あなたが計算したサイズに対応するトランスを購入することは不可能です。なぜなら、トランスは業界標準に基づいて特定のkVAカテゴリで製造されるからです。あなたのニーズに応じて、既存のカテゴリの中から選択するのはあなた次第です。サイズの誤った決定を下すと、使用されない電力に対してお金を支払うことになったり、トランスが過負荷条件で動作し、計算されたよりも早く故障することになります。.
単相および三相の乾式配電トランスの定格システムは異なります。単相の定格には、1、1.5、2、3、5、7.5、10、15、25、37.5、50、75、100、167、250、333、500 kVAが含まれ、三相機器の定格は、15、30、45、75、112.5、150、225、300、500、750、1000、1500、2000、2500 kVAです。これはANSI/IEEE C57.12.01およびNEMA ST-20に従っています。例えば、150 kVAの三相トランスは、480 Vおよび208Y/120 Vの電圧でそれぞれ180 Aおよび416 Aを供給できます。トランスの電圧定格は、負荷率を決定する際に定格電圧の約75-80%で計算され、最も近い標準ワット数に切り上げられます。.
標準サイズが存在する理由
ラダーは製造上の決定であり、業界標準に変わりました。熱交換器、トランス、フィッティングなどのコンポーネントは、設定されたフレームに従って製造されるため、標準定格は在庫品として簡単に入手可能ですが、それ以外のものはカスタム作業でなければなりません。.
この違いが明らかになる方法は3つあります。. まず、リードタイム。. 標準の112.5 kVAトランスは、数週間以内に運用モードで出荷されるか、在庫から出荷されます。しかし、100 kVAの三相トランスは、2つの標準サイズの間に位置し、特注として出荷されなければなりません。. 価格。. カスタムユニットは標準ユニットと同じ価格ですが、設計と生産にかかる追加コストがあります。. 予備部品。. 標準サイズのみを使用するプラントは、複数の設置に対応できる1種類の予備部品を保持するだけで済みます。.
ラダーは思ったほど直感的ではなく、そのため人々は使用時に誤りを犯します。標準値を使用した三相定格スケールは、ラダーに見られるような標準システムではありません。ここでの値は75 kVAから112.5 kVA、そして150 kVAに進みます。実際、112.5は75 kVAに1.5を掛けたもので、商業サービスで使用される負荷成長論理に対応しています。したがって、100 kVAの三相トランスの標準設計を得ることは不可能ですが、それがほとんどの人が考えていることです。.
単相ラダー
| kVA | 240 VでのFLA | 480 VでのFLA | 一般的な使用 |
|---|---|---|---|
| 1 | 2 A | 1 A | 制御回路、信号電力 |
| 1.5 | 3 A | 1 A | 制御トランス、ドアベル |
| 3 | 5 A | 3 A | 機械制御、小型照明 |
| 5 | 8 A | 4 A | 小型HVAC、単一出力パネル |
| 10 | 7 A | 8 A | 住宅サービス、小型ショップ |
| 15 | 5 A | 3 A | 小規模商業、ポールマウント |
| 25 | 2 A | 1 A | 複数世帯、小規模建物 |
| 37.5 | 3 A | 1 A | 小売ユニット、井戸ポンプ |
| 50 | 3 A | 2 A | 中規模商業 |
| 75 | 5 A | 3 A | 大規模商業、小規模工場 |
| 100 | 7 A | 3 A | 工業用サブパネル |
| 167 | 8 A | 9 A | パッドマウント配電 |
| 250 | 1,041.7 A | 8 A | ユーティリティ配電フィーダー |
単相フルロードアンペアは単純に kVA × 1,000 ÷ ボルトです。壁の開口部を切る前に各段に対応する物理的サイズを確認する価値があり、キャビネットやクローゼットに収まる小さい定格のエンクロージャー寸法は以下の通りです。 5 kVA トランスの寸法 参照ケースとして。.
三相ラダー
三相システムの相アンメーター読み取りの変換には、√3 で割ることも含まれます。これは、同じ kVA の場合、三相電流も相ごとに低くなることを意味します。以下の表は、北米で使用される最も一般的な一次および二次電圧を示しています：480 V および 208Y/120 V。.
| kVA | 480 V における一次 FLA | 208 V における二次 FLA | 通常供給されるもの |
|---|---|---|---|
| 15 | 0 A | 6 A | 小型 HVAC、1 テナントパネル |
| 30 | 1 A | 2 A | 小売ユニット、レストラン |
| 45 | 1 A | 8 A | 小型オフィス、作業場 |
| 75 | 2 A | 0 A | 中型商業、学校棟 |
| 112.5 | 3 A | 0 A | 倉庫、小型製造 |
| 150 | 4 A | 0 A | 中型工業プラント |
| 225 | 6 A | 0 A | 病院棟、キャンパスビル |
| 300 | 8 A | 0 A | 大型商業複合施設 |
| 500 | 4 A | 1,388.0 A | データホール、大型製造 |
| 750 | 1 A | 2,082.0 A | 工業キャンパス |
| 1,000 | 1,202.8 A | — | ユーティリティ変電所、中電圧 |
表には際立った二つの側面があります。最初の側面は、二次電流が一次電流の約 2.31 倍であることです。これは 480/208 の電圧比を反映しており、計算の一貫性を提供します。二つ目の懸念は、kVA 定格のパラメータに達すると、ANSI 規格に 400 kVA の値が示されていないことです。.
