Мощность дизель генератора: Как рассчитать необходимую мощность дизельного генератора?

Содержание

Как рассчитать необходимую мощность дизельного генератора?

Мощность любой вырабатывающей электроэнергию установки обязательно приводится в ее паспортных данных, то же касается и дизель-генераторов. Расчет ее необходимого значения логично сводится к суммированию потребляемой мощности нагрузки на энергоустановку и, на первый взгляд, может показаться достаточно простым. Тем не менее, обязательно следует учитывать следующие факторы:

  • Размерность параметра мощности, приводимого в технических данных оборудования, – кВА или кВт;

  • Значение приводимой мощности оборудования – максимальная или номинальная;

  • Наличие в паспортных данных значения коэффициента мощности — cos φ;

  • Тип нагрузки подключаемого оборудования – активная или реактивная;

  • Величина пускового тока у реактивной нагрузки;

  • Реальный режим эксплуатации подключенных нагрузок – одновременно или раздельно.

Последний фактор рекомендуется иметь в виду только при полной уверенности в раздельном использовании электрооборудования во избежание неудобств при его эксплуатации. А расчет мощности генератора следует начать с приведения этого параметра для каждой единицы подключаемого оборудования к единой размерности с учетом ее типа.

Расчет мощности электрооборудования для подключения к дизель-генератору

Если электроприбор всю потребляемую электроэнергию преобразует в том или ином виде на нагрев, то он является для сети переменного тока активной нагрузкой, не имеющей реактивной составляющей в виде емкости или индуктивности. Таковы осветительные и нагревательные приборы. Таким образом, если на этикетке электрочайника значится 2 кВА, то это будет эквивалентно 2 кВт нагрузки для генератора. Потребляемая мощность в данном случае – произведение значения тока I в цепи нагрева чайника и подводимого к нему напряжения U (действующее значение 220 В).

Иная ситуация возникнет, если нагрузка будет реактивной, то есть содержащей емкостную или индуктивную составляющую. В этом случае активная мощность электрооборудования может быть корректно рассчитана только с использованием коэффициента cos φ по формуле

P = I*U* cos φ ,

и будет меньше, чем реальная нагрузка на генератор, поскольку ему приходится тратить энергию и на реактивную составляющую. Эта поправка обязательно должна учитываться при подключении оборудования, содержащего электродвигатели. Среднее значение cos φ для современных электродвигателей – приблизительно 0,8. Таким образом, пылесос, для  которого указана мощность 2 кВт, для генератора будет представлять нагрузку 2,5 кВА.

Пусковая мощность оборудования

Точней будет говорить о пусковом токе различных агрегатов, возникающем при их включении. Выход на рабочий режим, к примеру, компрессора холодильника или двигателя погружного насоса сопровождается резким скачком потребляемого тока от электросети. Нетрудно представить, какова эта перегрузка будет для сварочного аппарата. Эту особенность также следует учитывать при расчете мощности соответствующей нагрузки в виде повышающего коэффициента. Его приблизительные значения для бытовых приборов следующие:

  • Холодильник – 3;

  • Телевизор, пылесос и электроплита – 1,1;

  • Стиральная машина – 1,5;

  • Микроволновая печь – 2.

Для электроинструмента повышающий коэффициент будет следующим:

  • Электродрель – 1,1;

  • Циркулярная пила – 1,5;

  • Сварочный аппарат – 4;

  • Бетономешалка с электроприводом – 3.

Можно, правда, отметить, что в ряде моделей дизель-генераторов применяются специальные средства для нейтрализации пусковых токов в нагрузке. Но использовать эту систему для сварочного аппарата нельзя в силу принципа его функционирования. Ведь сварка – это постоянное возникновение пускового тока.

Требуемая мощность генератора

Очевидно, что требуемая мощность ДГУ должна быть не меньше, чем сумма рассчитанных с помощью вышеприведенных данных нагрузок. Возможна приблизительная оценка при помощи калькулятора расчета мощности дизель-генератора.

В любом случае определенный запас по мощности следует принять во внимание, поскольку это уменьшит нагрузку на установку, сократит расход топлива и увеличит ресурс силового агрегата.

Как подобрать мощность дизельной электростанции?


К нам часто обращаются с вопросами о правилах расчета мощности дизельных электростанций. Вот лишь несколько примеров.

  • Предполагаем, что для снабжения офиса нужна дизельная электростанция 30 кВт. Купить ли эту установку, или подойдет электростанция меньшей мощности?
  • Больше миллиона стоила нам дизельная электростанция 200 кВт. Цена станции оправдает ожидания? Или для снабжения мастерской стоило взять оборудование чуть дороже, но с запасом мощности?
  • Справится ли с резервированием рабочего поселка дизельная электростанция 100 кВт? Купить ли оборудование мощнее?


