Расчёт мощности
Как рассчитать мощность генератора: формула, пусковые токи, запас
Мощность генератора считают по формуле: сумма рабочих мощностей одновременно включённых потребителей × коэффициент одновременности + пусковой добавок самого тяжёлого двигателя, и к результату — запас 20–25 %. Считать надо в киловаттах активной мощности, а не в кВА и не по площади объекта. Типовой дом закрывается машиной 8–12 кВт, магазин у дома — 16–20 кВт, цех с приводами 30–45 кВт — 120–160 кВт.
Формула целиком
Расчёт делается в четыре действия, и каждое из них закрывает отдельную типовую ошибку. Пропуск любого шага даёт либо машину, которая уходит в защиту при пуске насоса, либо машину вдвое дороже нужной, которая годами работает вхолостую.
Pген = (ΣPраб × Kодн + ΔPпуск) × Kзап, где ΣPраб — сумма рабочих мощностей потребителей в кВт, Kодн — коэффициент одновременности, ΔPпуск — разница между пусковой и рабочей мощностью самого тяжёлого двигателя, который включается последним, Kзап — коэффициент запаса 1,2–1,25.
Почему пусковой добавок берут только по одному двигателю: двигатели на объекте редко стартуют одновременно, а генератору нужно пережить самый тяжёлый момент — когда всё уже работает и последним запускается самый мощный мотор. Исключение — возврат питания после аварии, о нём ниже.
| Шаг | Что делаем | Типовая ошибка, которую он закрывает |
|---|---|---|
| 1 | Выписываем потребителей, которые должны работать без сети | считать по вводному автомату или по площади |
| 2 | Переводим в кВт с учётом cos φ | путать кВт и кВА — недобор около 20 % |
| 3 | Умножаем на коэффициент одновременности | складывать всё оборудование объекта как будто оно работает сразу |
| 4 | Добавляем пусковой ток самого тяжёлого двигателя | забыть, что двигатель при пуске берёт в 5–7 раз больше |
| 5 | Умножаем на 1,2–1,25 | брать «впритык» — работа на пределе и потеря ресурса |
кВт и кВА: что подставлять в формулу
Генератор указывают двумя числами: полная мощность в кВА и активная в кВт. Связаны они коэффициентом мощности cos φ, у дизель-генераторов он стандартно равен 0,8. Машина 100 кВА отдаёт 80 кВт полезной мощности, машина 100 кВт — это 125 кВА. В формулу подставляют киловатты, а прайсы сравнивают по киловаттам: «генератор 100» у разных продавцов может означать машины, отличающиеся на четверть.
Если в паспорте оборудования указан не кВт, а ток, активная мощность считается так: однофазная нагрузка — P = U × I × cos φ, трёхфазная — P = 1,73 × U × I × cos φ. Для асинхронного двигателя под нагрузкой cos φ обычно 0,8–0,85, для ТЭНов и ламп накаливания — 1,0, для двигателя на холостом ходу — 0,3–0,5.
| Нагрузка | cos φ | Что это значит для расчёта |
|---|---|---|
| ТЭНы, обогрев, лампы накаливания | 1,0 | кВт = кВА, считать просто |
| Светодиодное освещение | 0,9–0,95 | почти активная нагрузка |
| Асинхронные двигатели под нагрузкой | 0,8–0,85 | основной случай на производстве |
| Двигатели на холостом ходу | 0,3–0,5 | реактивная мощность растёт, генератор греется |
| Сварочное оборудование | 0,6–0,8 | плюс рваный режим нагрузки |
Пусковые токи: главный источник ошибок
Асинхронный электродвигатель в момент пуска потребляет в несколько раз больше номинала, и генератор должен пережить этот бросок, не просев по частоте и не уйдя в защиту. Сеть такой бросок даже не замечает, а генератор ограничен мощностью своего двигателя и инерцией: именно поэтому расчёт «по сумме шильдиков» почти всегда занижает мощность.
Кратность пуска зависит от способа запуска. Прямой пуск — самый тяжёлый случай, устройство плавного пуска снижает бросок в два-три раза, частотный преобразователь — почти до номинала. Если на объекте есть двигатель 30 кВт с прямым пуском, переход на плавный пуск иногда дешевле, чем следующая ступень генератора.
| Оборудование | Кратность пуска | Пример |
|---|---|---|
| Асинхронный двигатель, прямой пуск | 5–7× | 30 кВт → до 150–200 кВт на 1–3 секунды |
| Двигатель через плавный пуск | 2–3× | 30 кВт → 60–90 кВт |
| Двигатель через частотник | 1,2–1,5× | 30 кВт → 36–45 кВт |
| Компрессор холодильника, витрины | 3–4× | 1 кВт → 3–4 кВт |
| Насос скважины | 3–4× | 1 кВт → 3–4 кВт |
| Сварочный инвертор | 1,5–2× | 5 кВт → 8–11 кВт |
| Освещение, ТЭНы, электроника | 1× | пусковых нет |
Кратности — инженерные ориентиры, по которым мы считаем подбор; точная цифра — в паспорте двигателя (кратность пускового тока Iп/Iн).
