45 kVA 변압기는 소규모 상업 및 경공업 부문에서 가장 널리 사용되는 변압기 크기일 가능성이 높지만, 실제 전류 손실 문제로 인해 많은 사람들이 실패하는 곳이기도 합니다. 이에 대한 답은 변압기의 어떤 부분을 살펴보느냐, 어떤 전압이 사용되느냐, 어떤 연결이 이루어지느냐에 따라 달라집니다. 실제 프로젝트의 순서에 따라 이를 설명하기 위해 먼저 공식을 제시하고, 그 다음에는 480볼트에서 208볼트로 내려가는 완전한 전류 표와 기타 부속품을 따르며, 마지막으로 구현 시의 일반적인 실수에 대해 설명하겠습니다.
45 kVA 변압기가 삼상 시스템에 연결되면 480 V에서 54.1 A, 208 V에서 124.9 A, 240 V에서 108.3 A, 600 V에서 43.3 A의 전류를 제공합니다. 단상 회로에서 240 V의 전압으로 187.5 A의 전류를 공급하며 (120 V에서는 375 A를 생성합니다). 모든 결과는 다음과 같은 공식을 통해 얻을 수 있습니다: 전류(A) = kVA x 1,000 / L-L V (균형 잡힌 삼상 시스템의 경우), 전류(A) = kVA x 1,000 / V (단상 시스템의 경우). 다시 말해, 480-208 V 연결이 있는 강하 변압기를 사용하면, 1차 전압에서 54.1 A의 전류가 생성되고, 2차 전압에서는 124.9 A의 전류가 생성됩니다. 즉, 낮은 전압일수록 항상 더 높은 전류가 발생합니다.
당신이 필요한 유일한 공식과 그 안에 숨겨진 가정
균형 잡힌 삼상 부하에서 선 전류는 다음 공식으로 주어집니다: I = kVA × 1,000 ÷ (√3 × VLL), 여기서 √3 = 1.732입니다.
단상 부하의 경우 √3는 필요하지 않습니다: I = kVA × 1,000 ÷ V.
여기에는 두 가지 가정이 작용하며, 두 가지 모두 올바를 때만 의미가 있습니다. 첫째, 공식에서 전압은 선간 전압이어야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다 — 예를 들어, 480Y/277의 선-중성 전압인 277 V를 사용하는 것은 계산에서 가장 흔한 실수 중 하나입니다. 둘째, kVA는 겉보기 전력을 나타내므로 전력 계수를 고려하지 않습니다. 장비가 kVA를 암페어로 변환할 때 전력 계수를 요구한다면, 이는 부적절한 작업을 수행하고 있는 것입니다. 전력 계수는 kW(실제 전력)를 암페어로 변환할 때만 적용되며, 이는 사람들이 이름표와 공과금을 비교할 때 혼란을 일으키는 kW와 kVA의 구분입니다 — 저항 부하 이외의 모든 것에 대해 동일한 구분이 적용됩니다. 변압기 크기 조정 및 부하 계산 저항 부하 이외의 모든 것에 대해.
정격 전류 표: 표준 전압에서 45 kVA
여기 전체 이해가 있습니다. 이 전류는 이름표 값에 기반하며, 실제 측정이 아닌 균형 잡힌 부하를 가정합니다.
| 시스템 전압 및 위상 | 정격 부하 전류 | 당신이 그것을 보는 곳 |
|---|---|---|
| 480 V, 3상 | 1 A | 480–208 V 강하 변압기의 1차 측; 산업 배전 |
| 400 V, 3상 | 0 A | IEC 네트워크, 수출 장비 |
| 380 V, 3상 | 4 A | 구형 IEC 네트워크 |
| 600 V, 3상 | 3 A | 캐나다 및 일부 산업 시스템 |
| 240 V, 3상 | 3 A | 델타 시스템, 소규모 상업 |
| 208 V, 3상 | 9 A | 480–208 단계 감소의 2차; 상업용 패널 |
| 240 V, 1상 | 5 A | 단상 서비스, 일부 경량 상업용 |
| 120 V, 1상 | 0 A | 이 등급에서는 실용적이지 않은 경우가 많음; 비교를 위해 표시됨 |
이 표는 일련의 숫자가 아닌 비율 문제로 다루어져야 합니다. 전압을 절반으로 줄이면 전류가 자동으로 두 배로 증가하여 120 V 열이 두렵게 보이게 만듭니다. 45 kVA는 그러한 전압에서 분배될 수 없습니다. 또한 단상에서 삼상으로 이동할 때 전류는 1.732로 나누어지므로 45 kVA 삼상 변압기가 단상 변압기보다 각 다리당 훨씬 작아 보입니다.
