Bulan Maret lalu, kontraktor mekanik di Ontario mengirimi kami satu saluran untuk menara perumahan 12 lantai dan satu pertanyaan: dapatkah kami mempertahankan trafo tipe kering 225 kVA yang ada untuk pompa kebakaran listrik 100 hp yang baru? Aritmatikanya tampak nyaman - 225 kVA dibandingkan motor 124 A. Unit ini gagal dalam pemeriksaan yang mengatur desain pompa kebakaran, dan gagal kurang dari dua poin persentase.
Cek itu tidak bersifat termal. Atrafo pompa kebakarandiukur berdasarkan tegangan yang dilihat motor dalam dua detik pertama saat dihidupkan, bukan berdasarkan kilovolt-ampere yang digunakan gedung pada pukul dua siang. Sebagian besar jalur yang melintasi meja kita memiliki hal ini secara terbalik, dan kesalahannya merugikan di kedua arah: unit yang menimbulkan gangguan selama pengujian penerimaan, dan unit yang membawa tembaga senilai empat puluh ribu dolar tidak diperlukan siapa pun.
Mengapa Beban Pompa Kebakaran Tidak Berperilaku Seperti Beban Distribusi
Profil beban pompa kebakaran tidak berarti apa-apa, diikuti oleh segalanya. Selama lima puluh satu minggu, motor tidak digunakan. Kemudian ia mulai melintasi saluran dengan tegangan penuh, menahan arus rotor terkunci selama delapan hingga dua puluh detik, dan menetap pada beban tetapan selama api masih menyala.NFPA 20mengharuskan pompa untuk mengalirkan 150 persen aliran terukur pada tidak kurang dari 65 persen head terukur, dan pengemudi harus membawanya tanpa beban berlebih - sehingga beban desain kondisi tunak juga bukan tenaga kuda yang tertera di papan nama.
Tidak ada faktor keragaman yang berlaku di sini. Tidak ada faktor permintaan yang berlaku. Pompa tersebut bukan salah satu dari empat puluh beban yang berbagi transformator; pada saat mulai, itu adalah beban, menarik lima sampai enam kali arus mengalir melalui belitan tanpa minyak untuk menyerap panas. Unit terendam minyak membawa seribu liter cairan sebagai penyangga termal. Gulungan resin cor memiliki massa termal sebesar tembaganya sendiri dan tidak ada yang lain, sehingga titik panas merespons dalam hitungan menit, bukan jam.
Oleh karena itu percakapan dimulai dengan permulaan saat ini, diakhiri dengan apenurunan tegangannomor, dan hanya setelah itu menanyakan apakah belitan bertahan dalam siklus kerja.
Dua Batas Tegangan di NEC 695.7 - dan Satu Batas yang Salah Dibaca Semua Orang
Pasal 695 UUKode Kelistrikan Nasionalmenetapkan dua batas tegangan pada dua titik berbeda di rangkaian. Selama start motor, tegangan padapengontrol pompa kebakaranterminal saluran tidak boleh turun lebih dari 15 persen di bawah tegangan pengenal pengontrol. Secara terpisah, ketika motor berjalan pada 115 persen arus beban penuhnya, tegangan pada terminal motor tidak boleh turun lebih dari 5 persen di bawah tegangan pelat nama motor.
Baca lagi, karena perbedaannya adalah anggaran kabel. 15 persen diukur di pengontrol; 5 persen diukur pada motor, pada beban 115 persen. Segala sesuatu di antara dua titik tersebut - pengumpan, terminasi, sambungan atau keran apa pun - harus masuk ke dalam celah tersebut. Sebuah desain yang menghabiskan 15 persen penuh pada transformator sekunder telah menghabiskan tunjangan kabel.
Kesalahan membaca yang kedua lebih sering terjadi. Kontraktor menerapkan 5 persen sebagai batas awal, menyimpulkan trafo harus berukuran besar, dan menentukan dua kali kapasitas yang disyaratkan Pasal 695. Angka 5 persen mengatur ukuran dan pengaturan konduktor pada beban berlebih, bukan penurunan awal.
Mengerjakan Angka: Pompa 100 hp pada Unit 225 kVA
Penurunan tegangan pada transformator sekunder selama start rotor terkunci mendekati persen impedansi dikalikan dengan rasio arus pengasutan terhadap arus sekunder pengenal. Ini adalah pembagi: impedansi transformator melawan impedansi awal motor, dan bagian tegangan suplai transformator adalah apa yang tidak didapat motor.