Волнение заказчиков вполне понятно. К выбору мощности дизель-генератора стоит подходить очень внимательно. Ведь если эта характеристика подобрана неверно, то, в будущем вас может ожидать целый букет проблем.


Бывает, что клиенты на глаз и по наитию определяют, что для проекта нужен дизельный генератор 100 кВт. Купить, между тем, им стоило бы что-то мощнее. В итоге — перегрузка агрегата, снижение срока эксплуатации из-за длительной работы на предельных режимах, большой расход топлива.


Конечно, если вы не профессиональный инженер, лучше не полагаться на собственные знания, а обратиться за консультацией к специалистам. Но сам принцип расчета требуемой мощности дизельной электростанции лучше представлять себе хотя бы в общих чертах. Это элементарно упростит вам задачу выбора агрегата.

Элементарный расчет требуемой мощности


Необходим дизель-генератор для загородного дома, где семья проживает постоянно.


Мощности должно хватить на то, чтобы обеспечить освещение и отопление помещений, работу кондиционера и системы подготовки воды. А также запитать бытовые приборы: холодильник, микроволновую печь, телевизор, пылесос и стиральную машину.


Подойдет ли для этого ДГУ мощностью 25 кВт или все-таки придется выбрать дизельный генератор 30 кВт, цена которого – значительно выше?

Шаг 1. Определить мощности и коэффициенты пусковых токов всех приборов.


Прежде чем запрашивать у производителей цены на дизельные генераторы 30 кВт – разберитесь с потребителями, которых агрегат будет питать. Все электроприборы, которые находятся в вашем доме, делятся на резистивные и индуктивные. В составе резистивных приборов нет электродвигателя. Они потребляют активную мощность и преобразуют ее в свет или тепло. Это лампы накаливания, кухонные плиты, любые нагревательные приборы.


Индуктивные – это приборы, которые работают от электродвигателя. Например, компрессор, дрель, холодильник. На короткий промежуток времени после запуска такого оборудования возникает пусковой ток. Он может в несколько раз превышать номинальную мощность агрегата. Поэтому для запуска таких приборов требуется дополнительная мощность.


Как определить мощность и коэффициент пускового тока оборудования? Ищем информацию в паспорте устройства, в инструкции по применению или на заводской табличке/наклейке. Если нет возможности точно узнать, какой мощности приборы, которые вы собираетесь подключить, воспользуйтесь таблицей приближенных значений.





