45 kVA 480-대-208 케이스, 나란히
이것은 대부분의 사람들이 실제로 질문하는 구성으로, 별도의 다루기가 필요합니다.
| 매개변수 | 기본(480 V, 3상) | 2차(208Y/120 V, 3상) |
|---|---|---|
| 정격 용량 | 45 kVA | 45 kVA |
| 정격 전류 | 1 A | 9 A |
| 연속 부하 기준(125%) | 6 A | 1 A |
| 일반적인 보호 | 70 A | 175 A |
| 일반적인 구리 도체(75°C 종단) | 4 AWG | 2/0 AWG |
결과적으로 두 가지 결과가 발생합니다. 첫째, 2차 측이 도체 비용에 더 큰 영향을 미치게 되며, 대부분의 45 kVA가 낮은 전압을 통해 흐르기 때문에 전류 수준이 2.3배 증가하고, 따라서 와이어에 필요한 구리 양이 증가해야 합니다. 또한, 1차 및 2차 측의 보호 등급은 동일한 장치의 두 가지 변형이 아니라 두 가지 다른 매개변수에 따라 수행된 두 가지 다른 계산의 결과입니다.
이 경우 45 kVA 유닛은 부하 옆의 방 안에 위치한 드라이 타입 변압기일 가능성이 높습니다. 특정 설치를 위한 건축 유형을 비교하는 경우, 인클로저, 냉각, 절연 등급 및 각 유형이 법적으로 설치될 수 있는 위치에 대한 실질적인 차이는 드라이 타입 변압기 사양 범위에 포함됩니다. — 그리고 선택은 실제로 공간의 면적, 방에 방출되는 열 부하 및 유지보수 체계를 변경합니다.
도체 크기: 54.1 A가 실제 와이어가 되는 곳
정격 부하 전류가 시작점이지만, 답은 아닙니다. 변압기 회로에 선택된 도체 크기는 일반적으로 1차 및 2차 도체 모두에 대해 125%보다 작지 않습니다. 이 단계 이후, 도체 크기는 실제 종단 온도에서 도체의 전류 용량 등급을 충족해야 합니다.
- 조사 중인 측의 정격 부하 전류로 시작합니다(480-208 유닛의 경우 1차 54.1 A 및 2차 124.9 A).
- 125% 계수를 사용하여 67.6 A 및 156.1 A를 계산합니다.
- 해당 전류 용량 열에서 도체를 선택합니다. 가능하면 75°C를 선택하되, 종단이 90°C에서 이루어질 수 있는 경우는 제외합니다.
- 사용 조건에 따라 필요한 조정을 합니다. 30 °C 이상의 기온과 레이스웨이에 3개 이상의 전도성 와이어가 있는 경우 유효 전류 용량이 감소하므로, 종이상으로 적절해 보이는 도체가 실제로는 부족할 수 있습니다.
- 긴 거리의 전압 강하를 예상하여 확인해야 합니다. 125% 전류 용량 계수는 도체를 보호하지만, 부하가 충분한 전압을 받을 것이라는 보장은 제공하지 않습니다.
이러한 두 가지 전류 감소 계수는 누군가가 설치가 아닌 차트에서 크기를 조정할 때 건너뛰는 바로 그런 것입니다. 높은 주변 온도는 가정적이지도 않습니다 — 공장 내 변압기 클로젯은 종종 건물에서 가장 더운 공간입니다.
변압기 규칙에 따른 보호 크기
변압기를 과전류로부터 보호하는 과정은 자체 사양에 따라 작동합니다. 9 A 이상의 1차 전류를 가진 변압기에 대한 일반 규칙은 제어 수준이 1차 정격 전류의 125%를 초과해서는 안 되며, 2차 보호는 정격 2차 전류의 125%를 초과해서는 안 됩니다 — 15A, 20A, 25A, 30A, 35A, 40A, 45A, 50A, 60A, 70A, 80A, 90A, 100A, 110A, 125A, 150A, 175A, 200A 등과 같은 다양한 표준 크기를 찾을 수 있습니다.
