DOBÓR  I  ZASTOSOWANIE

ZESPOŁÓW PRĄDOTWÓRCZYCH 

Zastosowanie zespołów prądotwórczych 

        Spalinowe zespoły prądotwórcze ze względu na uzyskiwane parametry znajdują szerokie zastosowanie jako stałe lub awaryjne źródła energii elektrycznej wszędzie tam gdzie nie ma stałych źródeł zasilania albo mogą wystąpić przerwy w jej dostawie.

        Zastosowane w zespołach jedno lub trójfazowe prądnice o konstrukcji jednołożyskowej są synchroniczne, samowzbudne, bezszczotkowe, z wewnętrznym regulatorem napięcia i klasie izolacji H.  Połączenie ich z silnikami spalinowymi pozwala uzyskać optymalną jakość wytwarzanej energii elektrycznej, Dodatkowo posiadają dużą odporność na zakłócenia dynamiczne. Przy doborze zespołów do odpowiednich zastosowań należy pamiętać o oddziaływaniu odbiorów, np. silniki indukcyjne podczas rozruchu pobierają kilka razy więcej mocy biernej niż podczas normalnej pracy a odbiorniki nieliniowe, w tym także przetwornice i prostowniki, wytwarzają zakłócenia harmoniczne mogące mieć wpływ na stabilizację parametrów.

        Zespoły prądotwórcze w wersjach specjalnych przystosowane są do awaryjnej dostawy energii elektrycznej (stand-by). Są one odporne na chwilowe przeciążenia do 100% znamionowej mocy pozornej w czasie 1 sekundy, przy których odchylenie parametrów prądnicy jest zgodne z jej charakterystyką a czas stabilizacji parametrów zespołu jest mniejszy niż 1 sekunda.       

Różnorodność produkowanych wersji i wariantów zespołów prądotwórczych pozwala na zastosowane ich do ciągłego lub awaryjnego zasilania urządzeń energetycznych, zgodnie z charakterystykami odpowiednich typów konstrukcji. 

Dobór zespołu jednofazowego 

        Przy doborze jednofazowego zespołu prądotwórczego, w zależności od ilości i rodzaju zasilanych urządzeń, oraz na podstawie okresowego pomiaru energii elektrycznej należy ustalić tzw. współczynnik równoczesności, który pozwoli określić zapotrzebowanie mocy w stosunku do mocy zainstalowanych odbiorników, a tym samym pośrednio moc zespołu. Te same zestawienia można wykonać bez pomiarów energii. Praktyka pokazuje, że rzeczywisty pobór mocy jest z reguły wyższy niż przybliżone zestawienie. Zwykle moc załączanych odbiorników winna wynosić około 60 - 70% mocy znamionowej zespołu prądotwórczego.

Przykładowe wartości mocy pobieranej (w W) przez typowe urządzenia gospodarstwa domowego:

        Przy podłączeniu silników indukcyjnych jednofazowych należy pamiętać, że posiadają one prąd rozruchu pięciokrotnie lub więcej razy większy od znamionowego. Takie silniki stosuje się m.in. do napędu pomp cieczy brudnych, hydroforów i lodówek. W tych i innych przypadkach przy doborze odpowiedniego zespołu prądotwórczego należy się posłużyć instrukcją obsługi danego urządzenia.

Dobór zespołu trójfazowego 

        Przy doborze trójfazowego zespołu prądotwórczego, w zależności od ilości i rodzaju zasilanych urządzeń oraz na podstawie okresowego pomiaru energii elektrycznej również należy ustalić tzw. współczynnik równoczesności, który pozwoli określić zapotrzebowanie mocy w stosunku do mocy zainstalowanych odbiorników, a tym samym pośrednio określi moc zespołu prądotwórczego. Te same zestawienia można wykonać bez pomiarów energii. Praktyka pokazuje, że rzeczywisty pobór mocy jest z reguły wyższy niż przybliżone zestawienie. Zwykle moc załączanych odbiorników winna wynosić około 60 - 70% mocy znamionowej zespołu prądotwórczego dla pracy w kategorii AC1. Tak określona moc posiada rezerwę niezbędną do procesów uruchamiania urządzeń elektrycznych. Dla pracy w kategorii AC2 i AC3 należy pamiętać, że moc silnika elektrycznego podana na tabliczce znamionowej określa jego znamionową moc mechaniczną na wale przy znamionowym współczynniku mocy cosφ. Określenie zapotrzebowania mocy zawsze powinno zawierać analizę warunków i zapotrzebowania prądowego.