Motor 100 hp, 460 V mempunyai arus beban penuh 124 A per NEC Tabel 430.250 dan menarik arus kira-kira enam kali lipat dari arus pada rotor terkunci - sekitar 725 A. Unit 225 kVA dengan sekunder 480 V diberi nilai 271 A. Pada impedansi 4,5 persen, penurunan menghasilkan 4,5 × (725 271), atau 12,1 persen.
Dua belas persen lolos. Itulah jebakannya. Tambahkan pengumpan sepanjang 150 kaki dalam tiga putaran paralel 350 kcmil dan Anda menghabiskan satu setengah poin lagi, yang menempatkan pengontrol pada 13,6 persen dibandingkan batas 15 persen. Tidak ada yang tersisa untuk servis pada tegangan 468 V, bukan 480, untuk keran satu langkah rendah, atau untuk pompa kedua yang menyala saat pompa pertama masih berakselerasi. Torsi turun seiring dengan kuadrat tegangan, sehingga penurunan sebesar 15 persen menyisakan 72 persen torsi awal terukur - dan pompa yang sudah berada di puncak kurvanya berada tepat di tempat start terhenti dan pemutus menahan arus rotor terkunci selama dua puluh detik.
Unit 500 kVA dengan impedansi 5,75 persen diberi nilai 601 A pada unit sekunder, dan start 725 A yang sama menghasilkan penurunan 6,9 persen. Hal ini membuat jatah kabel tidak tersentuh dan menyerap layanan utilitas rendah tanpa drama. Perbedaan harga antara kedua trafo tersebut hanyalah sebagian kecil dari biaya start yang gagal dan disaksikan sesuai jadwal.
Perangkap Rotor Terkunci di Belakang Pemutus Pompa Kebakaran
Pasal 695 mensyaratkan alat arus lebih pompa kebakaran untuk mengalirkan arus rotor terkunci tanpa batas waktu, danNFPA 20memperlakukan setiap gangguan pada pasokan tersebut sebagai kegagalan sistem. Pemutus tersebut ada untuk proteksi hubung singkat saja, dan sengaja dipilih agar tidak terbuka pada saat start terhenti - karena pompa yang trip pada rotor yang terkunci adalah pompa yang tidak bekerja pada saat gedung terbakar.
Konsekuensinya bagi trafo tidak dapat dihindari. Selama terhenti, 725 A mengalir melalui belitan dengan nilai 271 A, yang merupakan 268 persen dari pelat nama, dan tidak ada yang mengganggunya. Kurva pembebanan tipe kering hanya memperbolehkan beban berlebih untuk waktu yang terbatas, dan mengasumsikan pra-pemuatan yang telah ditentukan dan kondisi lingkungan yang telah ditentukan. Sebuah menara dengan pompa joki yang berputar pada tekanan dan uji churn mingguan bukanlah tugas tersebut.
Jadi aturan penentuan ukuran mempunyai dua bagian yang harus dipenuhi oleh unit yang sama. Separuh tegangan menentukan kVA minimum yang dapat menahan penurunan di dalam Pasal 695. Separuh termal menentukan apakah belitan dapat bertahan dari peristiwa rotor terkunci yang berulang-ulang pada kVA tersebut. Pada desain kenaikan 150 derajat dengan sistem insulasi 220 derajat terdapat margin; pada unit yang dibuat dari tembaga tertipis yang lolos uji rutin, tidak banyak.
Dimana Pompa Pemadam Kebakaran Mengetuk Mengubah Ukuran Keseluruhan
Pasal 695 menginginkan pasokan pompa kebakaran khusus - layanan terpisah, sumber khusus di lokasi, atau sambungan sebelum pemutusan layanan utama - tanpa beban lain di jalur tersebut. Jika utilitas mengalirkan tegangan 13,8 kV ke trafo milik pelanggan, tidak ada pilihan yang ada pada tegangan 480 V sampai seseorang membeli trafo. Di situlah biasanya insinyur dan pemilik berselisih paham soal uang.
Dua jawaban berhasil. Berdedikasitrafo pompa kebakaranberukuran hanya untuk pompa dan aksesori pengontrolnya, di mana aritmatika kemiringan dan tugas termal menggunakan pompa saja. Atau ketukan di depan bangunan utama dari transformator umum, yang sah, umum, dan berarti unit tersebut membawa kebutuhan bangunan dan arus rotor terkunci pada belitan yang sama pada saat yang sama. Ambil jalur kedua dan kVA harus memenuhi kebutuhan bangunan ditambah start, dengan kemiringan dihitung dari trafo yang dibebani dan bukan trafo dingin. Kami melihat pengaturan tersebut paling sering terjadi pada retrofit, di mana pompa kebakaran ditambahkan ke layanan berukuran beberapa tahun sebelumnya untuk beban yang terdiversifikasi yang tidak pernah menyertakan motor 100 hp yang mulai melintasi jalur tersebut.