アンプから kVA への負荷の変換は、逆の順序で同じ計算を行うことで達成されるため、この変換について学ぶ最良の方法は、実際のアプリケーションの一つを調べることです。この実例は 45 kVA トランスのアンペア数 単相および三相接続の両方の数値を計算します。.
必要な kVA と注文する kVA
以下に示す順序で四つのステップを踏む必要があります。.
- 接続負荷を kVA で、kW ではなく取得します。. kW を力率で割ります。力率 0.85 の 120 kW の負荷は 141 kVA に相当し、120 に基づいてサイズ設定されたトランスは最初から過負荷になります。.
- 需要係数を適用します。. NEC の第 220 条は、すべてが同時に動作するわけではないため、住宅および商業サービスの計算を規制しています。需要係数を無視すると、負荷が不必要に増加します。.
- モーターの始動を考慮に入れます。. モーター負荷の場合、NEC 430に従って、最大モーターのフルロード電流に25%を加算して、始動および加速の両方を考慮する必要があります。.
- この需要に対して75%-80%の負荷を目指し、その後切り上げます。. 定格の100%で動作するトランスは、暑い日や来年の負荷増加に対して安全マージンを提供せず、75%で動作するものよりも寿命が短くなります。50%未満で動作すると、無負荷損失が支配的になり、効率曲線が悪化し、プロジェクト運用期間中の実際のコストが増加します。.
例を挙げてみましょう。ある小規模な工場は、需要係数を考慮した結果、96 kVAを計算しました。30 kWのモーターに25%を加えると、結果は約110 kVAになります。次の三相標準定格は112.5 kVAであり、負荷率は98%で、これは過剰です。正しい答えは、73%の負荷で150 kVAです。.
標準の電圧ペア
kVAの階段は標準の一側面に過ぎません。電圧の組み合わせはもう一つの側面であり、北米ではいくつかのケースしかありません。.
- ルタから208Y/120は商業用途で広く使用されており、すべての定格は15 kVAから300 kVAまで利用可能です。これは120 V負荷用の中性を提供し、277 Vで照明を可能にします。.
- ルタから240デルタの電圧には中性が必要ありません。中性がないという事実は設計上の考慮事項であり、240 Vの電圧出力が120 V負荷に供給できると考える一部の人々を混乱させる可能性があります。.
- ら480の変圧器は、米国向けに製造されたカナダの機器でより一般的であり、機械製造業者の標準サイズを使用しています。.
- ルタから208Y/120 Vの電圧はあまり見られませんが、古い機器が新しい電源を受け取る際にアップグレードされた施設で時々使用されます。.
その他のすべての組み合わせはカスタムオーダーまたは全く異なる製品です。プロジェクトが在庫の組み合わせではなく特定の用途のペアを必要とする場合、ユニットは注文されるのではなく指定され、150 kVAの降圧トランスなどの専用サイズが必要です。 150 kVA降圧トランス は、リストから選ばれるのではなく、プロジェクトに合わせて製造されるものです。.
デリーティング：温度、高度、ハーモニクス
| 状態 | 使用可能なkVAへの影響 | 何をすべきか |
|---|---|---|
| 周囲温度が40°Cを超える場合 | 減少；公表されている経験則は、0.33–0.5%/°Cです。 | 経験則ではなく、メーカーのデリーティング曲線を使用してください。 |
| 高度が1,000 mを超える場合 | 冷却効果が減少します。 | メーカーに従ってデリートし、エンクロージャーを換気してください。 |
| ハーモニクスが豊富な負荷 | 減少；渦電流損失は基準電流よりも早く増加します。 | 標準ユニットのデリーティングの代わりにKファクターを指定してください。 |
| 換気なしで封入された | 減少；エンクロージャーが実際の周囲です。 | トランスだけでなく、エンクロージャーのサイズを決定してください。 |
| 連続100%負荷 | マージンなし；絶縁の劣化が加速します。 | 75–80%で設計してください。 |
周囲の熱に関しては注意が必要です。40°Cを超える各度について0.33%から0.5%の経験則が多くありますが、50°Cでは異なります。150°Cで動作するユニットのデリーティングは、80°Cの上昇を受けるユニットのそれとは異なるため、特定の絶縁システムのメーカーからデリーティンググラフを確認するのが唯一の良い方法です。.
