Стабильная и бесперебойная работа автономных источников питания – предмет особой заботы потенциальных покупателей. При выборе мощности заказчиков интересует один и тот же круг вопросов.

  • Что лучше купить – дизельную электростанцию 150 кВт, 200 или, может, 500? Хватит ли ресурсов маломощного агрегата на выработку потребного количества энергии? Не окажутся ли характеристики избыточными, что повлечет ненужные расходы?

  • Существует ли разница в расчетах, если оборудование будет вырабатывать электроэнергию постоянно или рассматривается только в качестве резервного источника?

  • Будет ли генератор работать в оптимальном режиме, не выйдет ли из строя раньше времени?

Недогрузка или перегрузка оборудования влечет за собой эксплуатационные проблемы. Понимание общих принципов расчета позволит избежать грубых ошибок при покупке.

Дизель-генератор – основной агрегат дизельной генераторной установки (ДГУ, она же дизельная электростанция). Применительно к мощности понятия генератора и станции взаимозаменяемы.

Расчет потребности в электроэнергии

Мощности дизельной электростанции должно хватать на снабжение электричеством всех приборов, устройств и оборудования. Совокупную потребность определяют суммированием мощностей потребителей электроэнергии.

Различают полную мощность, которая потребляется, и активную, которая преобразуется в полезную нагрузку. При постановке расчетной задачи учитывается полная, в противном случае мощность станции может оказаться недостаточной.

Полная мощность S и активная P связаны следующим соотношением:

S=Pcos

где cos – коэффициент мощности (указывается изготовителем).

Следующий шаг – определение потребляемой электроэнергии с учетом пускового тока. В момент запуска потребителей с индуктивной или емкостной нагрузкой ток может возрасти в несколько раз, в равной степени увеличивается мощность.

Пусковые токи возникают кратковременно, после возврата к нормальному уровню освободившаяся нагрузка становится доступна для других потребителей.

Пример

Активная мощность дрели 1.2 кВт, cos =0.85. Полное энергопотребление составит 1.2/0.85 ≈ 1.4 кВт.

Коэффициент пускового тока равен 3. В момент запуска дрель потребляет 1.4 × 3 = 4.2 кВт.

Определение мощности генератора

После подсчета потребляемой электроэнергии остается выбрать электростанцию, которая справится с нагрузкой. Решение принимают с учетом того, будет ли ДГУ использоваться как основной либо как резервный источник питания.

Выработка электроэнергии на пределе возможностей допускается в ограниченный промежуток времени, иначе оборудование сильно изнашивается и раньше времени выходит из строя. Если установка работает непрерывно, должен быть некоторый запас по мощности.

Классификация номинальной выходной мощности:

  • Основная (Prime Rated Power, PRP). Максимальная нагрузка, которую электростанция может развивать при непрерывной работе в постоянном режиме. Средняя выработанная мощность за 24 часа подряд не должна превышать 70% от номинальной. Допускается часовая перегрузка на 10% каждые 12 часов работы.

  • Резервная (Limited Time Power, LTP). Максимальная нагрузка, которую установка может выдавать не более 500 часов в год, из них не больше 300 часов подряд с перерывами на техобслуживание.

При выборе оборудования ориентируются на показатели номинальной мощности, заявленные производителем. Полная мощность указывается в кВ∙А, активная – в кВт. Если указана только полная, ее требуется перевести в активную через cos , поскольку именно активная доходит до потребителей. При отсутствии данных значение cos принимают равным 0.8.

Пример

Загородный дом постоянно подключен к автономному источнику питания, средняя потребляемая нагрузка в течение суток – 12 кВт. Основная мощность PRP составит 12/0.7 ≈ 17 кВт. Активная мощность дизельного генератора для жилого дома должна превышать 17 кВт, полная мощность при cos = 0.8 – более 21 кВ∙А.

Покупать электростанцию с большим запасом не стоит, причем не только из-за высокой цены. При слишком маленькой нагрузке быстро образуется нагар на свечах и выпускном тракте двигателя, сильно увеличивается удельный расход топлива. Минимальная эксплуатационная мощность составляет не менее 25–30% от номинальной.

В отдельных случаях соблюсти нужный диапазон эксплуатационной нагрузки не получится. Например, оборудование для котельной летом загружено лишь незначительно. Нагрузка ниже 25% неприемлема. Какое решение следует принять в этой ситуации?

Здесь подойдет вариант с заменой единичной дизельной электростанции большой мощности энергокомплексом из нескольких менее мощных установок. Энергокомплекс подстраивается под текущую нагрузку. Летом в работе может остаться один агрегат, зимой добавляются дополнительные.

Помимо потребляемой нагрузки, при расчетах приходится учитывать следующие факторы:

  • Последовательность запуска потребителей с пусковыми токами.

  • Допустимый коэффициент краткосрочной перегрузки генератора при пусковых токах.

  • Расписание нагрузки потребителей.

  • Экстремальные температуры эксплуатации.

  • Высота над уровнем моря более 1000 м.

Приведенными алгоритмами расчета можно пользоваться в достаточно простых случаях. Если предстоит подключать много разнородных потребителей с несовпадающим расписанием нагрузки, лучше обратиться в специализированные организации для разработки проекта.