Коэффициент одновременности и момент возврата питания
Всё оборудование объекта почти никогда не работает сразу. Для дома берут Kодн 0,6–0,8, для магазина 0,7–0,9, для офиса 0,7–0,8, для производства с непрерывным циклом — близко к 1,0. Занижать коэффициент опасно, завышать — дорого: при Kодн = 1 для дома вы покупаете машину под ситуацию, которая не наступает никогда.
Отдельный случай — возврат питания. Когда генератор запустился после отключения или когда вернулась сеть, холодильные компрессоры, насосы и вентиляторы стартуют разом: в эту минуту коэффициент одновременности равен единице, а пусковые токи складываются. Машины, подобранные впритык, «падают» именно здесь. Лечится это не лишними киловаттами, а ступенчатым включением нагрузки в щите АВР: реле времени запускают группы с паузой в несколько секунд.
Запас: почему 20–25 %, а не «побольше»
К расчётной мощности добавляют 20–25 % запаса: на неточность исходных данных, на рост нагрузки в ближайшие годы и на то, что длительная работа на 100 % сокращает ресурс двигателя. Больше брать вредно: дизель, который годами работает на 10–30 % номинала, не прогревается до рабочей температуры, топливо сгорает не полностью, цилиндры закоксовываются, появляется масло в выхлопе.
Целевая зона в обычном режиме — 50–80 % номинала. Если нагрузка объекта будет расти, правильнее взять машину под текущую потребность и предусмотреть место под вторую, чем ставить одну с двукратным запасом.
Пример расчёта: небольшой цех
Цех: два станка по 7,5 кВт, компрессор 11 кВт с прямым пуском, освещение 4 кВт, вентиляция 5,5 кВт, бытовые помещения 3 кВт. Сумма рабочих мощностей — 38,5 кВт. Коэффициент одновременности для цеха с ручными операциями — 0,8, получаем 30,8 кВт.
Самый тяжёлый двигатель — компрессор 11 кВт с прямым пуском, кратность возьмём 6: пусковая мощность около 66 кВт, добавок к рабочей — 55 кВт. Но добавляют его не целиком к сумме: компрессор уже учтён в рабочей мощности, поэтому к 30,8 кВт прибавляем 55 кВт только если он может стартовать при полностью включённом цехе. Получаем пик около 86 кВт. С плавным пуском (кратность 2,5) добавок падает до 16,5 кВт, пик — до 47 кВт.
Итог с запасом 1,2: при прямом пуске компрессора нужен генератор около 100 кВт, при плавном пуске — около 60 кВт. Разница в одну строку сметы — устройство плавного пуска — экономит две ступени генератора. Именно поэтому мы просим перечень оборудования, а не площадь цеха.
Таблица «объект → кВт»
Ориентиры для первого разговора — по объектам, которые мы считали чаще всего. Это не замена расчёту: два одинаковых по площади здания различаются по нагрузке в разы, всё решают двигатели и способ их пуска.
| Объект | Расчётная нагрузка | Обычно берут |
|---|---|---|
| Дом 150–200 м², газовое отопление | 3–5 кВт | 8–12 кВт |
| Дом с электрокотлом 9–12 кВт | 12–18 кВт | 20–25 кВт |
| Магазин у дома с витринами | 8–12 кВт | 16–20 кВт |
| Стройплощадка со сваркой и компрессором | 15–25 кВт | 30–40 кВт |
| Офис на 30–50 рабочих мест, выделенная линия | 15–30 кВт | 30–50 кВт |
| Супермаркет с холодильными камерами | 25–40 кВт | 50–60 кВт |
| Ферма с доильным залом | 40–70 кВт | 60–100 кВт |
| Цех с приводами 30–45 кВт | 60–90 кВт | 120–160 кВт |
| Вахтовый посёлок | 50–80 кВт | 100 кВт, лучше две машины |
Проверьте расчёт тремя вопросами
Если хотя бы на один вопрос нет ответа, расчёт не закончен. Калькулятор на сайте считает по той же формуле и сам добавляет пусковой ток самого тяжёлого потребителя — достаточно ввести перечень оборудования.
- Что стартует последним и какой у него пусковой ток? Машина должна пережить именно этот момент, а не среднюю нагрузку.
- Что произойдёт после возврата питания, когда всё включится одновременно? Если есть щит АВР, настроено ли ступенчатое включение групп?
- В какой загрузке машина будет работать в обычном режиме — попадает ли она в 50–80 % номинала? Если меньше 30 %, мощность завышена.
Коротко
- Формула: (сумма рабочих кВт × коэффициент одновременности + пусковой добавок самого тяжёлого двигателя) × 1,2–1,25.
- Считайте в кВт: при cos φ 0,8 машина 100 кВА отдаёт 80 кВт.
- Прямой пуск двигателя — бросок в 5–7 раз, плавный пуск — в 2–3 раза, частотник — 1,2–1,5 раза.
- Нормальная загрузка в работе — 50–80 % номинала; ниже 30 % длительно вредно для дизеля.
- По площади объекта можно только прикинуть порядок; точная мощность — по перечню оборудования.