480 V에서 작동하는 45 kVA 변압기의 경우, 계산된 값은 약 67.6 A를 제공하며, 이는 70 A 변압기를 사용할 수 있음을 의미합니다. 208 V 수준을 평가할 때, 우리는 156.1 A의 값을 얻으며, 이는 175A를 사용하게 됩니다. 계산된 값이 요구되는 값보다 150 A 낮은 경우, 이는 요구되는 숫자를 초과하지 않는 다음 크기의 변압기를 사용할 때만 가능합니다. 이 경우, 우리는 이 장치에 대한 책임 있는 당국과 상담하고 그들의 제안을 이행해야 합니다.
또 다른 요구 사항은 장치가 연결 지점에서의 고장 전류 수준을 견딜 수 있어야 한다는 것입니다. 45 kVA의 소형 변압기의 경우, 이는 2차 연결에는 문제가 되지 않지만, 서비스의 강직성으로 인해 1차 연결에는 많은 어려움을 초래할 수 있습니다. 차단기가 충분한 차단 정격을 가지지 않는 경우, 이는 의도한 대로 작동하지 않음을 의미하며, 이는 고장이 발생할 경우 사고를 아크 사건으로 전환할 가능성이 높습니다.
돌입 전류: 차단기가 54.1 A의 10배를 감지하는 이유
변압기를 가동하면 초기 몇 사이클 동안 코어가 포화 상태에 들어갑니다. 포화 수준은 정격 전류의 8배에서 12배 사이의 자화 돌입을 초래할 수 있으며, 이는 일부 변압기 설계에서 그 수준을 초과할 수 있습니다. 자화 돌입은 몇 사이클의 작동 후 몇 초 동안 감소합니다. 이는 정상적인 현상이며, 결함이 아닙니다.
이는 실용적인 이유로 중요합니다. 첫째, 이는 저전류 상태에서 선택된 열자기 장치로 인해 발생하는 불필요한 트립을 설명하는 데 역할을 합니다. 둘째, 이는 개인이 불필요한 트립을 방지하기 위해 분기 보호 장치를 업사이즈하지 않아야 한다는 사실로 이어지며, 대신 자화 돌입을 견디면서 작동 중 회로를 계속 보호할 수 있는 특정 자성 또는 순간적인 특성을 가진 장치를 선택하는 것이 가장 좋습니다. 이 측면에서 가장 흔한 실수 중 하나는 과도하게 큰 차단기를 사용하는 것입니다. 이는 변압기를 가동한 후 200밀리초 이상 지나서 필요한 위치에서 보호를 벗어나게 할 수 있습니다.
80% 규칙과 그것이 실제로 설명하는 것
“변압기를 정격 부하의 8%로 작동하도록 하십시오”라는 진술은 종종 일종의 규칙으로 간주됩니다. 사실 이 규칙은 연속 부하 규칙으로, 3시간 이상 작동할 경우 부하를 연속으로 간주할 수 있다는 정보를 제공합니다. 이러한 부하는 125%로 곱해집니다. 이 비율은 변압기가 지속적으로 제공할 수 있는 80% 부하에 해당합니다.
예를 들어 45 kVA 변압기를 사용하면, 80%는 약 100 A의 전압에서 36 kVA의 지속 부하 값을 제공합니다. 건식 변압기를 뜨거운 전기실에서 작업할 때는 이 기준보다 훨씬 낮은 값을 유지하는 것이 항상 더 좋습니다. 이는 적절한 온도 조건을 유지하고 절연체의 빠른 노화를 방지합니다.
