Chuyển đổi kVA sang ampe là một trong những phép tính phổ biến nhất trong việc lựa chọn máy biến áp, máy phát điện, cáp điện và thiết bị đóng cắt. Phép tính này rất đơn giản, nhưng kết quả chỉ chính xác khi thứ tự pha và điện áp được nhập đúng. Hướng dẫn này cung cấp các công thức cho dòng điện một pha và ba pha, các ví dụ có lời giải từ 15 kVA đến 75 kVA, cách chuyển đổi ngược từ ampe sang kVA, và các bước kiểm tra thực tế cần thiết trước khi sử dụng dòng điện đã tính làm định mức thiết bị.
kVA có nghĩa là gì?
kVA là viết tắt của kilovolt-amperes và đo công suất biểu kiến. Một kVA bằng 1.000 volt-ampere. Công suất biểu kiến bao gồm phần được chuyển đổi thành công có ích và phần phản kháng được trao đổi bởi các tải cảm ứng hoặc điện dung. Máy biến áp và máy phát điện thường được định mức theo kVA vì sự nóng lên của chúng chủ yếu liên quan đến điện áp và dòng điện, chứ không chỉ riêng hệ số công suất của tải.
kW đo lường công suất thực. Đối với tải cân bằng, mối quan hệ là kW = kVA × hệ số công suất. Tải trọng 100 kVA ở hệ số công suất 0,8 tiêu thụ 80 kW công suất tác dụng. Không coi kVA và kW là bằng nhau trừ khi hệ số công suất bằng 1,0.
Công thức tính kVA sang Ampe một pha
Đối với mạch điện xoay chiều một pha:
Cường độ dòng điện (A) = kVA × 1.000 ÷ Điện áp (V)
Ví dụ: một máy biến áp một pha 25 kVA với cuộn thứ cấp 240 V cung cấp:
25 × 1.000 ÷ 240 = 104,2 A
Ở mức điện áp 480 V, mức 25 kVA tương đương với 52,1 A. Điều này minh họa lý do tại sao một giá trị kVA không thể được chuyển đổi thành ampe nếu không biết điện áp.
Công thức tính kVA sang Ampe ba pha
Đối với mạch ba pha cân bằng sử dụng điện áp dây:
Cường độ dòng điện (A) = kVA × 1.000 ÷ (√3 × Điện áp)
Vì √3 xấp xỉ 1,732, máy biến áp ba pha 75 kVA ở điện áp 400 V cung cấp:
75 × 1.000 ÷ (1,732 × 400) = 108,3 A
Ở mức điện áp 480 V, cùng công suất 75 kVA này cung cấp khoảng 90,2 A. Công thức này giả định một tải ba pha đối xứng. Sự mất cân bằng pha đáng kể đòi hỏi phải xem xét dòng điện theo từng pha và có thể làm hạn chế công suất khả dụng của máy biến áp.
Các ví dụ nhanh về chuyển đổi kVA sang Ampe
| Công suất định mức của máy biến áp | 1 pha 240 V | Ba pha 400 V | 3 pha 480 V |
|---|---|---|---|
| 15 kVA | 62,5 A | 21.7 A | 18,0 A |
| 25 kVA | 104.2 A | 36.1 A | 30.1 A |
| 30 kVA | 125,0 A | 43.3 A | 36.1 A |
| 45 kVA | 187,5 A | 65,0 A | 54.1 A |
| 75 kVA | 312,5 A | 108.3 A | 90,2 A |
Các giá trị này là dòng điện đầy tải được tính toán, không phải lựa chọn cáp hoặc cầu dao tự động. Các quy định về đi dây có thể yêu cầu hệ số dòng điện liên tục, hệ số hiệu chỉnh và kích thước thiết bị bảo vệ tiêu chuẩn. Dòng điện khởi động của máy biến áp và phối hợp ngắn mạch cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn cầu dao.
Cách chuyển đổi Ampe sang kVA
Đảo ngược các công thức khi biết dòng điện và điện áp:
- Một pha: kVA = Vôn × Ampe ÷ 1.000
- Ba pha: kVA = √3 × Vôn × Ampe ÷ 1.000
Ví dụ: một tải ba pha đối xứng tiêu thụ 200 A ở điện áp 400 V:
1,732 × 400 × 200 ÷ 1.000 = 138,6 kVA
Nếu hệ số công suất đo được là 0,85, công suất tác dụng xấp xỉ là 138,6 × 0,85 = 117,8 kW. Các phép đo phải bao gồm các điều kiện vận hành đại diện; một lần đọc ngắn có thể bỏ sót nhu cầu cực đại hoặc tải ngắt quãng.
kVA, Watts và Hệ số công suất
Đối với hệ thống điện xoay chiều (AC), việc chuyển đổi kVA sang watt đòi hỏi hệ số công suất:
Watts = kVA × 1.000 × hệ số công suất
Để chuyển đổi watt sang kVA:
kVA = Watt ÷ (1.000 × hệ số công suất)
Tải trọng 50 kW ở hệ số công suất 0,8 yêu cầu 62,5 kVA. Ở hệ số công suất 0,95, nó yêu cầu 52,6 kVA. Việc cải thiện hệ số công suất có thể làm giảm dòng điện trên đường dây và giải phóng công suất, nhưng các tụ bù phải được đánh giá về sóng hài, cộng hưởng và quá độ đóng cắt.