ハーモニクスは最も見落とされがちなデリーティングであり、クランプメーターではすべてが正常に見えます。例えば、6パルスドライブに電力を供給するトランスは、巻線とコアがkVAで示されるよりも高温になるハーモニック電流を経験します。熱的質量が実際に存在する大きな定格の重量と物理的サイズは、数値とともにカバーされています。 500 kVAトランスの重量 数値。.
インピーダンスと故障電流
パーセントインピーダンス（%Z）は、定格電圧に対するフルロード時の電圧降下の割合であり、どれだけの故障電流が利用可能かを示します。.
実際には、配電トランスは2%から5.75%の範囲の%Zを持っています。トランスの定格が高いほど、%Zの値も高くなります。%Zの値が低いトランスは、同時に最大の故障電流を供給しながら、より良い電圧調整を提供します。一方、%Zの値が高いと故障電流が制限され、過電流保護の調整が簡素化されます。.
パネルスケジュールを変更せずにトランスの定格を変更することはリスクがあります。%Zの値を変更せずに112.5 kVAから150 kVAに変更することは、利用可能な故障電流の量を増加させ、10 kAのブレーカーを危険にさらすことになります。.
実際に人々が注文するサイズ
合計で5つの定格がほとんどのボリュームを占めており、その理由は技術的ではなく実用的です。.
- 45 kVAは小規模商業のデフォルトであり、単一のテナント、ワークショップ、または200 Aパネルを持つ小さなオフィスで208Y/120 Vで使用されます。.
- 75 kVAは、厨房設備を備えたレストランや小売ユニットで使用され、一般的に入手可能です。.
- 5 kVAは、倉庫や軽工業の現場に対応でき、欠けている100 kVAの標準的な代替品です。.
- 150 kVAは標準的な中規模工業の定格として使用され、工場が第二シフトを追加する際の最も一般的な選択肢です。.
- よび500 kVAは、商業およびデータホールの大きなサイズであり、決定がカタログからエンジニアリングオーダーに移行し、価格の会話が変化します。 定格にわたるトランスの価格設定 を示します。.
名板の読み方
ユニットが要求されたものであるかどうかを決定するのは6つのパラメータです。.
kVA定格と相数。480 Vデルタ/208Y120 Vのような一次および二次電圧、接続を含みます。温度上昇は一般的に80°C、115°Cまたは150°Cです。絶縁クラスは通常180°Cまたは220°Cです。%Z。そしてタップは、一次巻線で±2 × 2.5%です。.
高側のタップは、降圧用途に使用される変圧器の通常の構成です。なぜなら、供給電圧が変化するのは高側だからです。低側にタップがある変圧器は、昇圧用途のために製造されており、kVA定格は同じでも全く異なるものです。.
よくある質問
標準の変圧器kVAサイズは何ですか？
単相変圧器の標準定格には、1、1.5、2、3、5、7.5、10、15、25、37.5、50、75、100、167、250、333および500 kVAが含まれます。一方、三相変圧器は15、30、45、75、112.5、150、225、300、500、750、1000、1500、2000および2500 kVAを生成します。上記の順序はANSI/IEEE C57.12.01およびNEMA ST-20に詳細に記載されており、この順序は在庫の可用性に関して厳密に遵守されています。.
100 kVAの三相変圧器はありますか？
標準定格の文脈ではありません。ANSIの三相範囲には75 kVAから112.5 kVAの定格が含まれており、100 kVAの定格を持つ三相ユニットはカスタムメイドまたは誤って注文されたものでなければなりません。混乱を引き起こす原因となる単相100 kVAの標準サイズがあります。.
kVAをアンペアに変換するにはどうすればよいですか？
単相の公式はアンペア = kVA x 1000 / ボルトです。三相の公式はアンペア = kVA x 1000 / (ボルト x 1.73)です。例えば、480 Vの150 kVA三相システムは180 Aを提供し、同じシステムは208 Vで416 Aを提供します。.
100%の負荷で変圧器をサイズ設定すべきですか？
単相の公式はアンペア = kVA x 1000 / ボルトです。三相の公式はアンペア = kVA x 1000 / (ボルト x 1.73)です。例えば、480 Vの150 kVA三相システムは180 Aを提供し、同じシステムは208 Vで416 Aを提供します。.
参考文献
- ハモンドパワーソリューションズ — 標準kVA定格および選択データ
- SGB-SMITグループ — 変圧器の定格および技術データ
- ULソリューションズ — 変圧器のリストおよびマーキング
- NFPA 70 — 全国電気規則、記事220、430および450
- 米国エネルギー省 — 配電トランス効率基準
結論
トランスのサイズを決定することは、科学というよりもむしろ芸術です。以下のステップは、結論に達するために取るべき手順を示しています。まず、kVA負荷を決定する必要があります。負荷係数を確認した後、エンジンの始動を考慮し、次の大きなサイズの75〜80％の容量を取る必要があります。正しいトランスのサイズ決定を誤らせる可能性のある2つのポイントがあります。それは、周囲温度とトランスの定格が属するパネルの短絡電流定格です。.