도체를 선택하기 전에 이름표를 읽기
현재는 이름표의 단일 행만을 참조하며, 나머지 행은 내용을 변경합니다.
| 이름표 항목 | 왜 당신의 결정을 변경하는가 |
|---|---|
| kVA 정격 | 양쪽에서 정격 전류를 설정합니다; 45 kVA는 북미 시리즈의 표준 크기입니다. |
| 탭이 있는 1차 및 2차 전압 | 실제 변환 비율과 고전압 또는 저전압 공급을 위한 조정 가능성을 결정합니다. |
| 권선 재료(구리 또는 알루미늄) | 물리적 크기, 무게, 손실 및 단자 동작에 영향을 미칩니다. |
| 임피던스 (%Z) | 고장 전류 계산 및 보호 조정을 위해 필요합니다. |
| 온도 상승 및 절연 등급 | 허용 가능한 부하 및 예상 절연 수명을 규정합니다. |
| K-계수 또는 고조파 등급 | 부하가 비선형인 경우 필요합니다 — 드라이브, 정류기, IT 장비 |
| 권선 온도 센서 | 열 상태를 모니터링할 수 있는지 여부를 결정합니다. |
45 kVA로 정격된 변압기가 혼합 상업적 응용 프로그램을 공급할 수 있지만, 동일한 kVA 정격을 가진 변압기가 변동 주파수 드라이브 뱅크를 공급하는 것과는 전혀 다릅니다. 사양을 작성하는 경우, 실제로 구매를 제약하는 매개변수 — 그리고 공급업체가 가장 먼저 묻는 것 — 는 변압기 사양 설명 조달 측면에서 설정됩니다.
45 kVA 변압기의 비용
예산 측면에서 45 kVA 변압기의 표준 비용은 약 몇 천 달러입니다. 하나를 구매하는 비용은 권선에 사용되는 재료, 케이스 유형, 사양 및 전기적 차폐 또는 K-등급과 같은 추가 기능의 필요성 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 예산 요구 사항 측면에서 패드 장착형 및 오일 충전형 모델은 훨씬 더 비쌉니다. 위의 내용은 장치 자체의 대략적인 비용일 뿐이며, 예산에는 1차 및 2차 보호 장치, 배선, 장착, 환기 및 테스트 비용도 포함되어야 합니다.
변압기 조달에서 돈이 어디로 가는지에 대한 전체 그림 — 그리고 장치와 주변 모든 것의 비용이 얼마나 되는지 — 는 변압기 비용 가이드에 설정되어 있습니다.. 작은 변압기 예산을 보호하기 위한 액세서리를 아끼는 것은 잘못된 경제입니다. 왜냐하면 보호 장치가 고장을 상자 안에 유지하고 화재로 전환되지 않도록 하기 때문입니다.
45 kVA 장치가 실제로 사용되는 곳
510 VA는 소규모 상업 패널에 415 V를 230 V/115 V로 변환할 때 변압기 크기로 자주 언급됩니다. 이는 소매 인테리어, 레스토랑, 임대 구역, 상점, 소형 기계 그룹 또는 경량 산업 지역의 조명 콘센트 패널과 같은 용도로 사용됩니다. 이러한 유형의 부하는 특정 부하를 분리하거나 해당 지역에서 별도로 유도된 시스템을 설정하는 데 자주 사용됩니다.
511 VA가 이 특정 시장에서 두드러지는 근본적인 이유가 있습니다: 이는 소규모 상업 수요를 충족하는 데 적합하며 벽 또는 바닥에 장착된 인클로저에 설치하기에 적절한 크기이며 단일 인원이 배송할 수 있는 장치입니다. 이 크기의 변압기가 배전 계획에서 어디에 위치하는지 매핑하고 있다면, 배전 변압기 기초 적절한 기준 프레임이 됩니다. 왜냐하면 상류 및 하류 결정이 “45 kVA”가 필요로 하는 것을 변경하기 때문입니다.
자주 묻는 질문
45 kVA 변압기에 필요한 전선의 크기는 얼마인가요?
해당 측면에서의 정격 전류를 확인하고, 이 전류의 125%를 가져옵니다. 그런 다음, 해당 전선이 종료될 실제 온도를 기준으로 적용 가능한 전류 용량 표에 해당하는 도체를 선택해야 합니다. 예를 들어, 480–208 V 시스템에서 기본 측면은 67.6 A(75°C에서 4 AWG 도체 사용)이고, 보조 측면은 156.1 A(75°C에서 2/0 AWG 도체 사용)입니다. 이후에는 주변 온도와 도체 수에 따른 감량을 적용해야 하며, 전압 강하를 확인해야 합니다.
45 kVA를 암페어로 변환하려면 어떻게 하나요?
