Как Рассчитать Мощность Генератора

Собственное электричество.

При выборе электрогенератора каждый руководствуется своими личными предпочтениями. Кому-то подавай мобильность и малый вес, другому необходимы возможность автоматизации и длительной работы, а другой хочет то или другое сразу да еще чтобы дешево. Но в любом случае приходится так или иначе решать задачу выбора генератора соответствующей мощности. Для начала попробуем выяснить, что же это такое – «мощность электрического тока»?

Как рассчитать мощность генератора?

Возьмем, к примеру, 2-киловаттный обогреватель, 1-киловаттный пылесос и 300-ваттную морозильную камеру. Что объединяет столь разные нагрузки? Оказывается, чтобы «запитать» каждую из них, необходим генератор мощностью как минимум 3 кВ*А. Возникает два резонных вопроса. Первый: почему одна и та же величина (мощность) указывается в разных единицах измерения (соответственно кВт кВ*А). И второй: почему потребителей электрической энергии (у нас это обогреватель, пылесос и морозильник) нельзя «считать под одну гребенку»?

Что такое коэффициент мощности?

Допустим, электростанция вырабатывает 3 кВ*А и имеет коэффициент мощности (так называемый cosφ) 0,8. В этом случае мы можем реально получить от нее лишь 3 кВ*А х 0,8 = 2,4 кВт. Здесь и кроется разница между кВт и кВ*А. Некоторые производители и продавцы по-разному указывают одно и то же значение мощности. Например, приводят сразу две величины (3000 В*А при cosφ=0,8 и 2400В*А при cosφ=1) либо только одну (2400 кВ*А при cosφ=1), избавляя покупателя от необходимости самостоятельно выполнять арифметические вычисления. К сожалению, некоторые продавцы не указывают cosφ по другим причинам, стараясь выдать электростанцию за более мощную.

Какие бывают нагрузки?

Теперь ответим на второй вопрос Начнем с пылесоса: почему применительно к нему нельзя полностью реализовать мощность генератора? Немного «ликбеза»: активные (омические) нагрузки – те, у которых вся потребляемая энергия преобразуется в тепло. Примеры: лампы накаливания, обогреватели, электроплиты, утюги и т.п.

Все остальные нагрузки – реактивные. Они, в свою очередь, подразделяются на индуктивные и емкостные. Простейший пример первых – катушка, вторых – конденсатор. У реактивных потребителей энергия превращается не только в тепло – часть ее расходуется на другие цели, например, на образование электромагнитных полей.

Электрическое сопротивление пылесоса имеет реактивную составляющую, причем индуктивного характера. Главный «виновник» этого – электромотор с его обмотками, которые добавляют к разности фаз генератора электростанции собственную разность фаз того же знака (направления). В результате приходится применять еще один – поправочный коэффициент мощности, характеризующий теперь уже потребителя энергии.

С учетом сказанного посчитаем, пылесос какой мощности сможет «запитать» электростанция. Для типичного пылесоса cosφ составляет где-то 0,5. Итак: 3 кВ*А х 0,8 х 0,5 = 1,2 кВт.

Обогреватель же реактивностью не обладает (cosφ=1), поэтому электростанции вполне «по зубам» прибор мощностью 3 кВ*А х 0,8 х 1 = 2,4 кВт.

Высокие пусковые перегрузки.

А как быть с морозильной камерой? Почему для работы ее работы необходим такой колоссальный запас мощности? Оказывается, что в момент включения двигатель морозилки потребляет гораздо больше энергии, чем в процессе работы. Во-первых, он должен выйти на рабочие обороты, а во-вторых, сразу приступить к перекачке хладагента. И если вентилятор пылесоса можно сравнить с лодкой на воде, то компрессор морозильника – с той же лодкой на суше: в первом случае сопротивление движению при разгоне плавно нарастает, а во втором – максимально велико с самого начала.

А что будет, если, невзирая на расчеты и рекомендации, подключить 300-ваттный холодильник к электростанции мощностью 1 кВ*А? Ситуация может развиваться по-разному. Если генератор не оборудован специальными системами, повышающими пусковые токи, то он просто отключится (сработает предохранительный автомат). Чтобы этого не происходило, некоторые горе-умельцы «модернизируют» электростанцию, отключая или блокируя вышеупомянутое защитное устройство. После такой переделки обязательно что-нибудь «сгорает» или сам агрегат, или электромотор, так и не сумевший выйти на рабочие обороты.

При более деликатном подходе проблему высоких стартовых токов удается решить «бескровно». Наиболее простой путь – изменить предохранительный автомат таким образом, что бы его срабатывание зависело не только от величины, но и от продолжительности перегрузки. Подобные устройства (они бывают как механические, так и электронные) позволяют некоторое время выдавать очень большой ток, но всегда вовремя его отключают.

Встречаются и более «продвинутые» стартовые усилители, запасающие энергию генератора и выдающие ее при необходимости.

Последнее замечание к нашим примерам: соединительные провода тоже имеют сопротивление, а значит, они являются потребителями электроэнергии генератора. Об этом нельзя забывать при расчете мощности.