Het bepalen van het maximale kW-vermogen van een 1000 kVA-transformator.

Hoe bereken je het kW-vermogen van een 1000 kVA-transformator op basis van de arbeidsfactor?

 

 

Met een ouder type 1000 kVA-transformator die momenteel een belasting van ongeveer 200 kW aankan, rijst de vraag of deze transformator de toegenomen vraag aankan als we van plan zijn een nieuwe belasting van ongeveer 600 kW toe te voegen. Deze vraag draait voornamelijk om een ​​fundamenteel concept: de relatie en het verschil tussen kVA en kW.

 

 

De relatie en het verschil tussen kVA en kW

 

 

kVA (kilovoltampère) is de eenheid voor schijnbaar vermogen, terwijl kW (kilowatt) de eenheid voor actief vermogen is. Naast schijnbaar vermogen en actief vermogen bestaat er ook reactief vermogen, gemeten in kvar (kilovar).

 

 

 

Wat zijn de verschillen tussen actief vermogen, reactief vermogen en schijnbaar vermogen?

 

 

Actief vermogen: Gemeten in watt (W), vertegenwoordigt dit de werkelijke energie die wordt verbruikt of de nuttige arbeid die door een circuit wordt verricht (bijv. verwarming, verlichting).

 

 

 

Reactief vermogen: Gemeten in voltampère reactief (VAR), ondersteunt het magnetische velden in inductieve belastingen (bijv. motoren), maar verricht het geen daadwerkelijke arbeid. Als een elektrisch apparaat bijvoorbeeld condensatoren of spoelen bevat, laden en ontladen deze componenten continu terwijl het apparaat in werking is. Omdat condensatoren/spoelen tijdens dit laad-/ontlaadproces geen elektrische energie verbruiken, wordt het bijbehorende vermogen reactief vermogen genoemd.

 

 

 

Schijnvermogen: Gemeten in voltampère (VA), is dit de combinatie van actief en reactief vermogen en vertegenwoordigt het het totale vermogen in een circuit. Een stroombron (meestal een transformator of generator) moet niet alleen actief vermogen, maar ook reactief vermogen leveren aan elektrische apparaten. Dit komt doordat, hoewel condensatoren in het apparaat geen actief vermogen verbruiken, hun continue laden en ontladen toch vereist dat de stroombron een deel van zijn capaciteit beschikbaar stelt om dit proces te ondersteunen.

 

 

 

Na deze concepten te hebben verduidelijkt, kunnen we nu hun onderlinge verbanden onderzoeken, wat ons naar een ander cruciaal concept leidt: de arbeidsfactor. De hoeveelheid actief vermogen die een energiebron kan leveren, hangt rechtstreeks af van de arbeidsfactor.

 

 

 

Als de elektriciteitsprijs $1 per kilowattuur (kWh) bedraagt, kan een transformator met een arbeidsfactor van 0,6 $600 per uur aan economische opbrengst genereren. Wanneer de arbeidsfactor verbetert tot 0,9, kan dezelfde transformator ¥900 per uur aan opbrengst genereren⁴⁵. Hoewel de financiële voordelen van een verbeterde arbeidsfactor duidelijk zijn, reiken de bredere technische implicaties (bijvoorbeeld het optimaliseren van de netstabiliteit en het verminderen van energieverliezen) veel verder dan deze directe voordelen.

 

 

 

Hoeveel kilowatt (kW) kan een transformator van 1000 kVA leveren?

 

 

 

 

Met de hierboven uiteengezette basiskennis kunnen we nu de kernvraag van dit artikel helder en nauwkeurig beantwoorden.

 

 

 

Het vermogen van een transformator wordt gemeten in kVA (kilovoltampère), terwijl het stroomverbruik van elektrische apparatuur wordt gemeten in kW (kilowatt). Het belangrijkste verschil zit hem in het feit dat voor het berekenen van het actieve vermogen (kW) van een apparaat het schijnbare vermogen (kVA) vermenigvuldigd moet worden met de arbeidsfactor (cosφ). Een transformator van 1000 kVA kan bijvoorbeeld alleen een vollastvermogen van 1000 kW leveren bij een arbeidsfactor van 1,0. Het bereiken van deze ideale situatie (PF = 1,0) is in de praktijk echter vrijwel onmogelijk.

 

 

 

 

 

 

 

Als we in de ontwerpfase arbeidsfactorcompensatie toepassen om een ​​arbeidsfactor van 0,95 te bereiken, moet het actieve vermogen van de transformator worden berekend als 1000 × 0,95 = 950 kW. Belangrijke mededeling: Energiebedrijven vereisen een arbeidsfactor (PF) van ≥ 0,9 om boetes te voorkomen; een arbeidsfactor hoger dan 1,0 kan echter leiden tot een stijging van de systeemspanning en de stabiliteit van het net in gevaar brengen.

 

 

 

Een transformator van 1000 kVA levert oorspronkelijk stroom aan een elektrische belasting van 200 kW. Na het toevoegen van een nieuwe belasting van 600 kW bereikt de totale actieve vermogensvraag 800 kW, wat binnen de berekende veilige bedrijfslimiet van de transformator blijft.

 

 

 

Een transformator van 1000 kVA die oorspronkelijk een elektrische belasting van 200 kW leverde, kan daarom veilig langdurig blijven functioneren, zelfs na het toevoegen van een nieuwe belasting van 600 kW (totaal 800 kW), mits de arbeidsfactor wordt geoptimaliseerd tot het vereiste niveau.