        Tutaj także należy zauważyć, że z gniazd lub zacisków jednofazowych prądnic trójfazowych nie można odebrać więcej niż 50% mocy znamionowej zespołu, a także asymetria obciążenia poszczególnych faz w prądnicach trójfazowych nie może być większa niż 30%.

        W szczególności należy mieć na uwadze rozruch silników indukcyjnych klatkowych w kategorii AC3, charakteryzujący się wysokim prądem rozruchowym IR, którego zależności w stosunku do prądu znamionowego IN są następujące:

        Następnie należy uwzględnić dopuszczalny dynamiczny spadek napięcia na zasilanych urządzeniach o wysokim zapotrzebowaniu mocy rozruchowej, które wynoszą odpowiednio:

- do 10% dla odbiorów czułoprądowych, urządzeń elektronicznych, oświetlenia specjalnego, itp,

- do 20% dla standartowych instalacji w budynkach mieszkalnych i zakładach przemysłowych, 

        Należy pamiętać także o spadku napięcia na linii zasilającej i obliczyć dopuszczalną długość przewodu zasilającego przy określonym przekroju. Przyjmując dopuszczalny spadek napięcia na przewodzie zasilającym ΔU = 2%  (400 V) można posłużyć się wzorem:

                                        L = 44 : IN  x  RP

   gdzie: RP oznacza rezystancję odcinka przewodu o długości 10 m (zgodnie z danymi dostawcy),

        Powyższy wzór dotyczy linii zasilającej i nie jest przedmiotem dalszych rozważań. W każdym przypadku należy jednak pamiętać o jego bezpośrednim wpływie na warunki zasilania.

        Do określenia zapotrzebowania mocy rozruchowej do zasilania odbiorników o wysokim prądzie rozruchu i po uwzględnieniu dynamicznego spadku napięcia moc tę ustala się w następujący sposób:

                                        MR =  1,3 x P x IR : IN x K

gdzie:

        Po określeniu mocy rozruchowej i uwzględnieniu dynamicznego spadku napięcia należy przystąpić do wyliczenia mocy znamionowej zespołu prądotwórczego korzystając z wykresu II. Ostatecznie powinno się wybrać odpowiednio większy zespół ze względu na rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną ze względu na wzrost postępu technicznmego. Dla zabezpieczenia się pod przyszłe zapotrzebowanie na energię elektryczną zaleca się zastosować 20% rezerwę.

Wykres I 

Wykres II 

Przykładowy dobór zespołu prądotwórczego: 

Zasilany ma być silnik indukcyjny trójfazowy o następujących parametrach: 

Moc rozruchowa dla połączenia bezpośredniego wyniesie: 

          MR = 1,3 x P x IR : IN x K

         MR = 1,3 x 5 x 6 x 0,96

MR = 37, 44 kVA

Moc rozruchowa dla połączenia gwiazda-trójkąt: 

          MR = 1,3 x 5 x 2 x 0,96

MR = 12,48 kVA

Z wykresu I przy ΔU = 20% dla MR : MN przyjmuje się współczynnik 1,4. W związku z tym wymagana moc zespołu prądotwórczego dla połączenia bezpośredniego wyniesie:

   MN = MR : 1,4 =  37,44 : 1,4 = 26,74 kVA

a dla połączenia gwiazda-trójkąt: 

MN = MR : 1,4 = 12,48 : 1,4 = 8,90 kVA

        Zatem do zasilania przykładowego silnika indukcyjnego powinno się wybrać zespół prądotwórczy o mocy znamionowej od 9 do 10 kVA.

Trójfazowy zespół prądotwórczy o mocy 16 kVA