Tabel Ukuran dan Enam Garis untuk Spesifikasi Anda
Tabel ini menerapkan perkiraan untuk tegangan sekunder 480 V dengan impedansi tipikal untuk setiap kelas kVA. Perlakukan kolom celup sebagai nomor penyaringan, bukan perhitungan yang dicap - studi sebenarnya mencakup faktor daya start motor, impedansi kabel, dan posisi keran sebenarnya.
| Motor pompa | FLC (NEC 430.250) | Kira-kira. rotor terkunci | Transformator | %Z | Penurunan yang dihitung | Dakwaan |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 50 hp | 65 A | 390 A | 150 kVA | 3.0% | 6.5% | Nyaman |
| 100 hp | 124 A | 725 A | 225 kVA | 4.5% | 12.1% | Lulus, tidak ada margin |
| 100 hp | 124 A | 725 A | 500 kVA | 5.75% | 6.9% | Direkomendasikan |
| 150 hp | 180 A | 1,080 A | 300 kVA | 5.0% | 15.0% | Pada batasnya, tolak |
| 150 hp | 180 A | 1,080 A | 750 kVA | 5.75% | 6.9% | Direkomendasikan |
Enam baris termasuk pada atrafo pompa kebakaranlembar spesifikasi, dan masing-masing telah memutuskan proyek yang kami kutip:
- Persen impedansi yang diukur pada keran yang benar-benar akan Anda gunakan, bukan angka nominal keran dari katalog.
- Pemeriksaan berjalan 115 persen didokumentasikan di terminal motor, tidak disimpulkan dari kasus awal.
- Start per jam dan frekuensi uji churn diambil dari spesifikasi mekanis, karena itulah tugas termal.
- Suasana ruangan di bulan Juli, bukan standar 40 derajat - ruangan listrik 50 derajat akan dikenakan biaya kVA yang dapat digunakan.
- Pengendali pompa kebakarantipe: pengontrol layanan terbatas berkecepatan variabel memotong arus awal menjadi sekitar 300 persen, yang mengubah perhitungan kemiringan dan menambahkan harmonik yang layak untuk percakapan peringkat-K.
- Penutup: NEMA 2 di dalam ruangan di ruang listrik berperingkat, NEMA 3R jika unit diletakkan di atas alas di luar.
Bagaimana Kami Membangun dan Menguji Unit-Unit Ini
Ryan Electric membanguntransformator pompa kebakarandari 15 kVA hingga 2.500 kVA, resin tuang dan VPI, terdaftar pada UL 1561 dengan tanda cULus dan tersedia berdasarkan CSA C22.2 No. 47 untuk proyek di Kanada. Setiap unit menjalankan urutan rutin - resistansi belitan, rasio, polaritas dan hubungan fasa, kehilangan tanpa beban, kehilangan beban, impedansi, potensial terapan dan induksi - dan impedansi yang tercetak pada papan nama diukur pada keran yang ditentukan oleh teknisi, yang merupakan nilai yang sebenarnya bergantung pada perhitungan penurunan.
Pabrik ini beroperasi di lahan seluas 120.000 meter persegi dengan lebih dari 180 set peralatan produksi dan pengujian, dan sejak tahun 2023 kami telah beroperasi sebagai mitra usaha patungan Eaton. Jika pompa kebakaran berbagi trafo dengan beban bangunan, kami menjalankan pemeriksaan termal rotor terkunci terhadap siklus kerja sebenarnya, bukan kurva pembebanan tujuan umum.
Kirimkan satu saluran dan papan nama pompa, ditambah panjang pengumpan dan voltase layanan utilitas. Kami kembali dengan perhitungan kemiringan, kVA yang direkomendasikan, dan impedansi pada keran yang akan kami buat - biasanya dalam dua hari kerja, dan sering kali dengan berita bahwa trafo yang Anda tentukan baik-baik saja.
Tentang Penulis:Artikel ini ditulis oleh tim teknik di Ryan Electric, produsen trafo tipe kering dan terendam oli bersertifikasi UL/CSA di Jiangsu, Tiongkok, dan mitra usaha patungan Eaton sejak tahun 2023, melayani klien utilitas, pusat data, industri dan komersial di seluruh Amerika Utara, Amerika Latin, Asia Tenggara, dan Timur Tengah.
