein dreiphasiger Transformator mit einer Nennleistung von 100 kVA und einer Spannung von 400 wird etwa 144 Amperes erzeugen.
Ein dreiphasiger Transformator mit einer Nennleistung von 1000 kVA und einer Spannung von 480 wird 1203 Amperes erzeugen.
Es kann festgestellt werden, dass die kVA-Zahl gleich bleibt, aber die Amperes unterschiedlich sind aufgrund der Unterschiede in der Spannung, und diese Tendenz der Beziehung zwischen Strom und Spannung ist ein Schlüsselkonzept.
VA, kVA und MVA: Die Einheiten verstehen
Menschen, die gerade erst anfangen, sind oft verwirrt über die Maßeinheit bezüglich der Transformatorleistung. Die verschiedenen genannten Begriffe haben alle die gleiche Bedeutung, nämlich dass sie die Scheinleistung messen, beschreiben jedoch einfach unterschiedliche Ebenen.
Die kleinste Einheit der Leistung ist VA (Volt-Ampere). Die Leistung, die mit einem Volt-Ampere verbunden ist, ist eine minimale Menge, die in bestimmten Steuertransformatoren verwendet wird.
Die nächstgrößere Einheit ist kVA (Kilovolt-Ampere), die gleich eintausend Volt-Ampere ist. Dies ist die Maßeinheit, die in den meisten Verteilungstransformatoren verwendet wird, wodurch kVA die Hauptleistungseinheit in der Elektroindustrie ist.
Dann gibt es MVA (Megavolt-Ampere), das gleich einer tausend Kilovolt-Ampere oder einer Million Volt-Ampere ist. Diese Einheit wird nur in den extrem großen Transformatoren verwendet, die in Umspannwerken zu finden sind.
Das bedeutet, dass jeder Transformator mit einer Kapazität von-kVA als MVA geschrieben werden kann, ohne dass es an Bedeutung verliert. Nachdem man verstanden hat, dass diese Begriffe nur die Anzahl der Nullen signalisieren, wird es in diesem Fall nicht schwer sein, die Kapazität des Transformators zu bestimmen.
Häufige kVA Transformatorgrößen und was sie antreiben
Transformatoren werden in einer Reihe von Standardgrößen hergestellt, und das Sortiment entspricht typischerweise dem, wofür der Transformator verwendet wird.
Im kleinen Bereich, der einen 25 kVA Transformator oder 50 kVA umfasst, haben Sie Transformatoren, die kleine Gruppen von Haushalten, Bauernhöfen, Geschäften oder Steuerinstallationen versorgen können.
Der Mittelbereich umfasst Bewertungen wie 100 kVA Transformatoren, 250 kVA Transformatoren und 500 kVA Transformatoren, die zur Versorgung von Wohngebieten, Gewerbegebäuden, Schulen und Anforderungen der Leichtindustrie verwendet werden.
Für den großen Bereich von Transformatoren können Sie 1000 kVA Transformatoren oder größer nehmen, wie im Fall von 1600 kVA Transformatoren, die direkt für Fabriken und solche großen Einrichtungen verwendet werden können.
In dieser Kategorie umfasst der sehr große Bereich Bewertungen wie 2000 kVA Transformatoren und darüber, die zur Versorgung von Schwerindustrien und großen Infrastrukturanforderungen, einschließlich enormen Elektrizitätsverteilungsbedarfs, verwendet werden können.
Bei der Auswahl eines Transformators ist es auch wichtig, zukünftige Lasten zu berücksichtigen und nicht nur die aktuellen Lastanforderungen.
Wie man die richtige kVA Transformatorgröße wählt
Die Wahl eines Transformators ist ein Balanceakt. Zu klein, und er überhitzt, löst aus und altert frühzeitig. Zu groß, und Sie verschwenden Geld und betreiben das Gerät ineffizient bei leichter Last. Fachleute befolgen einige einfache Regeln, um zu erhalten kVA Transformatorgröße richtig.
- Das erste, was man tun muss, ist, die tatsächliche Last zu ermitteln. Man muss die Gesamtkapazität in kW für Systeme berechnen, die von diesem Transformator versorgt werden, und sie mit dem erwarteten Leistungsfaktor in kVA umrechnen.
Plane nicht für die durchschnittliche Last, sondern für die maximale. Der Stromverbrauch ist ein dynamischer Prozess, was bedeutet, dass es Spitzen geben wird, wie an einem heißen Tag, an dem jeder seine Klimaanlage auf Hochtouren nutzt. Der Transformator muss auf solche Spitzen vorbereitet sein.
