柴油发电机功率、功率与负载的匹配关系图解

摘要：柴发机组的容量匹配优化设计是指根据使用环境、负荷情形、用途、性能要点等条件，依据机组的输出容量要求，合理地选择柴油机的容量及发电机的容量，以较优的方式来满足不一样因素下的操作要求。本文以康明斯NTA855系列柴油机为例讲解了柴油发电机组的容量匹配优化设计，同时讲解了负载为非线性负荷下的功率匹配优化规划的思路及重点说明。

     柴油发电机的功率和容量之间存在一定的关系，除了容量的大小外，控制柴油发电机功率的要素还有负荷、燃油、机组的质量等。

      柴油发电机的容量是指它所能输出的较电网功率，一般以千伏安（kVA）为单位，也就是视在功率，它包括了有功容量和无功容量。而容量是指单位时间内所能完成的功，以千瓦特（KW）为单位，即有功容量。

      通常发电机功率因素为0.8，计算结果即1KW=0.8*1KW。

      因此，柴油发电机的功率和功率之间存在一定的关系，如图1所示。一般来说，柴油发电机的功率越大，它所能输出的最大功率也就越大。

      除了容量的大小外，还有其他要素会危害柴油发电机的功率和容量。

      负载是指柴油发电机输出电能的用户和电气设备，负荷越大，柴油发电机所能输出的较大容量也就越大。负载分为电感性、电容性、电阻性三种，其中感性和容性是用的比较多的，它们之间关系如图2所示。

      感性和容性指的是电路中电压与电流的相位关系。当负荷是电感性质时，电压相位电流柴油发电机厂家价格，即负荷是感性的;当负荷是容性负载时，电压相位滞后电流，电流相位电压，即负载是容性的。

感性负荷是指带有电感数据的负荷。确切讲，应当是负载电流滞后负载电压一个相位差特点的为感性负荷，比如如变压器，电动机等。另外一种是指有些装置在消耗有功功率时还会消耗无功容量，并且有线圈负荷的电路，叫感性负荷。

容性负荷通常是指带电容参数的负荷，即符合电压滞后电流特点的负载。容性负载充放电时，电压不能突变，其对应的功率因数为负值，对应的感性负荷的容量因数为正值。

      在同样的负载下，柴油发电机所操作的燃油类别和品质也会危害它的容量和功率。好的燃油能够使柴油发电机的效率更高，输出容量也更大。

      装置质量（或作业效率）也会直接危害柴油发电机的功率和容量。好的机组布置和制造能够使发电机的效率更高，输出容量也更大。

      在选用柴油发电机时，首先要根据需求确定需要的容量和容量，并根据实际情形合理把握。同时，还要考虑到燃油的质量、发电机的品质和有效期、负荷状况等条件的影响，综合选取适合自己需求的柴油发电机。

      本文以cummins公司生产的NTA855系列柴油机为例，简要讲述不同因素下的容量匹配设计问题，因因素类别比较多，在这里无法一一解读，本文仅根据作者的作业经验列举部分具有代表性的因素进行分析。本文所涉及到的术语，未作解释的请查阅JB/T8194-2001《内燃机电站名词术语》。

      常规机组指在规定的工况因素下，能输出标定容量的机组，其负载为0.8功率因数要素下的负荷。

      康明斯公司K19系列柴油机功率标定选取GB/T6072.1-2008中规定的步骤，以12h功率或1h功率为标定指标，如cumminsKTAA19-G6柴油机标定的12h容量为570kW，1h功率为520kW，其含义是在规定的额定工况环境要素下，允许柴油机以520kW的容量连续运转12h，而570kW作为超负荷功率操作康明斯发电机厂家排名，即每12h运行期内允许柴油机间断或不间断地以110%连续功率运行1h。1h容量≈12h功率/1.1。

