Если вы новичок в электрическом мире, немногие ярлыки выглядят более запутанными, чем тот, что прикреплен к боковой стороне трансформатора. Обычно он начинается с числа и трех букв: 25 kVA, 100 kVA, 1000 kVA. Это число является самым важным аспектом устройства, однако почти никто не объясняет, что оно на самом деле означает. Этот гид исправляет это. На простом языке он объясняет что такое трансформатор kVA, что означает число kVA, как преобразовать его в амперы и как инженеры выбирают правильный размер. В конце, табличка с данными станет понятной, и вы сможете ответить на вопросы, которые чаще всего задают новички.
Стакан пива является хорошей аналогией для понимания разницы между kVA и kW. В этом случае полный стакан пива символизирует видимую мощность, которая является общей мощностью трансформатора. С другой стороны, пиво в этом случае будет реальной мощностью. Пена лежит на поверхности пива, занимая часть пространства в стакане без какой-либо пользы. Таким же образом важно отметить, что трансформатор оценивается в kVA, а не в kW, потому что трансформатор должен учитывать весь стакан, включая пену.
Что такое трансформатор kVA?
A трансформатор kVA обозначается как трансформатор, указывающий на его способность передавать мощность, измеряемую в kVA. kV означает киловольт-ампер, где “кило” означает тысячу, а вольт-ампер — это единица электрической мощности, которую инженеры называют видимой мощностью. Например, трансформатор на 100 kVA электрически способен использовать 100,000 вольт-ампер в любое время.
Трансформатор — это машина, которая преобразует электричество с одного напряжения на другое. Например, он может преобразовать высокое напряжение от линий электропередачи в используемое напряжение здания или с низкого напряжения на высокое для передачи на большие расстояния. Каждый раз, когда напряжение изменяется, следует отметить, что существует предел количества тока, который трансформатор может передавать. Этот предел называется kVA.
Вот почему люди неформально называют трансформаторы по их мощности. Когда электрик говорит: “нам нужен блок на 500 kVA”, он точно описывает, сколько мощности трансформатор должен передавать. Физический размер, вес и цена все пропорциональны этому числу.
Что на самом деле означает kVA?
Для правильного понимания трансформатора kVA необходимо понимать три типа мощности. Это может показаться сложным, поэтому давайте проиллюстрируем это простой диаграммой.
Видимая мощность определяется как общая мощность, измеряемая в kVA, которую трансформатор должен передавать.
Реальная мощность — это полезная часть тока, измеряемая в kW, которая выполняет фактическую работу. Здесь можно подумать о работающем двигателе или отопительном оборудовании.
Также существует часть мощности, называемая реактивной мощностью, и она измеряется в kVAR. Это часть тока, которая не выполняет никакой работы.
Связь этих трех видов мощности объясняется так называемым коэффициентом мощности, который является числом, измеряющимся от 0 до 1.
Проще говоря, суть формулы такова: kW = kVA * коэффициент мощности.
Если у вас есть трансформатор на 100 kVA работающий при коэффициенте мощности 0.8, полезная мощность, предоставляемая трансформатором, составит 80 kW. Остальная часть мощности будет использоваться для производства реактивной мощности.
kVA против kW: Почему трансформаторы оцениваются в kVA
Часто задаваемый вопрос от тех, кто впервые покупает трансформаторы: “Почему мы не оцениваем трансформаторы в киловаттах, как это делаем с обогревателями и моторами?” Ответ на этот вопрос прост. Трансформаторы генерируют тепло в зависимости от тока, протекающего через их провода, а также от напряжений, независимо от “использования” этой энергии.
Поскольку генерируемое тепло зависит от приложенной нагрузки, трансформаторы должны оцениваться по их видимой мощности, а не в киловаттах. Если вы будете использовать только киловатты для определения размера трансформатора, вы рискуете перегрузить его.
Как рассчитать амперы от трансформатора на kVA
Один из самых часто задаваемых вопросов новичков касается проводимости трансформатора. Термин ампер относится к амперам, которые являются мерой электрического тока, и понимание этого термина имеет решающее значение для определения размера кабеля, автоматов и панелей. К счастью, можно определить ток, как только известно напряжение, поскольку ток варьируется в зависимости как от числа kVA, так и от напряжения.
Формула для расчета тока в случае однофазного трансформатора выглядит следующим образом:
Ток = (kVA × 1000) ÷ Напряжение
В случае трехфазного трансформатора, который используется в большинстве отраслей, здесь необходимо включить постоянное число 1.732 (квадратный корень из трех) при расчете тока.
Расчет выглядит следующим образом:
Ток = (kVA × 1000) ÷ (Напряжение × 1.732)
Вот несколько расчетных примеров для лучшего понимания:
Трансформатор мощностью 25 kVA с однофазным напряжением 240 даст около 104 ампер.
