การกำหนดขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลคือการรวมกำลังใช้งานเป็น kW ของโหลดทั้งหมด เผื่อกระแสเพิ่มเติมที่มอเตอร์ดึงขณะสตาร์ต แปลงเป็น kVA ที่ตัวประกอบกำลัง 0.8 ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แล้วเลือกชุดที่มีพิกัดกำลังสำรองหรือกำลังหลักตาม ISO 8528-1 รองรับความต้องการดังกล่าวพร้อมส่วนเผื่อที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น โหลดผสม 100 kW ที่มีมอเตอร์ขนาดใหญ่ โดยทั่วไปต้องใช้ชุดอย่างน้อย 125 kVA และมักต้องใหญ่กว่านั้นเมื่อรวมการสตาร์ตมอเตอร์และส่วนเผื่อ 10–25 เปอร์เซ็นต์
ประเด็นสำคัญ
- kVA คือกำลังไฟฟ้าปรากฏ และ kW คือกำลังไฟฟ้าจริง สำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟส kVA เท่ากับ kW หารด้วยตัวประกอบกำลัง ซึ่งปกติคือ 0.8 ดังนั้น 100 kW จึงเท่ากับ 125 kVA
- ตาม ISO 8528-1 พิกัดกำลังสำรองฉุกเฉินจำกัดการใช้งานไว้ประมาณ 200 ชั่วโมงต่อปี ที่โหลดเฉลี่ยไม่เกิน 70 เปอร์เซ็นต์ ส่วนพิกัดกำลังหลักอนุญาตให้ใช้งานได้ไม่จำกัดชั่วโมงที่โหลดแปรผันโดยมีค่าเฉลี่ยไม่เกิน 70 เปอร์เซ็นต์
- มอเตอร์เหนี่ยวนำที่สตาร์ตแบบต่อตรงโดยทั่วไปดึงกระแสประมาณหกเท่าของกระแสขณะทำงานตอนสตาร์ต ซึ่งมักเป็นตัวกำหนดขนาดชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามากกว่าโหลดขณะทำงาน
- การเดินชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเป็นเวลานานที่โหลดต่ำกว่าประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์เสี่ยงต่อการสะสมเชื้อเพลิงเผาไหม้ไม่หมดในระบบไอเสีย ดังนั้นการเลือกขนาดใหญ่เกินไปจึงมีผลเสีย
- ระดับความสูงและอุณหภูมิแวดล้อมสูงทำให้กำลังลดลง ควรตรวจตารางลดพิกัดในเอกสารข้อมูลเสมอ
kW กับ kVA: ต่างกันอย่างไร?
kW (กิโลวัตต์) คือกำลังไฟฟ้าจริงที่ใช้ทำงาน ส่วน kVA (กิโลโวลต์แอมแปร์) คือกำลังไฟฟ้าปรากฏทั้งหมดที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับต้องรองรับ รวมกระแสรีแอกทีฟที่มอเตอร์และหม้อแปลงดึงใช้ ทั้งสองเชื่อมโยงกันด้วยตัวประกอบกำลัง (PF): kW = kVA × PF
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสแทบทั้งหมดระบุพิกัดที่ 0.8 PF ดังนั้นชุด 500 kVA จึงจ่ายได้ 400 kW เครื่องพกพาเฟสเดียวมักระบุพิกัดที่ 1.0 PF จึงมีตัวเลข kW และ kVA เท่ากัน เครื่องยนต์เลือกขนาดตาม kW เพราะเป็นกำลังที่ต้องใช้ขับ ส่วนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเลือกขนาดตาม kVA และกระแส
สำหรับระบบสามเฟส คำนวณกระแสได้ดังนี้: แอมแปร์ = kVA × 1000 ÷ (1.732 × แรงดันระหว่างสาย) ตารางแสดงขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั่วไปที่ 0.8 PF
| พิกัด (kW) | พิกัด (kVA ที่ 0.8 PF) | กระแสแอมแปร์เต็มโหลดที่ 400 V | กระแสแอมแปร์เต็มโหลดที่ 480 V | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 25 | 36 | 30 | ร้านค้าขนาดเล็ก สถานีโทรคมนาคม สถานีสูบน้ำ |
| 50 | 62.5 | 90 | 75 | อาคารพาณิชย์ขนาดเล็ก อาคารสำเร็จรูปในไซต์งาน |
| 100 | 125 | 180 | 150 | โรงซ่อม ห้องเย็น สายการผลิตขนาดเล็ก |
| 200 | 250 | 361 | 301 | โรงงานขนาดกลาง โรงแรม ไซต์ก่อสร้าง |
| 400 | 500 | 722 | 601 | อาคารพาณิชย์ขนาดใหญ่ โรงโม่หิน |
| 600 | 750 | 1,083 | 902 | อาคารส่วนหนึ่งของโรงพยาบาล โรงงานกระบวนการผลิต |
| 2,000 | 2,500 | 3,608 | 3,007 | โมดูลศูนย์ข้อมูล เหมือง ระบบสนับสนุนสาธารณูปโภค |
กำลังสำรอง กำลังหลัก หรือกำลังต่อเนื่อง: ต้องใช้พิกัดใด?