      柴油发电机组的匹配容量P可按下式计算，此容量不得超过发电机的标定功率（相应工况因素下）。

P?——风扇等柴油机外围附件功率损耗，由柴油机工厂供应。一般情形下，柴油机容量越大损耗越大，若柴油机标定的容量为净高效输出功率，则该数值为零；

η?——发电机效率，由发电机生产OEM主机厂供应，一般在0.74~0.96之间，发电机容量越小，其效率越低；

η?——功率修正系数。若用户所购买的机组其输出标定容量的操作环境与标准基准情形存在差异时，其数值依据GB/T6072.1-2008规定的对策进行换算，在额定工况下，功率修正系数η?=1.0。近似粗算修正系数数值见表1（供参考，具体以柴油机参数为准）：

      发电机标定容量P应大于机组的标定功率P?。

      以NTA855-G1B柴油机为例，其额定容量为280 kW，规划工况为标准基准状况下的发电机组标定功率，即机组的额定功率。

      因此，机组的额定容量P=250 kW，机组在额定工况因素下能正常地连续运行12h（其中包括超载10%运行1h），若连续运行时间超过12 h，其输出功率为额定容量的90%。

      根据发电机功率选择≥机组额定功率P的要点，发电机功率选配为250 kW。

      该因素下的功率匹配规划也是在规定的工况条件下，但其负载比较特殊。非线性负载是指电压和电流之间是非线性关系的负荷。在负荷投入、运转步骤中，电压、电流的关系是经常变化的，其波形也不是我们常说的正弦交流波，而是含有不光滑的畸变成分，根据数学手段可分解为基波和一系列的高次谐波，详细是5次、7次等奇次谐波。

（4）电动机负载，电动机虽然不是非线性负载，但是因为控制程序上经常使用软起动器、变频控制的方案，也属于非线性负载考虑的范畴。

（3）非线性负载的高次谐波引起反常的导体过热，故障发电机的绕组、励磁回路和调压板。图3显示的是正常的正弦电压波形和畸变的电压波形；图4显示的是正弦稳态电路中的瞬时容量波形。

（4）电动机启动时电流会比正常工作时的电流大若干倍，功率因数又非常低，于是会造成发电机端电压下降，可能会造成配电装置的保护动作；频繁启动还可能造成发电机转子烧坏。当电动机容量较大时也要进行发电机的特殊选型，这类情形具体是代理商用户、大楼的消防水泵、消防电梯等。

      领悟用户非线性负荷的类别，并尽可能要点用户提供以下资料：基础负荷的功率、负荷投入的顺序和非线性负载的分类。

      容量匹配布置思路同本文的计算公式（2），但须考虑用户非线性负荷的分类，考虑其所发生的危害，因此在计算公式（2）的基础上根据不同的非线性负荷分类，建议采用以下3种方案：

（1）在不增加柴油机容量的因素下配置一台较大功率的发电机，以增强机组带非线性负荷的能力。发电机输出功率通常可以按照表2的参考值进行选择。

      若负荷为电动机负载，启动电流的倍数与起动方法的关系见表3。应根据起动容量要求，进行发电机的选型，考虑启动容量时，需考虑起动的顺序康明斯柴油发电机结构图，是否要求同时起动等条件。

（2）尽可能选用无刷永磁式励磁交流发电机或操作三次谐波励磁的发电机，来提升发电机组带非线性负载的能力。

（3）若发电机功率与柴油机容量相差较大，为增强柴油机运行的稳定性，须适当考虑增强柴油机的容量。

      柴油发电机的功率和功率之间存在一定的关系，除了功率大小外，还有其他要素会危害柴油发电机的输出容量。采用适用自己需求的柴油发电机需要考虑多方面的要素，使其满足实际生产和生活需求。因此，柴油发电机组功率匹配布置需考虑机组的使用环境、负荷的状况、功能及性能要求等，根据不一样的客户要求，进行合理的规划优化，在满足使用要求、保证产品质量的前提下，以较低的成本达到客户的要点。