Трехфазный трансформатор мощностью 100 kVA с напряжением 400 произведет ток около 144 ампер.
Трехфазный трансформатор мощностью 1000 kVA с напряжением 480 произведет 1203 ампера.
Можно заметить, что число kVA остается прежним, но амперы различаются из-за различий в напряжении, и эта тенденция взаимосвязи тока и напряжения является ключевым понятием.
VA, kVA и MVA: Понимание единиц измерения
Люди, которые только начинают, часто путаются в единицах измерения, касающихся мощности трансформатора. Различные упоминаемые термины имеют одно и то же значение, а именно, что они измеряют видимую мощность, но просто описывают разные уровни.
Наименьшая единица мощности — это VA (вольт-ампер). Мощность, связанная с вольт-ампером, является минимальным количеством, используемым в специфических управляемых трансформаторах.
Следующая большая единица — это kVA (киловольт-ампер), которая равна одной тысяче вольт-ампер. Это единица измерения, используемая в большинстве распределительных трансформаторов, что делает kVA основной единицей мощности, используемой в электрической промышленности.
Затем есть MVA (мегавольт-ампер), который равен одной тысяче киловольт-ампер или одному миллиону вольт-ампер. Эта единица используется только в очень больших трансформаторах, которые находятся на подстанциях.
Это означает, что любой трансформатор с мощностью в kVA можно записать как MVA, не теряя при этом никакого смысла. Поняв, что эти термины лишь обозначают количество нулей, определить мощность трансформатора в этом случае не составит труда.
Общие размеры трансформаторов kVA и то, что они питают
Трансформаторы изготавливаются в ряде стандартных размеров, и диапазон обычно соответствует тому, для чего используется трансформатор.
В малом диапазоне, который включает трансформатор на 25 kVA или 50 kVA, есть трансформаторы, которые могут обеспечивать небольшие группы домов, фермерских хозяйств, магазинов или контрольных установок.
Средний диапазон включает такие номиналы, как трансформаторы на 100 kVA, 250 kVA и 500 kVA, которые используются для питания жилых районов, коммерческих зданий, школ и легкой промышленности.
Для большого диапазона трансформаторов можно взять трансформатор на 1000 kVA или больше, как в случае трансформатора на 1600 kVA, который может использоваться непосредственно для фабрик и подобных крупных предприятий.
В этой категории очень большой диапазон включает такие номиналы, как трансформаторы на 2000 kVA и выше, которые могут использоваться для обеспечения тяжелой промышленности и крупных инфраструктурных потребностей, включая огромные потребности в распределении электроэнергии.
При выборе трансформатора также важно учитывать будущие нагрузки, а не только текущие требования к нагрузке.
Как выбрать правильный размер трансформатора kVA
Выбор трансформатора — это баланс. Слишком маленький — он перегревается, срабатывает и быстро выходит из строя. Слишком большой — вы тратите деньги и работаете с устройством неэффективно при легкой нагрузке. Профессионалы следуют нескольким простым правилам, чтобы получить kVA transformer sizing right.
- The first thing one needs to do is to find out the actual load. One needs to calculate the total capacity in kW for systems that will be powered by this transformer and convert it to kVA using expected power factor.
Plan not for the average load, but the maximum one. Electricity consumption is a dynamic process meaning that there will be peaks like that one on a hot day when everyone uses their air-conditioners at full speed. The transformer must be prepared for such kind of peak situations.
Stick to the 80 pct rule. The general advice is to use the transformer with loading capacity of no more than 80 pct of its kVA rating. This way it will be able to accommodate future load growth and sudden demand spikes without overheating.
Think ahead. If there are reasons to believe that the load requirements will increase in the future, then the next standard transformer should be purchased now instead of having to replace the transformer later. 
Dry-Type vs Oil-Immersed kVA Transformers
The kVA transformer is divided into two major types, which differ in the cooling and insulation mechanism. The dry-type transformer uses air for cooling and solid resin insulation for the design, which makes it a safe option for indoor installations such as residential buildings, offices, and tunnels. Oil-immersed transformers use oil for insulation and also to cool coil portions. This type of transformer works more efficiently compared to dry-type transformers, which gives it a preference in outdoor substations.
These transformers have same rating, meaning a 1,000 kVA transformer will have the same kVA regardless it is classified as the dry-type or the oil-immersed transformer. When checking the received quotes, please, ensure you compare the same kVA.
How to Read a kVA Transformer Nameplate
Once the kVA number is in place, the remaining information becomes relatively simple to comprehend. The metal sheet attached to the side of every kVA transformer gives some fundamental information that even kVA novices can understand:
Rated power. This is the kVA number that will now make sense to you.