Тип потребителя

Номинальная мощность, Вт

Мощность при пуске, Вт

Требуемый коэффициент запаса

Циркулярная пила


Тип потребителя


1100


Номинальная мощность, Вт


1450


Мощность при пуске, Вт


1,3


Требуемый коэффициент запаса


Дрель электрическая


Тип потребителя


800


Номинальная мощность, Вт


950


Мощность при пуске, Вт


1,2


Требуемый коэффициент запаса


Шлифовальная машинка


Тип потребителя


2200


Номинальная мощность, Вт


2800


Мощность при пуске, Вт


1,3


Требуемый коэффициент запаса


Перфоратор


Тип потребителя


1300


Номинальная мощность, Вт


1600


Мощность при пуске, Вт


1,2


Требуемый коэффициент запаса


Пылесос


Тип потребителя


1400


Номинальная мощность, Вт


1700


Мощность при пуске, Вт


1,2


Требуемый коэффициент запаса


Подвальный вакуумный насос


Тип потребителя


1000


Номинальная мощность, Вт


4000


Мощность при пуске, Вт


4


Требуемый коэффициент запаса


Холодильник


Тип потребителя


600


Номинальная мощность, Вт


2000


Мощность при пуске, Вт


3,3


Требуемый коэффициент запаса


Кондиционер


Тип потребителя


1000


Номинальная мощность, Вт


3500


Мощность при пуске, Вт


3,5


Требуемый коэффициент запаса


Стиральная машина


Тип потребителя


1000


Номинальная мощность, Вт


3500


Мощность при пуске, Вт


3,5


Требуемый коэффициент запаса


Обогреватель-радиатор


Тип потребителя


1000


Номинальная мощность, Вт


1000


Мощность при пуске, Вт


1


Требуемый коэффициент запаса


Лампа накаливания


Тип потребителя


500


Номинальная мощность, Вт


500


Мощность при пуске, Вт


1


Требуемый коэффициент запаса


Электроплита


Тип потребителя


6000


Номинальная мощность, Вт


6000


Мощность при пуске, Вт


1


Требуемый коэффициент запаса


Электропечь


Тип потребителя


1500


Номинальная мощность, Вт


1500


Мощность при пуске, Вт


1


Требуемый коэффициент запаса


Электрочайник


Тип потребителя


2000


Номинальная мощность, Вт


2000


Мощность при пуске, Вт


1


Требуемый коэффициент запаса


Микроволновая печь


Тип потребителя


800


Номинальная мощность, Вт


1600


Мощность при пуске, Вт


2


Требуемый коэффициент запаса


Телевизор


Тип потребителя


500


Номинальная мощность, Вт


500


Мощность при пуске, Вт


1


Требуемый коэффициент запаса


Электромясорубка


Тип потребителя


1000


Номинальная мощность, Вт


до 7000


Мощность при пуске, Вт


до 7


Требуемый коэффициент запаса


Утюг


Тип потребителя


1000


Номинальная мощность, Вт


до 7000


Мощность при пуске, Вт


до 7


Требуемый коэффициент запаса

Шаг 2.

Сложить мощности всех потребителей. Добавить запас 20%.


Берем номинальные мощности и умножаем их на коэффициент запаса. Так мы закладываем в мощность пусковые токи индуктивных приборов. В нашем случае сумма мощностей всех приборов составила 24 кВт.


К этому числу следует добавить еще 20%. Эта дополнительная мощность покроет неточности в расчетах и даст возможность в будущем увеличить количество потребителей электроэнергии. Получается, что для резервного энергоснабжения загородного дома из нашего примера потребуется дизельная электростанция 30 кВт. Купить такую ДГУ лучше у производителя. А ее цена зависит от множества факторов: марка двигателя, положенного в основу установки, степень автоматизации, исполнение. Ориентируйтесь на то, что самый дешевый дизельный генератор 30 кВт купить получится не меньше, чем за стоимость нового легкового автомобиля отечественной сборки.

Шаг 3. Проверить оптимальность мощностного диапазона


Но не спешите тут же смотреть все дизель генераторы 30 кВт, которые предлагаются на рынке. Есть еще один способ убедиться, что вы определили требуемую мощность правильно.


Электроагрегат работает в оптимальном режиме лишь в том случае, когда подключенная к нему нагрузка составляет от 40 до 80% мощности станции. Дизель-генератор не должен работать на пределе своих возможностей, но и слишком низкая нагрузка вредит его способностям. Если в вашем расчете учтено много приборов, но далеко не все из них используются постоянно, можно немного уменьшить запас мощности, ограничившись 10-15%.


В нашем случае все рассчитано идеально. Среди учтенных приборов 5 работают постоянно, а значит, считаются минимально возможной нагрузкой. Это освещение, отопление, холодильник, вентиляция и снабжение дома водой. Все вместе они составляют 52% полной мощности электростанции. С верхней границей тоже все в порядке. При одновременном подключении всех приборов к дизель-генератору, он будет загружен на 80%. Корректировать добавленный запас мощности не нужно — дгу 30 кВт отлично справится с задачей.

Расчет мощности для «тяжелых» потребителей


Дизель-генератор будет работать на буровой установке – обеспечивать запуск ротора и насоса.


Насос потребляет 16 кВт. Но его пусковой ток – в семь раз больше. Ротор потребляет 9 кВт при стартовом токе в 45 кВт.


Подойдет ли дизельная электростанция 200 кВт для привода механизмов буровой установки? Или стоит купить ДГУ с запасом мощности?


Электроприводы насосов, роторов, лебедок имеют очень большие пусковые токи. При этом значение коэффициента мощности остается небольшим. Как это учитывать при выборе мощности электростанции?


Необходимо сложить пусковые токи одновременно запускаемых потребителей и убедиться в том, что полученная сумма не превышает возможностей станции. То есть электрогенератор способен вырабатывать максимальное значение в течение короткого времени.


В нашем случае при сложении пусковых токов получилась цифра 157 кВт. Такую мощность могут вырабатывать сразу несколько моделей, и теперь главное – выбрать ту, для которой режим будет наиболее оптимальным. Так, рассматривать для проекта ДГУ номинальной мощностью 150 кВт чревато проблемами. Агрегат хоть и потянет стартовые скачки мощности, но долго проработать не сможет. Приобретать станцию 250 кВт тоже не имеет смысла. Придется раскошелиться, но при этом техника будет работать не в полную силу – это тоже плохо для ее ресурса. Для данного проекта стоит выбрать дизельный генератор 200 кВт, цена которого позволит не потратить лишних денег, а способностей хватит, чтобы справиться с высокими пусковыми токами без ущерба для собственной работоспособности.