Halte dich an die 80-Prozent-Regel. Die allgemeine Empfehlung ist, den Transformator mit einer Ladefähigkeit von nicht mehr als 80 Prozent seiner kVA-Bewertung. zu verwenden. Auf diese Weise kann er zukünftiges Lastwachstum und plötzliche Nachfragespitzen ohne Überhitzung bewältigen.
Denke voraus. Wenn es Gründe gibt zu glauben, dass die Lastanforderungen in Zukunft steigen werden, sollte der nächste Standardtransformator jetzt gekauft werden, anstatt den Transformator später ersetzen zu müssen. 
Trockenbau vs. ölgetauchte kVA-Transformatoren
Der kVA-Transformator wird in zwei Haupttypen unterteilt, die sich in der Kühl- und Isolationsmechanismus unterscheiden. Der Trockenbau-Transformator verwendet Luft zur Kühlung und feste Harzisolation für das Design, was ihn zu einer sicheren Option für Inneninstallationen wie Wohngebäude, Büros und Tunnel macht. Ölgetauchte Transformatoren verwenden Öl zur Isolierung und auch zur Kühlung der Wicklungsanteile. Dieser Typ von Transformator arbeitet effizienter im Vergleich zu Trockenbau-Transformatoren, was ihm eine bevorzugte Stellung in Freiluft-Umspannwerken gibt.
Diese Transformatoren haben die gleiche Bewertung, was bedeutet, dass ein 1.000 kVA-Transformator die gleiche kVA haben wird, unabhängig davon, ob er als Trockenbau- oder ölgetauchter Transformator klassifiziert ist. Bitte stelle beim Überprüfen der erhaltenen Angebote sicher, dass du die gleiche kVA vergleichst.
So liest man ein kVA-Transformator-Schild
Sobald die kVA-Zahl festgelegt ist, wird die verbleibende Information relativ einfach zu verstehen. Das Metallblatt, das an der Seite jedes kVA-Transformators angebracht ist, gibt einige grundlegende Informationen, die selbst kVA-Neulinge verstehen können:
Nennleistung. Dies ist die kVA-Zahl, die jetzt für dich Sinn macht.
Spannungswerte. Diese geben den Eingangs- und Ausgangsspannungswert an, z.B. 11.000 V / 400 V. Sie zeigen, wie weit die Spannung herunter/hinauf verändert wird.
Phase und Frequenz. Dies zeigt, ob die Einheit eine einphasige oder dreiphasige Spannung hat und ihre Betriebsfrequenz, z.B. 50 Hz oder 60 Hz.
Impedanz. Dies wird normalerweise als Prozentsatz angegeben und variiert zwischen 4 und 6 Prozent. Sie bestimmt, wie stabil die Spannung sein wird und wie viel Fehlerstrom fließen wird. Je niedriger die Impedanz ist, desto stabiler wird die Spannung sein, aber desto größer wird der Fehlerstrom sein.
Kühlung und Temperaturanstieg. Dies gibt dir eine Anzahl von Codes, einschließlich ONAN für Transformatoren, die mit Öl arbeiten.
Subian Power kVA-Transformatoren
Jiangsu Subian Power Equipment Co., Ltd. ist ein chinesischer High-Tech-Hersteller von Energie- und Verteilungstransformatoren mit einer Nennspannung von 110 kV und darunter, sowie von vorgefertigten Umspannwerken und Hoch- und Niederspannungsschaltanlagen. Gegründet im Jahr 2019 in Xuzhou, Provinz Jiangsu, betreibt Subian eine 30.000 Quadratmeter große Anlage und liefert Geräte für Versorgungsunternehmen, erneuerbare Energien, Industrie- und Infrastrukturprojekte. Da es beide Technologien intern entwickelt, kann Subian die richtige kVA-Transformator für nahezu jede Last und Umgebung bereitstellen:
- Für saubere, brandsichere Innen- und geschlossene Anwendungen umfasst Subians Trockentransformatoren die 6-10 kV SCB Epoxidharz-Gießharz-Trockentransformator und den verlustarmen 10 kV SCBH amorphen Legierungs-Trockentransformator.
- Für Freiluft-Umspannwerke und Versorgungsverteilung sind Subians ölgetauchte Transformatoren die 6-10 kV ölgetauchter Verteilungstransformator für zuverlässigen, verlustarmen Betrieb.
In diesen Bereichen deckt Subian die kleinen, mittleren und großen kVA-Transformator Größen ab, die oben beschrieben sind, und sein Ingenieurteam kann die kVA-Bewertung, Spannungsklasse, Kühltyp und Gehäuse an Ihr Projekt anpassen. Wenn Sie Ihre Last kennen, aber nicht Ihre Größe, kann das Team Ihnen helfen, die richtige kVA Transformatorgröße zu berechnen, bevor Sie ein Angebot anfordern.
