Att välja rätt transformator

Vilken effekt behöver jag?
En transformator är en elektrisk växellåda som kan höja eller sänka spänningen i elnätet. I Sverige är elnätet indelat i fyra delar: Transmissionsnätet (Un≥220 kV), Regionnätet (36 kV < Un < 220 kV), Distributionsnätet (Un < 36 kV) och Lokalnätet (≤1 kV). De olika spänningsnivåerna benämns Systemspänning, Un.

När man skall välja transformator är det först viktigt att se på vilken systemspänning som den skall anslutas till. Ännu bättre är om man vet vilken driftspänning  transformatorn skall anslutas till (primärspänning) samt vilken spänning som man önskar åstadkomma (sekundärspänning). Antalet varv i transformatorns lindningar påverkas nämligen av detta. Förhållandet mellan antal varv i primärsidans lindning och sekundärsidans lindning kallas omsättning. Omsättningen kan vid behov och till viss del regleras efter installation med en så kallad lindningskopplare.

Nästa viktiga parameter är transformatorns skenbara effekt (S). Den anges i VA (Volt-Ampere), kVA (kilo-Volt-Ampere) eller MVA (Mega-Volt-Ampere). Effekten kan enkelt beräknas om man vet hur mycket ström (I) som behövs vid inkoppling av en eller flera elektriska apparater (Elektrisk Last) samt till vilken spänning som apparaterna skall anslutas till.

S=√3 x Un x I

Vilken typ av last skall transformatorn driva?

Det finns olika typer av elektriska laster och det är viktigt att veta transformatorns tillämpningsområde. Vissa typer av laster med mycket kraftelektronik (styrbara komponenter) kan påverka lastströmmens utseende. Ström och spänning är idealt sinusformad med en frekvens på 50Hz, men vid forcerad reglering av kraftelektroniska komponenter förstör man sinusformen. Detta medför att strömmar och spänningar uppträder i sinusformer med andra frekvenser än just 50Hz. Dessa så kallade övertoner påverkar det verkliga möjliga lastuttaget från transformatorn.

Beroende på typen av last kan det bli nödvändigt att dimensionera upp transformatorn för att försäkra sig om att den inte blir överhettad under normal drift.

Vilken typ av transformator skall jag välja?

Det finns tre huvudkategorier av transformatorer: Epoxiisolerade (Gjuthartsisolerade), Luftisolerade och vätskeisolerade transformatorer. Som benämningen antyder är det antingen epoxi, luft eller vätska som används för att isolera en spänningsförande del mot jord eller lägre spänningsnivåer.

Beroende på om transformatorn skall installeras inomhus eller utomhus är de olika typerna mer eller mindre lämpliga. Enklast är att utgå från att luftisolerade måste installeras inomhus. Vätskeisolerade transformatorer kan installeras både utomhus och inomhus. Men inomhusinstallation av vätskeisolerade transformatorer kan vara mer komplicerad med tanke på vätskeuppsamling och brandskydd. Normalt fylls en vätskeisolerad transformator med mineralolja. Men i vissa sammanhang kan mineraloljan ersättas med estrar eller silikonbaserad vätska som har en högre flampunkt. Estrar är dessutom biologiskt nedbrytbara och kan anses som ett miljövänligt alternativ.

Vilken prestanda skall jag välja?

Alla transformatorer, oberoende typ, finns att välja med olika prestanda, d.v.s. energiförluster. Det finns i huvudsak två typer av energiförluster som är av intresse. Det är tomgångsförluster (P0), d.v.s. de energiförluster som transformatorn alltid har så fort den är ansluten till en spänningskälla och belastningsförluster (Pk), d.v.s . de förluster som uppträder så fort man börjar lasta transformatorn. För att spara både pengar och vår miljö är det viktigt att beakta transformatorns båda förlustslag var och en för sig.

För att göra en bra bedömning av vilken prestanda som passar ändamålet bäst skall man se på belastningscykeln. Med det menas att se på den tid som transformatorn belastas i förhållande till den tid som transformatorn endast går i tomgång. Som ett enkelt exempel kan vi ta en transformator som endast lastas 100 timmar per år. I övrigt går den i tomgång (8 760 timmar/år). Ett kanske orealistiskt exempel, men man inser snabbt att det förlustslag som väger tyngst är tomgångsförlusterna, varvid en transformator med mycket låga tomgångsförluster bör vara det alternativ som skall väljas. Om man i stället har en transformator som är belastad maximalt 100% av tiden, utgör tomgångsförlusterna endast en bråkdel av de totala förlusterna hos transformatorn och en transformator med så låga belastningsförluster bör väljas. Låga tomgångsförluster är naturligtvis aldrig fel, men lägre förluster påverkar också investeringskostnaden.

Oavsett vilka förlustnivåer man hamnar på efter en utvärdering tycker vi att en belastning på ca 70% av maximal effekt är en bra riktlinje. Då är verkningsgraden bra. Normalt sett är verkningsgraden sämst vid låga samt höga belastningar, men det beror på förhållandet mellan belastningsförluster och tomgångsförluster.