Есть и другие варианты, которые помогают предотвратить чрезмерное увеличение пусковых токов. Например, потребителей можно разбить на группы с заранее заданной временной последовательностью пуска через 30-60 секунд. В таком случае снабдить буровую электричеством смогут и дизельные генераторы 100 кВт.

Подбор мощности для варьирующихся нагрузок


Требуется дизель-генератор для котельной – резервировать вспомогательное электрооборудование теплоисточников.


Уровень потребления котельной меняется в зависимости от сезона. Летом потребление небольшое — дизельная электростанция 100 кВт будет работать на четверть своих возможностей. Тем не менее, зимой мощности нужно больше и единственным решением кажется тот самый дизельный генератор 100 кВт, цена которого неоправданно высока для такого сезонного режима работы.


Существует три режима работы ДГУ. Продолжительный, когда вы нагружаете ДЭС на 70% и она работает 24 часа в сутки. Основной режим, когда электростанция нагружается на 90% и работает 6-8 часов в сутки. И резервный режим, когда вы нагружаете агрегат по «полной», но он работает всего 500 часов в год.


В паспорте любого дизель-генератора указаны две мощности. Основная мощность (PRP, Prime Power) — номинал, вырабатывая который, дизельная электростанция будет чувствовать себя комфортно. И ограниченная по времени мощность (LTP, Limited Time Power) — номинал, вырабатывая который, ДЭС будет работать на максимуме своих возможностей. На первый показатель стоит ориентироваться, когда вы покупаете ДГУ для основного и продолжительного режимов работы. На второй – когда рассматриваете вариант использования ДГУ в качестве резервного источника питания.


Но в случае с котельной все гораздо сложнее. Режим работы не подходит под стандартные схемы. Агрегат, который по всем параметрам годится для проекта, на самом деле, принесет больше проблем, чем пользы. Не лучшим решением проблемы будет единичная дизельная электростанция 100 кВт. Цена решения и правда получится слишком высокой. Ведь летом, когда котельной требуется лишь 25% мощности станции, потребуется дополнительная искусственная нагрузка. Иначе обеспечить работоспособность и долговечность генератора не получится.


В подобных задачах стоит в принципе отказаться от идеи единичных электростанций и закрыть каталоги, в которых представлены дизель генераторы 100 кВт. Отличным вариантом для объектов с варьирующейся нагрузкой станет энергокомплекс – связка из нескольких электростанций. Энергокомплекс позволяет изменять рабочий режим в зависимости от потребностей. Установки могут действовать по-отдельности, а могут объединить усилия и работать синхронно. Так, зимой дуэт дизель-генераторов мощностью по 50 кВт каждый способен вырабатывать сразу 100 кВт энергии. А летом одна из станций прекратит свою работу, оставив дела компаньону. К тому же, обычно несколько установок стоят на 20-30% дешевле, чем единичная электростанции большой мощности

кВт, кВА и коэффициент мощности

  • Дом
  • Блог
  • Общие сведения о характеристиках дизельных генераторных установок: кВт, кВА и коэффициент мощности

Дизельные генераторы используются для обеспечения резервного питания зданий во время отключений электроэнергии и других чрезвычайных ситуаций. Они также используются в качестве постоянных источников электроэнергии в местах, где нет сетевого покрытия, например, на удаленных горнодобывающих предприятиях и нефтяных месторождениях. Тем не менее, технические характеристики дизельных генераторов необходимо четко понимать перед покупкой.

Когда дизель-генератор работает в условиях, для которых он был разработан, он имеет более высокий КПД и более длительный срок службы. Однако важно понимать разницу между киловаттами (кВт), киловольт-амперами (кВА) и коэффициентом мощности (КМ):

  • Киловатты (кВт) используются для измерения фактической электроэнергии, вырабатываемой генератором, которая используется непосредственно приборами и оборудованием в здании.
  • Киловольт-ампер (кВА) измеряют полную мощность. Сюда входит активная мощность (кВт), а также реактивная мощность (кВАР), потребляемая такими устройствами, как двигатели и трансформаторы. Реактивная мощность не потребляется, а вместо этого переключается между источником питания и нагрузкой.
  • Коэффициент мощности – это отношение реальной и полной мощности. Если здание потребляет 900 кВт и 1000 кВА, коэффициент мощности составляет 0,90 или 90%.

На паспортных табличках дизельных генераторов указаны номинальные значения кВт, кВА и мощности. Однако условия работы определяются подключенной нагрузкой, а не генератором. Чтобы убедиться, что в вашем здании есть правильный генератор, лучше всего поручить его расчет профессиональным инженерам-электрикам.