เลือกพิกัดตามจำนวนชั่วโมงที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะทำงานและความสม่ำเสมอของโหลด ISO 8528-1 กำหนดประเภทด้านล่าง ผู้ผลิตแต่ละรายอาจเพิ่มพิกัดของตนเอง เช่น พิกัดสำหรับศูนย์ข้อมูล จึงควรอ่านคำจำกัดความในเอกสารข้อมูล
| พิกัดตาม ISO 8528-1 | ชั่วโมงต่อปี | ลักษณะโหลด | การรับโหลดเกิน | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|---|
| กำลังสำรองฉุกเฉิน (ESP) | สูงสุดประมาณ 200 h/yr | แปรผัน เฉลี่ยไม่เกิน 70% ในช่วง 24 h | ไม่มี | สำรองเมื่อไฟฟ้าจากระบบจำหน่ายดับ |
| กำลังใช้งานแบบจำกัดเวลา (LTP) | สูงสุดประมาณ 500 h/yr | คงที่ สูงสุด 100% | ไม่มี | ลดความต้องการไฟฟ้าช่วงสูงสุด การหยุดจ่ายไฟตามแผน |
| กำลังหลักพิกัด (PRP) | ไม่จำกัด | แปรผัน เฉลี่ยไม่เกิน 70% ในช่วง 24 h | โดยทั่วไป 10% เป็นเวลา 1 h ในช่วง 12 h | พื้นที่นอกโครงข่ายไฟฟ้า งานก่อสร้าง เหมือง |
| กำลังใช้งานต่อเนื่อง (COP) | ไม่จำกัด | คงที่ สูงสุด 100% | ไม่มี | โรงไฟฟ้ารับโหลดฐาน การเดินขนานกับโครงข่ายไฟฟ้า |
ชุดเดียวกันมีตัวเลขพิกัดกำลังสำรองสูงกว่าพิกัดกำลังหลัก โดยมักต่างกันประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้นชุดกำลังสำรอง "100 kW" จึงเป็นเครื่องที่เล็กกว่าชุดกำลังหลัก "100 kW" เมื่อเปรียบเทียบใบเสนอราคา ให้เปรียบเทียบที่ประเภทพิกัดเดียวกันเสมอ
การกำหนดขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลมีขั้นตอนอย่างไร?
การกำหนดขนาดอย่างเหมาะสมใช้ลำดับเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 20 kW หรือโรงไฟฟ้า 2000 kW:
- จัดทำรายการโหลดทั้งหมด พร้อมพิกัด kW หรือ kVA แรงดัน เฟส และตัวประกอบกำลัง ใช้ข้อมูลจากป้ายประจำเครื่องหรือค่าที่วัดได้แทนขนาดเบรกเกอร์
- แยกโหลดขณะทำงานออกจากโหลดขณะสตาร์ต. มอเตอร์ คอมเพรสเซอร์ ปั๊ม และลิฟต์ต้องการ kVA เพิ่มขณะสตาร์ต ส่วนไฟส่องสว่าง ฮีตเตอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ต้องการ
- กำหนดว่าโหลดใดทำงานพร้อมกัน. ใช้ค่าความไม่พร้อมกันของโหลดที่สมจริง แต่ให้ถือว่าโหลดเพื่อความปลอดภัยของชีวิตและโหลดที่สำคัญต่อกระบวนการทำงานอยู่ตลอดเวลา
- วางแผนลำดับการรับโหลด. หากสวิตช์โอนแหล่งจ่ายหรือตัวควบคุมสามารถนำโหลดเข้าทีละขั้น ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต้องรองรับเพียงขั้นที่ใหญ่ที่สุดในครั้งเดียว ไม่ใช่โหลดทั้งหมดพร้อมกัน
- ตรวจขั้นโหลดที่ใหญ่ที่สุดเทียบกับสมรรถนะช่วงเปลี่ยนผ่าน. ชุดต้องคืนค่าแรงดันและความถี่ให้อยู่ภายในขีดจำกัดที่โหลดทนได้ ISO 8528 กำหนดชั้นสมรรถนะ G1 ถึง G4 สำหรับเรื่องนี้ โดย G2 ใช้ทั่วไปกับแหล่งจ่ายเชิงพาณิชย์ และ G3 สำหรับโหลดที่ไวต่อความเปลี่ยนแปลง
- คำนึงถึงโหลดไม่เชิงเส้น. ระบบ UPS, VFD และวงจรขับ LED สร้างฮาร์มอนิก จึงมักต้องเลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อรองรับ
- ปรับลดพิกัดตามสภาพพื้นที่ สำหรับระดับความสูง อุณหภูมิแวดล้อม และคุณภาพอากาศ
- เพิ่มส่วนเผื่อ ประมาณ 10–25 เปอร์เซ็นต์สำหรับการขยายตัว แล้วเลือกประเภทพิกัดตามลักษณะงาน
ซอฟต์แวร์กำหนดขนาดของผู้ผลิตคำนวณขั้นตอน 2 ถึง 7 อย่างละเอียด การประมาณด้วยมือคร่าว ๆ มีประโยชน์ แต่สำหรับสถานที่สำคัญควรใช้ซอฟต์แวร์หรือวิศวกรไฟฟ้า
โหลดสตาร์ตมอเตอร์มีผลต่อขนาดชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างไร?
