Калькулятор мощности генератора

Что считает калькулятор

Калькулятор собирает список приборов, которые будут питаться от генератора, и отвечает на один вопрос: какая машина их вытянет. Считаются две разные величины. Первая: рабочая нагрузка, когда всё уже включено и работает. Вторая: пик при пуске, когда один из приборов в этот момент стартует. Из них берётся большая, к ней добавляется запас, и только потом подбирается мощность из типового ряда.

Отдельно показывается, какой именно прибор задаёт пик. Обычно это один насос или компрессор, и от его пускового тока зависит размер всей покупки. Ползунок в опыте внизу страницы показывает, сколько киловольт-ампер экономит мягкий пуск того же прибора.

Как заполнить список

Возьмите готовый пресет или добавьте прибор вручную. Для каждого нужны три числа: мощность в ваттах, cos φ и кратность пускового тока.

Мощность берите из паспорта или с шильдика. Если там указан ток, мощность считается как напряжение, умноженное на ток и на cos φ: для 230 В и 3,2 А при cos φ 0,85 это 230 · 3,2 · 0,85 = 625 Вт. Для приборов с нагревателем указывают ровно ту мощность, которая уходит в тепло.

cos φ есть в паспорте двигателя. Если паспорта нет, ориентируйтесь на класс прибора: у нагревателей и ламп накаливания он близок к 1, у холодильника или насоса лежит в районе 0,8, у стиральной машины около 0,85. Чем ниже cos φ, тем больше полная мощность при той же активной, и тем крупнее нужен генератор.

Кратность пуска показывает, во сколько раз полная мощность при старте больше рабочей. У нагревателей она равна 1: чайник при включении берёт столько же, сколько и потом. У однофазного компрессора холодильника или у погружного насоса кратность обычно 2,5–3. У двигателя, который пускают прямым включением, она доходит до 6–7. Если стоит плавный пуск или частотный преобразователь, кратность падает до 1,5–2, и точное значение снова берётся из паспорта.

Запас по умолчанию 25 %. Он покрывает разброс паспортных данных, нагрев и то, что часть приборов включится не одновременно с остальными. Меньше 15 % ставить не стоит: расчёт станет чувствителен к любой неточности. Больше 40 % обычно означает, что генератор будет большую часть времени работать вполсилы.

Рабочая мощность и cos φ

Активная мощность в ваттах уходит в работу: нагрев, вращение, свет. Полная мощность в вольт-амперах включает ещё и реактивную часть, которую двигатели и трансформаторы гоняют туда-обратно. Связь между ними задаёт cos φ: полная мощность равна активной, делённой на cos φ. При 2300 Вт и cos φ 0,8 полная мощность составит 2875 ВА, то есть 2,88 кВА, а не 2,3 кВА.

Генератор принято характеризовать полной мощностью в кВА и номинальным cos φ 0,8: машина на 6 кВА при таком коэффициенте отдаёт 4,8 кВт. Если нагрузка имеет cos φ ниже 0,8, кВт будет ещё меньше, хотя кВА останутся прежними. Поэтому в расчёте суммируются вольт-амперы по каждому прибору, а не ватты.

Почему нельзя складывать все пусковые токи

Старый вариант этого калькулятора умножал мощность каждого прибора на его кратность и складывал всё вместе. Такой расчёт предполагает, что холодильник, насос и дрель стартуют в один момент, чего в жизни не бывает и чего никто специально не устраивает. Результат получается завышенным, и покупатель берёт машину на класс или два больше, чем нужно.

Правильная картина проще. В любой момент стартует один прибор, остальные уже работают. Значит, пик считается для каждого прибора отдельно: рабочая нагрузка всех, плюс добавка от пуска одного. Из этих вариантов берётся худший. На контрольном примере страницы сумма всех пусковых дала бы 4100 Вт, или 5,13 кВА при cos φ 0,8, а с запасом 6,41 кВА, то есть машину на 8 кВА. Расчёт по одному стартующему прибору даёт 4,42 кВА пика и 5,53 кВА с запасом, то есть 6 кВА.

Одна оговорка: если вы действительно включаете два двигателя одновременно, например насос и компрессор от одного пульта, считайте этот случай отдельно, сложив их пусковые мощности. Калькулятор такой сценарий не проверяет.

Как получается результат

На экране при открытии страницы стоит контрольный пример: холодильник 150 Вт с cos φ 0,85 и кратностью 3, насос 750 Вт с cos φ 0,80 и кратностью 3, освещение 200 Вт с cos φ 0,95 и микроволновка 1200 Вт с cos φ 0,98. Запас 25 %, высота 0 м, температура 25 °C. Шаги такие.

