トランスの選定

Question

トランスの容量選定に付いて教えて下さい。

容量計算で三相モータの場合
容量(VA)＝√3x2次電圧(V)x2次電流(A)ーー(1)
となっています。
あるメーカのカタログで
例えば1.5Kwのモータ容量の時の必要トランスの容量が4.5KVAと出ています。
上記(1)の式で計算した容量と違っているのはなぜでしょうか。
( (1)の式で計算すると　√3x200(V)x6.8(A)=2.36KVA　)

モータを複数台使用する場合は、各モータの容量をただ合計したものになるのでしょうか。
（何がしらの定数が存在するかどうか)

以上2点、ご教授願います。

Accepted Answer

＞あるメーカのカタログで
＞例えば1.5 kWのモータ容量の時の必要トランスの容量が4.5 kVAと出ています。

1.5 kWのモーターとは、機械的な定格出力が1.5 kWなのであって、電気的な入力はモーターの効率を考慮すると、1.5 kWよりも大きくなります。また、VA（皮相容量）は、力率を考慮する必要があります。
JIS C 4210（一般用低圧三相かご形誘導電動機） を参照すると、1.5 kWの4極機の場合、効率は75.5 %以上、力率は75 %以上なので、1.5 kW誘導電動機を定常的に駆動するために必要な電源の容量は、1.5 kW÷(0.755×0.75)＝2.65 kVAと求められます。
トランスの温度上昇を考慮して、トランスの電流は定格の80 %以内程度に収めることが一般的なので、トランスの容量は2.65 kVA÷0.8＝3.3 kVA程度が必要という計算結果が得られます。
更に、モーターを直入れ始動する場合にあっては、始動時に定常動作の8倍程度の過渡電流が流れるので、十分な始動トルクを確保したり、モーターと並列に接続される機器が、始動時の電圧低下によって誤動作しないように、更に余裕をもたせた結果が、あるメーカのカタログ表記に現れていると思います。

上記のように3.3 kVA程度でOKとの計算結果と、カタログに4.5 kVA必要と書いてあるのは、始動電流に対する配慮の差だと思います。

複数のモーターがある場合でも、一斉に始動するのであれば、始動時の電圧低下に対する配慮は同様に必要です。しかし、それぞれのモーターを始動するタイミングをずらすことができるのであれば、始動電流に対する余裕は低減してもOKです。また、インバータを介して駆動すれば、始動時の電流を定常動作時と同等程度に抑えることも可能ですので、余裕を最小限に設定することが可能です。

JISの閲覧は、参考URLからどうぞ。

Answer

>例えば1.5Kwのモータ容量の時の必要トランスの容量が4.5KVAと出ています。
あるメーカとは具体的に何処？
国産主要3社
布目電機
http://www.nunome.co.jp/list/?ca=2
富士電機
https://www.fujielectric.co.jp/technica/products/control-power-transformers/index.html
相原電機
http://www.e-aiharadenki.co.jp/3ysb.html
それぞれで推奨容量は異なる
これは各メーカでトランスの余裕率とか安全率とかがJIS規格等で規定されてないから

ただ
＞( (1)の式で計算すると　√3x200(V)x6.8(A)=2.36KVA　)
この計算は加速完了後の一定回転速度時の容量限定です

所謂、突入電流を無視してる
突入電流はモータの負荷にも拠るけれど概ね６倍～１０倍くらい
トランスは２倍程度の突入電流はこらえてくれるけど
それ以上になると電圧降下する　＜ モータの場合ハンパでないくらい

例えばロワとかコンプレッサとか始動電流の大きな負荷の場合は
無負荷時２００Vが１６０Vくらいまで一気に落ちて
始動不能になるレベルまで電圧降下する
極端な場合はモータが回らなくなる

なので、トランスメーカは２倍以上の容量を推奨してる

尚、概ね小型トランスほど余裕率が低い
なので、どこのメーカでも０．７５ｋWと２．２ｋｗのモータでは
トランスの２．２ｋｗの方が係数の小さなトランスを推奨してる
この辺りはトランスメーカに訊く以外の選択肢は無い

尚、トランスメーカが言ってるのはあくまで推奨値
絶対に守らねばならない事も無いし
絶対に始動できると保証されてるわけでもない　
始動できなかったと文句垂れても　＜自己責任でハネ付けられる

Answer

高卒元電工の爺さんです、昭和の昔質問者と同様な疑問を持ち、電力会社技術　者に説明を受けたことが懐かしく、記載してみます！！　参考になれ・・・！

〇結論
　（１）質問者の考え方で十分と考えます！！　正式にはカタログ記載個所の
　　　考え方を求めないといけませんが？・・。変圧器と負荷容量メーカが異
　　　なる場合は余裕（安全率）を持つために３倍としたと想定します。
　しいて考えてみますと！！！！、
　　(1)質問者の容量に対し、負荷容量のばらつき１割、電圧が負荷２００Ｖと
　　　変圧器２２０Ｖの比率１割　経年耐用年数３０年の余裕１割さらに余裕
　　　１割で４割の増加が約1.2ｋＶＡ程度増と考えればよいので・・！！。
　　(2)複数台使用して和を取れればベストでしょう、しかし一般には負荷は
　　　常時最大出力で全台数同時の運転例も少ないようにも感じます！！

〇私なら、変圧器の容量は温度上昇のみに支配されます、ので極端に言えば夏
　と冬では定格が異なるも良いようで（油入変圧器の場合は特にですが・・！）
　一般に変圧器は油入変圧器と乾式変圧器がありまして、いずれも周囲温度４０
　°Ｃでの設計ですが、油入変圧器の場合１割～２割は過負荷が可能でこれを活
　用しない手はないようにも考え・・。モータ機器使用者に標準使用パターンと
　過密使用パターンを聞き出し、変圧器の容量を決定が可能でしょう・・！！。

〇最後に
　このような検討は多々ありますが、負荷内容を詰めれば詰めるだけ、変圧器は
　小型になるようです。水力発電所やダムの例では、各負荷の合計は５００ｋＷ
　もあっても、変圧器は１００ｋＶＡとか１５０ｋＶＡ程度で十分のような話も
　聞きました・・！！。（余裕が多ければ設計者と維持担当は大喜びですが！）

〇現実的には、年に数回変圧器の最大負荷と平均負荷のデータを取り、変圧器の
　容量を決めていた（変更した）ような話も伺いました。・・・・！！。

以上のようですが・・・参考としていただければ幸いです。・・・・・！！

Answer

モータを複数台使用する場合は、各モータの容量をただ合計したものになります。（何かしらの定数は存在しません)

トランスの選定について