Voltage ratings. These indicate the input voltage value and output voltage respectively, e.g. 11,000 V / 400 V. They show how far down/up the voltage is changed.
Phase and frequency. This shows whether the unit has a single-phase or three-phase voltage and its operating frequency, 50 Hz or 60 Hz for example.
Impedance. This is usually indicated as a percentage and varies between 4 and 6 percent. It determines how steady the voltage is going to be and how much fault current is going to flow. The lower the impedance is, the stiffer the voltage is going to be, but the greater fault current is going to be.
Cooling and temperature rise. This gives you a number of codes including ONAN for transformers working with oil.
Subian Power kVA Transformers
Jiangsu Subian Power Equipment Co., Ltd. is a Chinese high-tech manufacturer of power and distribution transformers rated 110 kV and below, along with prefabricated substations and high- and low-voltage switchgear. Founded in 2019 in Xuzhou, Jiangsu Province, Subian operates a 30,000-square-meter facility and supplies equipment for utilities, renewable energy, industrial, and infrastructure projects. Because it builds both technologies in-house, Subian can supply the right трансформатор kVA for almost any load and environment:
- For clean, fire-safe indoor and enclosed applications, Subian’s сухих трансформаторов include the 6-10 kV SCB epoxy resin cast dry-type transformer and the low-loss 10 kV SCBH amorphous alloy dry-type transformer.
- For outdoor substations and utility distribution, Subian’s oil-immersed transformers include the 6-10 kV oil-immersed distribution transformer for reliable, low-loss service.
Across these ranges, Subian covers the small, medium, and large трансформатор kVA sizes described above, and its engineering team can match the kVA rating, voltage class, cooling type, and enclosure to your project. If you know your load but not your size, the team can help you calculate the correct kVA transformer sizing before you request a quotation.
Часто задаваемые вопросы
How many amps is a 2000 kVA transformer good for?
It is contingent upon the voltage. Based on the three-phase transformer calculative formula, a transformer rated at 2000 kVA delivers around 2,406 amps at the voltage of 480 V. It is customary to round this figure to approximately 2,400 amps. At a lower voltage of 208V, this unit is capable of over 5,500 amps, the reason being that lower voltage means higher current which equals to the same amount of power consumed. It is important to understand that engineers usually design transformer operation which is approximately 80% of the maximum rated capacity, thus the operational current will be lower than the achievable one.
Сколько домов может обслуживать трансформатор мощностью 100 кВА?
The correct number may differ from one situation to another and depend on the specific peak power demand of each house as well as how many other homes are using power in the same moment (the so-called diversity factor). A трансформатор на 100 kVA can service approximately any of the following types of homes: about 5 large all-electric homes with EV chargers, about 14 homes in line with normal utility planning guidelines, or 20-30 normal homes or apartments with light demand. Therefore, the best solution is to perform a proper load study that estimates the peak demand rather than make a quick guess about “houses per kVA,” which is known to contribute to transformer overload.
What does a 25 kVA transformer mean?
A transformer that has a capacity of 25 kVA would thus be a small unit in terms of power capacity with a 25k VA (that is, 25,000-volt amps). So, this translates into an output of around 20 kW of useful power at the power factor of 0.8. At 240 volts in the single-phase connection, this means that this unit draws around 104 amps. Generall, this kind of unit is used in small distribution transformers that are used in feeding a limited number of houses, farms, or small businesses.
How big is a 1000 kVA transformer?
The dimensions and weight of a transformer rated at 1000 kVA are significant, at an average of around 2 meters in all dimensions. A typical oil filled transformer would measure around 1.8 – 2.1 meters in length, 1.1 – 1.4 meters in width and 1.5 – 1.9 meters in height making the weight of such a transformer to be between about 2800 kg to 4000 kg including the oil. A dry type transformer would have almost similar dimensions and weight, estimated to be around 1800 to 2500 kgs.
Ссылки
- IEC — IEC 60076 Power Transformer Standards
- IEEE — C57 Transformer Standards and Loading Guides
- NFPA — National Electrical Code, Article 450 Transformers
- Electrical Engineering Portal — Transformer Sizing and Calculations
- Wikipedia — Transformer and Distribution Transformer Overview
Заключение
Once you know that the number on the nameplate is the apparent power the unit can safely carry, the whole subject opens up. A трансформатор kVA is rated in kVA because that measure captures the full load the windings feel, a simple formula turns that rating into amps, and good sizing means planning for the peak with room to spare. Whether your project calls for a small distribution unit or a large substation transformer, Subian Power builds both dry-type and oil-immersed kVA transformers across the full range and can help you choose the right rating for your load. To size a unit or request a quotation, contact the инженерной командой Subian Power.