การสตาร์ตมอเตอร์มักเป็นปัจจัยชี้ขาดในการกำหนดขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล มอเตอร์เหนี่ยวนำที่สตาร์ตแบบต่อตรงโดยทั่วไปดึงกระแสประมาณหกเท่าของกระแสเต็มโหลดขณะเริ่มทำงาน โดยมีตัวประกอบกำลังต่ำ ดังนั้นมอเตอร์ 50 kW อาจต้องการหลายร้อย kVA ชั่วขณะ หากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจ่ายไม่พอ แรงดันจะตกมาก คอนแทคเตอร์ปล่อย และมอเตอร์อาจหยุดหมุน
วิธีลดขนาดชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับมอเตอร์:
- ใช้ซอฟต์สตาร์ตเตอร์หรือชุดขับปรับความถี่ ซึ่งลด kVA ขณะสตาร์ตได้มาก
- สตาร์ตมอเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดก่อน ขณะที่ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ารับโหลดต่ำ
- หน่วงการสตาร์ตมอเตอร์แต่ละตัวให้ไม่พร้อมกันด้วยตัวตั้งเวลาในตัวควบคุม
- เลือกเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความสามารถสตาร์ตมอเตอร์สูงกว่า ขนาดเฟรมของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมักเป็นข้อจำกัดของ kVA ขณะสตาร์ต มากกว่าขนาดเครื่องยนต์
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสหรือเฟสเดียว?
ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ที่เกินประมาณ 20 kW เป็นแบบสามเฟส เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสจ่ายกำลังได้สม่ำเสมอกว่า ใช้ทองแดงน้อยกว่าสำหรับกำลังเท่ากัน และขับมอเตอร์สามเฟสได้โดยตรง ชุดเฟสเดียวเหมาะกับบ้าน ร้านค้าขนาดเล็ก และเครื่องมือขนาดเล็ก
แรงดันสามเฟสที่ใช้ทั่วไปคือ 400/230 V ที่ 50 Hz ในยุโรป จีน พื้นที่ส่วนใหญ่ของเอเชียและแอฟริกา และ 480/277 V หรือ 208/120 V ที่ 60 Hz ในอเมริกาเหนือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 480 V สำหรับโรงงานในสหรัฐฯ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 400 V สำหรับส่งออกอาจใช้เครื่องยนต์เดียวกัน แต่ต้องใช้ขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ การตั้งค่าความเร็วตัวควบคุมรอบ และการตั้งค่าแรงดันต่างกัน เพราะชุดแบบสี่ขั้วหมุนที่ 1500 rpm สำหรับ 50 Hz และ 1800 rpm สำหรับ 60 Hz
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าอย่างไร?
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าด้วยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องยนต์ดีเซลหมุนโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งมีสนามแม่เหล็กที่สร้างโดยระบบกระตุ้นสนาม เมื่อสนามนี้กวาดผ่านขดลวดสเตเตอร์ จะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันสลับในขดลวด ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส ขดลวดสเตเตอร์สามชุดวางห่างกัน 120 องศา ทำให้เกิดคลื่นแรงดันสามคลื่นที่ซ้อนเหลื่อมกัน ตัวควบคุมแรงดันอัตโนมัติปรับการกระตุ้นสนามเพื่อรักษาแรงดันให้คงที่ และตัวควบคุมรอบเครื่องยนต์รักษาความเร็วและความถี่ให้คงที่เมื่อโหลดเปลี่ยน
ทำไมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลขนาดใหญ่เกินไปจึงเป็นปัญหา?