Есть ли в вашем здании подходящий дизельный генератор?


Что ограничивает мощность генератора?

Максимальная мощность генератора в киловаттах определяется дизельным двигателем, который его приводит в действие. В качестве примера рассмотрим электрический генератор с КПД 95%, который приводится в движение дизельным двигателем мощностью 1000 л.с.:

.

  • 1000 л.с. эквивалентны 745,7 кВт, и это мощность на валу, отдаваемая генератору.
  • При КПД 95 % максимальная мощность составляет 708,4 кВт

С другой стороны, максимальное значение киловольт-ампер зависит от номинального напряжения и тока генератора. Генераторная установка может быть перегружена двумя способами:

  • Если нагрузка, подключенная к генератору, превышает номинальную мощность в кВт, это приведет к перегрузке двигателя.
  • С другой стороны, если нагрузка превышает номинальную кВА, обмотки генератора перегружаются.

Очень важно помнить об этом, так как генератор может быть перегружен в киловольт-амперах, даже если нагрузка в киловаттах ниже номинального значения.

Рассмотрим генератор со следующими характеристиками: 1000 кВт, 1250 кВА, коэффициент мощности 80 %, 480 В и 1503 А. Этот генератор может работать с коэффициентом мощности выше 80 %, если не превышены номинальные значения в кВт и кВА.

  • Если здание потребляет 1000 кВт и 1100 кВА, коэффициент мощности увеличивается до 91%, но мощность генераторной установки не превышается.
  • С другой стороны, если генератор работает на 1100 кВт и 1250 кВА, коэффициент мощности увеличивается только до 88%, но дизельный двигатель перегружается.
  • Дизель-генератор также может быть перегружен только в кВА. Если блок работает на 950 кВт и 1300 кВА (73% КМ), обмотки перегружены, даже если дизельный двигатель не перегружен.

Подводя итог, можно сказать, что дизельный генератор может без проблем превысить номинальный коэффициент мощности, если мощность в кВт и кВА остается ниже номинальных значений. Опускаться ниже номинального КМ не рекомендуется, так как генератор работает менее эффективно. Наконец, превышение мощности в кВт или в кВА может привести к повреждению устройства.

Влияние опережающего и отстающего коэффициента мощности на дизельный генератор

Если вы подключаете к генератору только электрическое сопротивление и измеряете напряжение и ток, их формы сигналов переменного тока будут совпадать при отображении на цифровом измерителе. Оба сигнала чередуются между положительными и отрицательными значениями, но они пересекают 0 В и 0 А одновременно. Другими словами, напряжение и ток находятся «в фазе»:

В этом случае коэффициент мощности нагрузки равен 1,0 или 100 %. Однако большинство устройств, находящихся в зданиях, имеют коэффициент мощности, отличный от 100%, что означает, что их напряжение и ток смещены друг относительно друга:

Если пик напряжения переменного тока опережает пик тока, нагрузка имеет коэффициент мощности , отстающий от . Нагрузки с таким поведением называются индуктивными, и к ним относятся электродвигатели и трансформаторы. На следующем графике показаны напряжение и ток для индуктивной нагрузки:

С другой стороны, если ток опережает напряжение, нагрузка имеет коэффициент мощности , опережающий . Нагрузки с таким поведением называются емкостными , и включают в себя батареи, батареи конденсаторов и некоторое электронное оборудование. На следующем графике показаны напряжение и ток для емкостной нагрузки:

Большинство зданий имеют больше индуктивных нагрузок, чем емкостных. Это означает, что общий коэффициент мощности обычно отстает, и дизель-генераторы рассчитаны на этот тип нагрузки. Однако владельцы должны быть осторожны, если в здании много емкостных нагрузок, так как напряжение генератора становится нестабильным с опережающим коэффициентом мощности. Это приведет к срабатыванию автоматических защит, отключающих блок от здания.

В таких местах, как Нью-Йорк, строительные нормы и правила устанавливают строгие требования к системам аварийного электропитания. Чтобы убедиться, что в вашем здании есть подходящая генераторная установка, соответствующая нормам, лучше всего обратиться к экспертам.

Электрическая конструкция делает ваше здание более безопасным и снижает расходы на электроэнергию. Компания NY Engineers реализовала более 1000 проектов, и вы можете отправить электронное письмо по адресу [email protected] или позвонить по телефону (786) 788-0295212-575-5300.

 

Теги :
Система аварийного питания
резервное питание
Дизель-генератор
дизельный генератор
резервный генератор

Поиск