1. Полная мощность каждого прибора: 150 / 0,85 = 176,47 ВА; 750 / 0,80 = 937,5 ВА; 200 / 0,95 = 210,53 ВА; 1200 / 0,98 = 1224,49 ВА.
2. Рабочая нагрузка: 2300 Вт активной и 2548,99 ВА полной, то есть 2,55 кВА.
3. Пик при старте насоса: 2548,99 + 2 · 937,5 = 4423,99 ВА, или 4,42 кВА. При старте холодильника вышло бы 2901,93 ВА, при включении микроволновки и освещения пика нет вовсе, потому что их кратность равна 1. Худший вариант даёт насос.
4. Запас 25 %: 4423,99 · 1,25 = 5529,98 ВА, то есть 5,53 кВА.
5. Поправка на площадку при 0 м и 25 °C равна 1,00, поэтому требование к паспортной мощности остаётся 5,53 кВА.
6. Ближайшая машина типового ряда сверху: 6 кВА. Она отдаёт 4,8 кВт при cos φ 0,8, а полная рабочая нагрузка примера 2,55 кВА, то есть 42,5 % от её 6 кВА.

Мощность на валу двигателя считается отдельно: 2,3 кВт · 1,25 / 0,92 = 3,13 кВт при КПД генератора 0,92. При подборе смотрят на кВА, а мощность на валу проверяют по паспорту выбранной модели: у малых машин запас между этими числами обычно есть, у больших его считают отдельно.

Высота, температура и запас

Паспортная мощность генератора указана для стандартных условий: давление 100 кПа, температура воздуха 25 °C, относительная влажность 30 %. В горах воздух разрежён, двигателю не хватает кислорода, и мощность падает. В жару хуже охлаждается и сам двигатель, и обмотки генератора.

Калькулятор оценивает поправку линейно: около 1 % на каждые 100 м выше 1000 м и около 1 % на каждые 10 °C выше 25 °C. Для 1500 м и 40 °C это даёт 0,95 и 0,985, вместе 0,936. Требование к паспортной мощности вырастает с 5,53 до 5,91 кВА, и ближайшая машина ряда всё ещё 6 кВА.

Это оценка, а не паспорт. Стандарт задаёт только условия, при которых указана мощность, а конкретные коэффициенты каждый производитель публикует своими кривыми, и они расходятся между марками. Перед покупкой для площадки выше 1000 м или с летней жарой за 35 °C сверьтесь с таблицей производителя именно для выбранной модели.

Опыт с мягким пуском

Ползунок в панели опыта снижает кратность пуска того прибора, который задаёт пик. На 40 % у насоса кратность падает с 3 до 2,2, пик становится 3673,99 ВА, а требуемая мощность с запасом 4592,48 ВА, что даёт уже 5 кВА ряда. При снижении на 50 % кратность равна 2, пик 3486,49 ВА, требование 4358,11 ВА, и хватает 5 кВА.

Практический смысл в разнице цены: частотный преобразователь или устройство плавного пуска на насос может стоить дешевле, чем переход с 6 кВА на 8 кВА. Опыт показывает верхнюю границу выгоды, а не гарантию: реальная кратность после установки преобразователя берётся из его документации.

Где модель останавливается

• Одновременный пуск двух двигателей не проверяется. Такой случай складывается вручную.
• Пусковой ток зависит от напряжения: при просадке он падает, момент тоже. Калькулятор считает от номинального напряжения и просадку не моделирует.
• Не учитываются нелинейные нагрузки: импульсные блоки питания, частотные преобразователи, сварка. Для них нужен запас по искажению и отдельный расчёт.
• Типовой ряд 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10 и дальше до 500 кВА: это удобный коммерческий перечень, а не стандарт. У конкретного производителя ряд может отличаться.
• Класс мощности не выбирается: для постоянной работы нужна машина в исполнении prime power, для резерва на время отключений хватает standby с ограничением по часам в год. Калькулятор показывает только требуемую мощность.
• Загрузка ниже 30 % номинала считается нежелательной: дизель плохо выходит на режим, растёт расход и сажа. Калькулятор предупреждает об этом, но не запрещает.

Источники

• ISO 8528-1:2018, Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets, часть 1 «Application, ratings and performance»: условия, при которых указана мощность 100 кПа, 25 °C, 30 % влажности, мощность в кВт при cos φ 0,8, классы prime power и emergency standby power.
• IEC 60034-12:2024, Rotating electrical machines. Starting performance of single-speed three-phase cage induction motors: пусковая полная мощность при заторможенном роторе, исполнения N, H, Y, E и превышение пускового тока над установившимся в 1,8–2,8 раза в первый полупериод.
• STAMFORD | AvK, AGN 090 Motor Starting Fundamentals: ударная нагрузка при прямом пуске 4–9 рабочих кВА, практическое правило 7 для двигателей до 250 кВт, cos φ при пуске 0,1–0,2, при пуске звезда-треугольник около 2,5 рабочих кВА при cos φ 0,4.
• Generac, Basic Sizing for Mobile Generators: однофазные асинхронные двигатели требуют 3–5 кратного тока при пуске, рабочая нагрузка не должна быть меньше 30 % номинала генератора.
• Поправки на высоту и температуру: стандарт задаёт только условия, коэффициенты берутся из паспортных кривых производителя; в расчёте использована линейная оценка 1 % на 100 м выше 1000 м и 1 % на 10 °C выше 25 °C.