Выбираем генератор

Выбираем генератор

Выбираем генератор

Мощность генератора

Полная мощность, которую вырабатывает генератор, равна сумме его реактивной и активной мощностей и обозначается как кВа. Мощность, отдаваемая генератором для потребления, называется активной.

Что представляет собой реактивная мощность?

Когда в индуктивных элементах происходит отставание тока по фазе от напряжения, возникают интервалы времени, в которых ток и напряжение имеют противоположные знаки: напряжение отрицательно, а ток положителен, и наоборот. В такие моменты мощность остается не потребленной и подается обратно в сторону генератора по сети. Электроэнергия, накапливаемая в индуктивных элементах, распространяется по сети, совершая колебательные движения вместо того чтобы рассеяться в активных элементах. Реактивной мощностью называются эти колебания электромагнитного поля в цепях переменного тока. Т.н. коэффициент мощности соsφ выступает мерой реактивности и выражается отношением активной мощности к полной (P/S Bт/BA).

В чем отличие кВт и кBA?

На маркировке изделия и в инструкции по эксплуатации часто можно встретить обозначение мощности генератора как в кВТ, так и в кВА. В чем же разница?

Многие производители указывают т.н. максимальную выходную мощность, стараясь впечатлить покупателя. Однако этот параметр верен только для кратковременной работы генератора – от нескольких секунд до нескольких минут. Реальная мощность может оказаться в разы ниже. Если номинальная мощность, например, равна 5 кВА, соsφ = 0,8, то на самом деле генератор отдает 4 кВт (5 кВАx0,8).

Каждый потребитель, подключенный к генератору, будет иметь либо только активную нагрузку, либо активную и реактивную. Выбирая генератор, учитывайте полную потребляемую мощность потребителей. Именно поэтому грамотным обозначением выдаваемой генератором мощности будет в B*A (вольт*амперы), а не Bе (ватты).

Выбор генератора по виду нагрузки

Давайте разберемся, какие бывают нагрузки, и какие данные нужно учитывать при их подключении к генератору.

Активная нагрузка – самый простой тип нагрузки для расчета при выборе генератора: вся потребляемая энергия преобразуется в тепло (обогреватели, лампы накаливания, чайники, утюги, электроплиты и т.д.). Cоsφ таких потребителей равен единице, поэтому обозначенная в кВт потребляемая мощность равна номинальной мощности электростанции в ВА.

Предположим, вам нужно подключить 5 ламп накаливания по 100 Вт каждая, обогреватель на 2 кВт и электрочайник на 1,5 кВт. Потребляемая мощность при одновременном включении всех приборов: P=5x100Вт+2кBт+1,кBт = 4 кBт. Оптимальный режим работы генератора – при 75-процентной нагрузке, поэтому нужно добавить минимальный запас мощности 25%. В результате для одновременного питания всех потребителей нужен генератор мощностью P=4+25% = 5кBт = 5кBA. Все прочие потребители имеют реактивную нагрузку.

Реактивная нагрузка. Потребители реактивной нагрузки разделяются на емкостные (пример – катушка)и индуктивные (пример – конденсатор). Часть энергии у потребителей с реактивной нагрузкой тоже расходуется на образование электромагнитных полей, мерой реактивности также выступает соsφ.

Примерами нагрузки с реактивной составляющей выступают холодильник, кондиционер, насосы, дрель, люминесцентные лампы и т.д. На агрегатах, имеющих реактивную нагрузку, производители указывают их мощность в кBт и соsφ. Обратите внимание – как правило, эта мощность является активной, потребляемой от генератора. Подсчитать полную мощность, потребляемую от генератора, можно, разделив указанную мощность на соsφ.

Внимание! Расчет полной потребляемой мощности – необходимая мера: несколько подключенных потребителей с одинаковой мощностью могут иметь разный соsφ и, соответственно, разную потребляемую полную мощность.