Häufig gestellte Fragen
Wie viele Ampere sind für einen 2000 kVA Transformator geeignet?
Es hängt von der Spannung ab. Basierend auf der dreiphasigen Transformatorberechnungsformel liefert ein Transformator mit einer Nennleistung von 2000 kVA etwa 2.406 Ampere bei einer Spannung von 480 V. Es ist üblich, diese Zahl auf etwa 2.400 Ampere zu runden. Bei einer niedrigeren Spannung von 208 V kann dieses Gerät über 5.500 Ampere liefern, da eine niedrigere Spannung einen höheren Strom bedeutet, was der gleichen Menge an verbrauchter Leistung entspricht. Es ist wichtig zu verstehen, dass Ingenieure normalerweise den Betrieb von Transformatoren so entwerfen, dass er etwa 80% der maximalen Nennkapazität beträgt, sodass der Betriebsstrom niedriger ist als der erreichbare.
Wie viele Häuser kann ein 100 kVA Transformator versorgen?
Die korrekte Zahl kann von einer Situation zur anderen variieren und hängt von der spezifischen Spitzenleistungsanforderung jedes Hauses sowie davon ab, wie viele andere Haushalte gleichzeitig Strom nutzen (der sogenannte Diversitätsfaktor). Ein 100 kVA Transformator kann ungefähr jeden der folgenden Haustypen bedienen: etwa 5 große, voll elektrische Häuser mit EV-Ladegeräten, etwa 14 Häuser gemäß den normalen Versorgungsplanungsrichtlinien oder 20-30 normale Häuser oder Wohnungen mit geringem Bedarf. Daher ist die beste Lösung, eine ordnungsgemäße Laststudie durchzuführen, die die Spitzenlast schätzt, anstatt eine schnelle Schätzung über “Häuser pro kVA” vorzunehmen, was bekannt dafür ist, zu einer Überlastung des Transformators beizutragen.
Was bedeutet ein 25 kVA Transformator?
Ein Transformator mit einer Kapazität von 25 kVA wäre somit eine kleine Einheit in Bezug auf die Leistungskapazität mit 25 kVA (das sind 25.000 Volt-Ampere). Dies entspricht einer Ausgangsleistung von etwa 20 kW nützlicher Leistung bei einem Leistungsfaktor von 0,8. Bei 240 Volt in der einphasigen Verbindung bedeutet dies, dass diese Einheit etwa 104 Ampere zieht. Generell wird diese Art von Einheit in kleinen Verteilungstransformatoren verwendet, die eine begrenzte Anzahl von Häusern, Bauernhöfen oder kleinen Unternehmen versorgen.
Wie groß ist ein 1000 kVA Transformator?
Die Abmessungen und das Gewicht eines Transformators mit einer Nennleistung von 1000 kVA sind erheblich, mit einem Durchschnitt von etwa 2 Metern in allen Dimensionen. Ein typischer ölgefüllter Transformator würde etwa 1,8 – 2,1 Meter in der Länge, 1,1 – 1,4 Meter in der Breite und 1,5 – 1,9 Meter in der Höhe messen, wobei das Gewicht eines solchen Transformators zwischen etwa 2800 kg und 4000 kg einschließlich des Öls liegt. Ein Trocken-Transformator hätte nahezu ähnliche Abmessungen und Gewicht, geschätzt auf etwa 1800 bis 2500 kg.
Referenzen
- IEC — IEC 60076 Transformatorstandards
- IEEE — C57 Transformatorstandards und Lastleitfäden
- NFPA — National Electrical Code, Artikel 450 Transformatoren
- Electrical Engineering Portal — Transformatorgrößen und Berechnungen
- Wikipedia — Übersicht über Transformatoren und Verteilungstransformatoren
Fazit
Sobald Sie wissen, dass die Zahl auf dem Typenschild die Scheinleistung ist, die die Einheit sicher tragen kann, öffnet sich das gesamte Thema. Ein kVA-Transformator wird in kVA bewertet, weil diese Messung die gesamte Last erfasst, die die Wicklungen spüren, eine einfache Formel wandelt diese Bewertung in Ampere um, und eine gute Dimensionierung bedeutet, für die Spitzenlast mit Spielraum zu planen. Egal, ob Ihr Projekt eine kleine Verteilungseinheit oder einen großen Unterstationstransformator erfordert, Subian Power baut sowohl Trocken- als auch ölgetauchte kVA-Transformatoren über die gesamte Palette und kann Ihnen helfen, die richtige Nennleistung für Ihre Last auszuwählen. Um eine Einheit zu dimensionieren oder ein Angebot anzufordern, kontaktieren Sie die Ingenieurteam von Subian Power.