ชุดที่ใหญ่เกินไปมีราคาซื้อสูงกว่าและอาจเสียหายจากการรับโหลดต่ำเกินไป การกำหนดขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลที่ดีจึงมุ่งให้ชุดรับโหลดอย่างเหมาะสมเป็นส่วนใหญ่ เครื่องยนต์ดีเซลที่ทำงานเป็นเวลานานที่โหลดต่ำกว่าประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์อาจมีอุณหภูมิไม่ถึงระดับเผาไหม้สมบูรณ์ ทำให้เชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่หมดและเขม่าสะสมในระบบไอเสีย ภาวะนี้เรียกว่าการสะสมเชื้อเพลิงเผาไหม้ไม่หมดในระบบไอเสีย ซึ่งนำไปสู่คราบคาร์บอน น้ำมันเครื่องเจือจาง และระบบบำบัดไอเสียอุดตัน
หากโหลดแปรผันมาก สามารถใช้ชุดสองชุดขึ้นไปเดินขนานกัน ซึ่งบางครั้งเรียกว่าชุดคู่ เพื่อให้กำลังตรงกับความต้องการ สำหรับการจ่ายกำลังหลัก เป้าหมายที่ใช้ทั่วไปคือให้ชุดรับโหลดประมาณ 50–80 เปอร์เซ็นต์ของพิกัดกำลังหลักเป็นส่วนใหญ่
การเลือกเครื่องยนต์ให้เหมาะกับพิกัด
ผู้ประกอบชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเลือกเครื่องยนต์โดยพิจารณากำลังหลักและกำลังสำรองที่ 1500 หรือ 1800 rpm ก่อน เครื่องยนต์หกสูบ เช่น เครื่องยนต์ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 6BTA พิกัด 92 kW หรือ ตระกูล 6CTA8.3 ใช้ทั่วไปกับชุดประมาณ 100–250 kVA ส่วนเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ เช่น แพลตฟอร์ม KTA19 ขนาด 19 ลิตร มักใช้เป็นพื้นฐานของชุดกำลังสูงกว่า ยืนยันพิกัดเฉพาะสำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไม่ใช่พิกัดงานก่อสร้างหรืองานเรือ ก่อนจับคู่เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ดูเพิ่มเติมที่หน้า เครื่องยนต์ดีเซล, คู่มือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลอุตสาหกรรม และ คู่มือกำหนดขนาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรือ สำหรับเรือ
MARS จำหน่ายเครื่องยนต์สำหรับชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พร้อมทดลองเดินเครื่อง รายงานเป็นลายลักษณ์อักษร และวิดีโอก่อนจัดส่ง หากต้องการความช่วยเหลือในการจับคู่เครื่องยนต์กับรายการโหลดของคุณ ส่งรายละเอียดมาให้เรา
คำถามที่พบบ่อย
จะแปลง kW เป็น kVA สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างไร?
หาร kW ด้วยตัวประกอบกำลัง ที่ตัวประกอบกำลังมาตรฐาน 0.8 ค่า 100 kW เท่ากับ 125 kVA และ 400 kW เท่ากับ 500 kVA
ต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเท่าไรเพื่อขับมอเตอร์ 3 เฟส?
ขึ้นอยู่กับวิธีสตาร์ตมอเตอร์ สำหรับการสตาร์ตแบบต่อตรง ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามักต้องมีกำลังสองถึงสามเท่าของ kW ของมอเตอร์หรือมากกว่า ส่วนซอฟต์สตาร์ตเตอร์หรือ VFD ช่วยลดขนาดที่ต้องการได้มาก ควรตรวจด้วยซอฟต์แวร์กำหนดขนาด
ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองเป็นแหล่งจ่ายกำลังหลักได้หรือไม่?
ใช้ที่ตัวเลขพิกัดกำลังสำรองไม่ได้ หากชุดจะทำงานนานหลายชั่วโมง ให้ใช้พิกัดกำลังหลัก ซึ่งโดยทั่วไปต่ำกว่าประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ และรักษาโหลดเฉลี่ยให้อยู่ภายในขีดจำกัดของพิกัดกำลังหลัก
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใดใช้บ่อยที่สุดสำหรับธุรกิจขนาดเล็ก?
อาคารพาณิชย์ขนาดเล็กจำนวนมากใช้ชุดในช่วง 20–100 kW แต่ขนาดที่เหมาะสมต้องพิจารณาจากรายการโหลดเท่านั้น การเลือกขนาดตามพื้นที่อาคารหรือการคาดเดามักทำให้ได้ขนาดใหญ่หรือเล็กเกินไป
ระดับความสูงมีผลต่อกำลังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลหรือไม่?
มี อากาศที่เบาบางลงทำให้กำลังเครื่องยนต์ลดลง เอกสารข้อมูลส่วนใหญ่จึงระบุการจ่ายกำลังเต็มได้เพียงถึงระดับความสูงและอุณหภูมิแวดล้อมที่กำหนด พร้อมระบุการลดพิกัดเมื่อเกินเงื่อนไขนั้น
