Генераторы 50 Гц и 60 Гц

Основное различие между генераторами на 50 Гц и 60 Гц — частота вращения: 4-полюсный альтернатор работает на 1 500 об/мин при 50 Гц и на 1 800 об/мин при 60 Гц. С ростом частоты вращения мощность установки, как правило, увеличивается, но величина прироста зависит от двигателя и альтернатора и прежде всего от выходного напряжения на 60 Гц. Поэтому определять мощность на 60 Гц умножением мощности на 50 Гц на фиксированный коэффициент неправильно; для каждой установки необходимо сверяться с техническими спецификациями.

Связь частоты и частоты вращения

Для синхронного альтернатора частота, частота вращения и число полюсов связаны соотношением:

n (об/мин) = 120 × f ÷ число полюсов

Число полюсов	50 Гц	60 Гц
4 полюса	1 500 об/мин	1 800 об/мин
2 полюса	3 000 об/мин	3 600 об/мин

Подавляющее большинство промышленных дизель-генераторов — 4-полюсные. Сети в Турции и Европе работают на 50 Гц; на 60 Гц работают такие страны, как США, Канада, Мексика, Саудовская Аравия и Южная Корея. Частота 60 Гц также широко применяется на судах и морских платформах.

Двигатель: насколько меняется мощность?

На 1 800 об/мин двигатель совершает больше рабочих циклов в минуту, а значит, способен развивать большую мощность. Однако номинальную мощность двигателя для 60 Гц производители устанавливают с учётом ограничений турбокомпрессора, топливной системы, экологических норм, системы охлаждения и механической части. Несколько примеров из официальных технических спецификаций двигателей (переход с 50 Гц на 60 Гц, приблизительно):

Двигатель	Изменение мощности двигателя (приблизительно)
Volvo Penta TAD1345GE	≈ 0–1 %
FPT N67 TM3A	≈ +8–9 %
Scania DC13 072A	≈ +10–11 %
Cummins QSL9-G5	≈ +15 %
Baudouin 6M11G4D0/S	≈ +18 % (по двигателю)

Таблица показывает, что даже двигатели одного класса мощности могут вести себя совершенно по-разному. Значения могут отличаться в зависимости от режима мощности (standby/prime) и редакции спецификации; приоритет всегда имеет актуальная спецификация.

Альтернатор: определяющий фактор — напряжение

Мощность, которую может выдать альтернатор, определяется допустимым током обмотки и выходным напряжением. Если на 60 Гц альтернатор может работать при более высоком напряжении, при том же токе он выдаёт больше кВА. Например, по технической спецификации альтернатора Stamford UCI274H:

Частота / напряжение	Мощность
50 Гц, 400 В	200 кВА
60 Гц, 416 В	237,5 кВА (≈ +19 %)
60 Гц, 480 В	255 кВА (≈ +27,5 %)

Если тот же альтернатор работает на 60 Гц при более низком напряжении (например, 380 В или 208 В), прирост меньше или отсутствует вовсе. Этот пример, в котором прирост мощности альтернатора в зависимости от напряжения составляет примерно от 19 % до 27,5 %, относится только к одной модели.

Как определяется мощность установки на 60 Гц?

Мощность дизель-генераторной установки ограничивается меньшей из двух мощностей — двигателя или альтернатора:

1. Возьмите значение в кВт из спецификации двигателя для 60 Гц (1 800 об/мин).
2. Пересчитайте его в электрические кВт с учётом КПД альтернатора и в кВА при коэффициенте мощности 0,8.
3. Сравните результат с мощностью альтернатора в кВА при требуемом напряжении и 60 Гц.
4. Меньшее значение становится мощностью установки на 60 Гц; при необходимости подбирается другой альтернатор.

Например, у модели, где мощность двигателя практически не растёт, мощность установки почти не меняется, даже если альтернатор при 480 В может выдать на 27,5 % больше. И наоборот, у модели со значительным приростом мощности двигателя узким местом при низком напряжении может стать альтернатор.

Распространённые напряжения в сетях 60 Гц

Трёхфазное / фазное напряжение	Типичное применение
480/277 В	Промышленность и крупные коммерческие объекты в Северной Америке
440/254 В	Отдельные промышленные и судовые применения
380/220 В	Ряд стран Ближнего Востока и Латинской Америки
208/120 В	Коммерческие здания в Северной Америке
220/127 В	Отдельные регионы Латинской Америки

Напряжение выбирается в соответствии со стандартом сети страны, системой распределения на объекте и подключаемым оборудованием.

Расход топлива и шум

• Топливо: поскольку на 1 800 об/мин возрастают потери на трение и привод вентилятора, расход при той же нагрузке, как правило, выше, чем на 50 Гц. Точное значение приводится в спецификации двигателя.
• Шум: более высокие обороты двигателя и вентилятора обычно повышают уровень шума на несколько дБ. Для проектов с ограничением по шуму значение для 60 Гц проверяется отдельно.
• Охлаждение: поскольку характеристики радиатора и вентилятора меняются с частотой вращения, производительность системы охлаждения также проверяется для 60 Гц.

Типичные ошибки

• Оценка мощности на 60 Гц умножением мощности на 50 Гц на фиксированный коэффициент (например, ×1,2)
• Запрос установки на 60 Гц без указания напряжения
• Игнорирование последствий работы двигателей и оборудования, рассчитанных на 50 Гц, при 60 Гц (например, электродвигатели вращаются примерно на 20 % быстрее)
• Изменение частоты без перенастройки защиты, AVR и регулятора оборотов

Следующий шаг

Terex Diesel может поставлять исполнения на 60 Гц по запросу; значения мощности, напряжения, расхода топлива и шума определяются для каждого проекта в зависимости от выбранных двигателя и альтернатора. Чтобы сообщить нам требуемые частоту, напряжение и мощность, свяжитесь с нами. Для предварительной оценки мощности можно воспользоваться калькулятором мощности.