삼상 계산의 경우: 45에 1,000을 곱하여 45,000 VA를 설정합니다. 전류를 결정하려면 이제 45,000 VA를 1.732에 선간 전압을 곱한 값으로 나누어야 합니다. 이 경우, 예를 들어 선간 전압이 480 V라면 45,000을 831.4로 나누어 54.1 A가 됩니다. 단상 계산의 경우, 적용 가능한 전압으로 45,000을 간단히 나누면 됩니다. 따라서 이전 예를 들면, 45,000을 240으로 나누어 187.5 A의 전류를 얻습니다.
50 kVA 변압기의 3상 전류는 몇 암페어인가요?
480 V에서 60.1 A, 240 V에서 120.3 A, 208 V에서 138.8 A입니다. 방법은 동일합니다 – 50,000을 선간 전압의 1.732배로 나누면 됩니다 – 이는 동일한 전압 수준에서 45 kVA 장치에 비해 약 11%의 증가된 전류를 가지는 50 kVA 장치의 이유입니다.
40 VA 변압기는 몇 암페어를 처리할 수 있나요?
여기서는 다른 것을 다루고 있습니다: 40 VA는 실제로 40 볼트-암페어이며, 킬로볼트-암페어가 아닙니다. 일반적으로 매우 작은 제어 변압기입니다. 24 V의 보조 전압에서 40 VA는 1.7 A의 전류를 제공하며, 120 V의 기본 전압에서 전류 소모는 0.33 A입니다. 결과는 비슷합니다; 나누는 숫자는 40,000이 아닌 40이며, 제어 변압기는 릴레이나 접촉기가 동일한 회로에서 작동할 때 발생하는 돌입 전류에 대한 여유를 두고 설계되는 경향이 있습니다.
45 kVA 변압기를 100% 부하에서 지속적으로 운영할 수 있나요?
정격을 유지하겠지만, 특히 따뜻한 지역에서의 정격 부하에서의 빈번한 사용은 절연의 노화를 가속화하여 수명을 단축시킵니다. 이상적으로는 지속적인 부하는 정격의 약 80%로 제한하는 것이 권장됩니다(우리 경우 45 kVA 세트의 경우 약 36 kVA에 해당).
45 kVA 정격은 전압에 따라 변경되나요?
아니요, kVA는 양쪽에서 동일하며, 이는 변압기를 겉보기 전력으로 정격화하는 이유입니다. 그러나 전류는 변동합니다. 전압이 감소하지만 전류는 증가하여 손실을 고려할 때 곱셈 결과는 일정하게 유지됩니다. 그래서 45 kVA 변압기는 기본 전류가 54.1 A이고 보조 전류가 124.9 A입니다.
참고 문헌
- Eaton — 전력 분배 시스템 참조 데이터
- Schneider Electric — 변압기 정격 전류 표
- NFPA 70 — 국가 전기 규정, 제450조 및 제240조
- UL 솔루션 — UL 1561 건식 변압기
- IEEE — C57 시리즈 변압기 표준
결론
45 kVA는 작은 값이지만 많은 계산이 포함됩니다. 480 V 선측에서는 54.1 A에 해당하며; 208 V에서는 124.9 A; 240 V(단상)에서는 187.5 A입니다. 공식은 항상 동일하며, 이는 kVA에 1,000을 곱하고 1.732로 나눈 후 선간 전압을 곱한 값이 균형 잡힌 3상 시스템에 사용된다는 것을 의미합니다. 그러나 잘못된 계산을 초래하는 요인은 항상 세 가지 유형의 오류에서 발생합니다: 선-중성 값을 선-선 계산에 넣기; 필요하지 않을 때 kVA 계산에 역률을 추가하기; 전체 부하 전류가 도체 직경을 의미한다고 가정하기.
올바르게 수행하면 나머지는 간단합니다: 125% 규칙을 선-중성과 선-선 모두에 적용하고, 실제 조건에 따라 감산하며, 계산된 값을 기반으로 보호 장치를 설계하고, 돌입 값이 아닌 실제 시스템 설계에서 역할을 하는 매개변수 — 임피던스, 온도 상승, k-계수 및 탭을 확인하기 위해 명판을 검증하십시오. 계산을 올바르게 수행하면 45 kVA 변압기는 30년 동안 조용히 옷장 안에서 작동하며 계산서에 명시된 대로 작동합니다.