Снижение мощности генератора при жаре и на высоте

Номинальная мощность генератора, указанная на заводской табличке, действует при определённых стандартных условиях. При высокой температуре окружающей среды, например 48 °C в тени, установка с табличной мощностью 500 кВА может при нагрузке 420 кВА выдать аварийный сигнал высокой температуры охлаждающей жидкости и сбросить нагрузку. Это не неисправность: так происходит потому, что при выборе установки не была учтена температура на объекте.

То же самое происходит на большой высоте. По мере разрежения воздуха двигатель забирает меньше воздуха, может сжечь меньше топлива и вырабатывает меньшую мощность. Это снижение мощности называется derating (снижение номинальной мощности). Чтобы правильно выбрать генератор, необходимо знать максимальную температуру и высоту над уровнем моря на объекте, а затем проверить данные производителя по снижению мощности.

При каких условиях действует табличная мощность?

Мощность двигателей указывается для стандартных условий. Стандартные условия по ISO 3046-1 (на которые для генераторных установок ссылается и ISO 8528-1):

Параметр	Стандартное значение
Общее барометрическое давление	100 кПа
Температура воздуха	25 °C
Относительная влажность	30 %

Кроме того, производители указывают в технической спецификации, до какой температуры и высоты мощность обеспечивается без снижения. Например, один двигатель может выдавать полную мощность до 40 °C и 1 000 м, а другой начинает терять мощность при более низком пределе. После превышения предела применяется кривая или таблица снижения мощности.

Три источника потери мощности

• Двигатель: в горячем разреженном воздухе масса воздуха, поступающего в цилиндр, снижается. Двигатели с турбонаддувом до определённой степени компенсируют это; выше этой границы мощность падает. Поскольку система наддува, топливная система и настройка по выбросам у разных двигателей различаются, различаются и потери.
• Охлаждение: радиатор рассчитан на определённую температуру окружающей среды. На большой высоте плотность воздуха снижается, поэтому снижается и масса воздуха, перемещаемого вентилятором. Если охлаждения недостаточно, установку ограничит аварийный сигнал по температуре раньше, чем мощность.
• Альтернатор: мощность альтернаторов обычно указывается для условий IEC 60034-1, то есть температуры охлаждающего воздуха 40 °C и высоты 1 000 м. Выше этих значений обмотки нагреваются сильнее, и мощность в кВА снижается согласно таблице производителя альтернатора.

Мощность, которую установка может выдать на объекте, ограничивается тем из этих трёх факторов, который является наиболее жёстким.

Как читать пример таблицы снижения мощности

Приведённая ниже таблица полностью условная; она подготовлена для иллюстрации метода и не относится ни к какому двигателю или марке. Реальные значения приведены в технической спецификации каждого двигателя.

Высота / Температура	25 °C	40 °C	45 °C	50 °C
≤ 1 000 м	100 %	100 %	96 %	92 %
1 500 м	97 %	95 %	91 %	87 %
2 000 м	93 %	90 %	86 %	82 %
2 500 м	88 %	85 %	81 %	77 %

Как читать: найдите максимальную температуру и высоту объекта; процент на их пересечении — это отношение мощности, которую двигатель может выдать в этих условиях, к его табличной мощности.

Пример расчёта (с условными значениями)

Объект: высота 1 500 м, летний максимум 45 °C. Требуемая мощность: 400 кВт (500 кВА).

1. Двигатель: коэффициент по таблице — 91 % → требуемая табличная мощность ≈ 400 ÷ 0,91 ≈ 440 кВт.
2. Альтернатор: по таблице производителя альтернатора для этих условий, допустим, 94 % → требуемая мощность альтернатора ≈ 500 ÷ 0,94 ≈ 532 кВА.
3. Результат: в качестве предварительного выбора рассматривается установка, удовлетворяющая обоим условиям, — в данном примере примерно класса 550 кВА.
4. Охлаждение: отдельно проверяется достаточность радиатора при температуре окружающей среды 45 °C и высоте 1 500 м.

Общая формула:

Требуемая табличная мощность = мощность, необходимая на объекте ÷ коэффициент снижения мощности

Чтобы рассчитать потребность в мощности с нуля, воспользуйтесь калькулятором мощности и нашей статьёй какой мощности генератор мне нужен.

Типичные ошибки на объекте

• Выбор по средней температуре. Расчёт выполняется не по среднегодовой температуре, а по послеполуденному времени самого жаркого дня.
• Забывают о температуре на воздухозаборе. Воздух внутри кожуха или генераторного помещения может быть на несколько градусов горячее наружного, а при плохой вентиляции — значительно горячее. Значение имеет температура воздуха, поступающего в воздушный фильтр и радиатор. См. генераторное помещение и монтаж и шумозащитный кожух генератора.
• Рециркуляция горячего воздуха. Если горячий воздух, выходящий из радиатора, снова засасывается, установка работает на воздухе, значительно более горячем, чем окружающий.
• Учитывается только двигатель. Ограничивающим фактором могут быть также альтернатор и радиатор.
• Путаница с частотой. У одного и того же двигателя кривые снижения мощности при 50 Гц и 60 Гц могут различаться; см. генераторы 50 Гц и 60 Гц.
• Не учтён класс мощности. Снижение мощности применяется к выбранному классу мощности (standby или prime); см. резервная (standby), основная (prime) и длительная (continuous) мощность.

Контрольный список

• Известна ли высота объекта над уровнем моря?
• Выполнен ли расчёт по максимальной температуре самого жаркого периода?
• Оценена ли реальная температура воздуха на входе в воздушный фильтр и радиатор?
• Проверена ли таблица или кривая снижения мощности в технической спецификации двигателя?
• Проверено ли значение снижения мощности альтернатора?
• Подтверждена ли производительность радиатора при данной температуре и высоте?
• Выполнен ли расчёт для правильного класса мощности (standby/prime) и частоты?

Следующий шаг

При выборе установки для жаркого климата или высокогорного объекта сообщите команде Terex Diesel высоту объекта, максимальную температуру и данные о нагрузке. Мы вместе оценим подходящее сочетание двигателя и альтернатора по техническим спецификациям: свяжитесь с нами.