К примеру, требуется включить ручной электрорубанок с двигателем мощностью P=1000 Bт и соsφ = 0,8. Считаем полную мощность, которую рубанок будет потреблять от генератора: 1000/0,8 = 1250 BA. Но каждый генератор имеет собственный соsφ, который тоже нужно учитывать. При средней величине соsφ = 0,85, рубанок будет потреблять уже 1250/0,85 = 1470 BA. Добавляем необходимый минимальный запас 25%, и получаем, что для работы электрорубанка нужен генератор мощностью P= 1470+25% = 1837 BA.

Теперь берем пылесос с такой же мощностью P=1000 Bт. Даже очень хороший пылесос имеет соsφ не более 0,6. Считаем: 1000/0,6/0,85 = 1960 BA + 25% = 2450 BA.

В момент включения энергопотребление любого двигателя в разы превышает потребление в рабочем режиме. Эта стартовая перегрузка по времени длится доли секунды, но может превысить номинальное значение мощности генератора в несколько раз. Стартовая перегрузка или пусковой ток в разных приборах может достигать значений в 2-9 раз выше номинального. Без учета пускового тока, как минимум, потребитель может просто не включиться, а как максимум, из строя выйдет либо потребитель, либо генератор.

В нашем случае коэффициент пускового тока и у электрорубанка, и у пылесоса, равен K=2. Считаем:

Рубанок. 1837x2 = 3674 BA (2,9 кВт)

Пылесос. 2450x2 = 4900 BA (3,9 кBт)

Таким образом, для нормальной работы двух потребителей, имеющих одинаковую мощность двигателя, но разный коэффициент мощности, требуются генераторы разной мощности.

Если бы мы произвели расчет, не учитывая полную мощность подключаемого потребителя, то получили бы, что для безопасного подключения пылесоса и рубанка достаточно мощности генератора 1000x2 = 2 кBт, а, как мы знаем из расчетов, это далеко не так.

Из-за того что синхронный генератор может выдержать трехкратные перегрузки при подключении к нему потребителя, бытует неверное мнение, что для потребителя мощностью, например, 1000 Bт, достаточно генератора с мощностью 2,5 кBа. Возможно, для единовременного включения потребителя и дальнейшей его работы это и верно, но многократное включение такого потребителя, особенно в течение небольшого промежутка времени, неизбежно приводит к выходу из строя обмоток статора вашего генератора.

Какой генератор выбрать – одно- или трехфазный?

Перекос фаз на генераторе (электростанции). В зависимости от типа обмоток электрогенератора, он может вырабатывать однофазный переменный ток напряжением 220 B или трехфазный переменный ток 380 B.

В случае с однофазным генератором все просто – главное, правильно рассчитать все потребители и учесть возможные проблемы (например, пусковой ток), а затем выбрать электростанцию с соответствующей реальной выходной мощностью.  При подключении трехфазных потребителей к трехфазным генераторам ситуация такая же.

Проблема возникает при подключении однофазных потребителей к трехфазным генераторам, и называется эта проблема перекосом фаз. Запомните два правила:

1. Потребляемая мощность однофазного потребителя не должна превышать 1/3 от номинальной выходной мощности трехфазного агрегата. Другими словами, к трехфазному генератору на 6 кBт можно подключить однофазный обогреватель не более чем на 2 кВт.

2. При наличии нескольких однофазных потребителей, разница в потребляемой мощности не должна быть больше 1/3 от соседней фазы. В идеале все однофазные нагрузки должны быть одинаковыми. Примерный расчет: нагрузка на одной фазе составляет 2 кВт, на второй она не должна быть менее 1,4 кВт и более 2,5 кВт.

При нарушении первого правила происходит перегрузка обмотки генератора, при нарушении второго – напряжение будет ниже номинального на той фазе, где нагрузка выше. В этом и заключается суть перекоса фаз. В результате потребители будут работать неверно и могут выйти из строя. И не забывайте, что нельзя одновременно подключать к генератору одно- и трехфазные потребители.