Dòng điện sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp
Máy biến áp có công suất kVA xấp xỉ như nhau ở cả hai phía, chưa tính tổn hao, nhưng dòng điện của nó thay đổi tỉ lệ nghịch với điện áp. Một máy biến áp ba pha 1.000 kVA có cuộn sơ cấp 10 kV và cuộn thứ cấp 400 V có dòng điện đầy tải xấp xỉ là:
- Chính: 1.000.000 ÷ (1,732 × 10.000) = 57,7 A
- Thứ cấp: 1.000.000 ÷ (1,732 × 400) = 1.443 A
Do đó, tủ điện hạ thế và các thanh dẫn điện mang dòng điện lớn hơn rất nhiều so với thiết bị chính trung thế. LBAJI's Máy biến áp ngâm dầu 35 kV có thể được cấu hình cho các xếp hạng dành riêng cho dự án, trong khi các dự án đóng gói có thể tích hợp thiết bị máy biến áp và phân phối vào một Trạm biến áp lắp ghép sẵn YBM-12.
Từ Tải Tính Toán Đến Kích Thước Máy Biến Áp
Việc cộng thêm mọi công suất định mức (kW) trên nhãn thường làm phóng đại nhu cầu bình thường, trong khi chỉ sử dụng tải đo được trung bình có thể đánh giá thấp các đỉnh tải. Một bảng biểu tải có thể bảo vệ được sẽ tách biệt các phụ tải liên tục, gián đoạn, dự phòng, động cơ, phi tuyến tính và phụ tải trong tương lai. Áp dụng các hệ số nhu cầu và hệ số đa dạng đã được tài liệu hóa, quy đổi công suất tác dụng thành kVA với các hệ số công suất thực tế, đồng thời kiểm tra chế độ khởi động hoặc chế độ làm việc theo chu kỳ.
Sau khi chọn mức công suất kVA tiêu chuẩn sơ bộ, hãy xác minh:
- hồ sơ tải thông thường và khẩn cấp;
- nhiệt độ môi trường, độ cao và phương pháp làm mát;
- sụt áp khi khởi động động cơ;
- hiệu ứng nhiệt điều hòa từ bộ chuyển đổi, hệ thống UPS và tải đèn LED;
- mở rộng trong tương lai và vận hành song song;
- dòng ngắn mạch khả dụng ở phía thứ cấp;
- Phối hợp bảo vệ thượng nguồn và hạ nguồn.
Những lỗi tính toán thường gặp
- Sử dụng công thức một pha cho ba pha. Phương trình ba pha yêu cầu √3 khi sử dụng điện áp dây với dây.
- Nhầm lẫn giữa kW và kVA. Bao gồm hệ số công suất khi chuyển đổi công suất tác dụng và công suất biểu kiến.
- Nhập sai điện áp. Xác nhận xem bản vẽ cung cấp điện áp dây-đây hay điện áp dây-trung tính.
- Xem dòng điện tính toán như kích thước cầu dao. Áp dụng tiêu chuẩn đi dây hiện hành, chế độ tải, dòng khởi động và nghiên cứu phối hợp bảo vệ.
- Bỏ qua hiệu suất. Công suất đầu vào (kW) lớn hơn công suất đầu ra (kW) do thiết bị có tổn thất.
- Bỏ qua sóng hài và hiện tượng mất cân bằng. Dòng điện hiệu dụng (RMS) và tải trung tính có thể vượt quá ước tính cơ bản cân bằng đơn giản.
Áp dụng kết quả vào việc lựa chọn thiết bị đóng cắt
Dòng điện toàn tải tính toán thiết lập mức yêu cầu dòng điện liên tục tối thiểu, nhưng việc lựa chọn thiết bị đóng cắt cũng phụ thuộc vào mức sự cố, định mức cách điện, vỏ bọc, yêu cầu về hồ quang nội bộ và chế độ vận hành. Phân phối trung thế có thể sử dụng Tủ điện có thể tháo rời KYN28A-12, trong khi các mạng vòng nhỏ gọn có thể sử dụng Tủ RMU cách điện bằng khí LBHB-12. Bảng danh mục thiết bị cuối cùng nên được đối chiếu với sơ đồ đơn tuyến và nghiên cứu sự cố.
Chuyển đổi một pha sang ba pha
Dòng điện một pha bằng kVA × 1.000 ÷ vôn. Dòng điện ba pha bằng kVA × 1.000 ÷ (1,732 × điện áp dây với dây). Hệ số căn bậc hai của ba là nguồn gây lỗi phổ biến nhất. Hệ số công suất là không cần thiết khi đã biết kVA, nhưng nó là bắt buộc khi giá trị ban đầu là kW.
Một quy trình máy tính đáng tin cậy
Chọn số pha trước, nhập kVA và điện áp vận hành thực tế, tính toán không làm tròn sớm, và dán nhãn xem kết quả là dòng điện sơ cấp hay thứ cấp. Lặp lại phép tính ở cả hai phía của máy biến áp. Kết quả là dòng điện đầy tải; khả năng mang dòng của dây dẫn, hệ số tải liên tục, suy giảm công suất theo nhiệt độ xung quanh và quy tắc thiết bị bảo vệ đòi hỏi các bước kiểm tra riêng.
Tài liệu kỹ thuật và đọc thêm
Các nguồn độc lập sau đây hỗ trợ các tiêu chuẩn, thuật ngữ, phép tính và bối cảnh an toàn được thảo luận trong hướng dẫn này:
- Các đơn vị SI của NIST đối với dòng điện điện tử — Các định nghĩa có thẩm quyền và mối quan hệ giữa ampe, vôn, oát và ôm.
- Hướng dẫn của NIST về các hệ số chuyển đổi điện SI — Hệ số chuyển đổi chính thức cho điện, từ tính, năng lượng và các đại lượng liên quan.
- Yêu cầu về an toàn điện của OSHA — Bối cảnh an toàn khi áp dụng các tính toán điện vào công việc truyền tải và phân phối điện.
