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影響柴油發電機組容量選擇的因素 |
柴油發電機組的選擇應考慮的因素主要有機械與電氣性能、機組的用途、負荷的容量與變化范圍、自動化功能等。由于柴油發電機組可用于常用、備用和應急等3種情況。因此不同用途對柴油發電機組的要求就有所區別。應根據不同用途選擇負荷容量和負荷的變化范圍，確定柴油發電組機的單機容量和備用柴油發電機組容量。
1.熱交換器的使用
大部分柴油發電機組的冷卻系統標配的是與發電機組一體式的散熱水箱。這種冷卻系統的優點是在不增加附屬設備的情況下就能向負載供電。這種發電機組適合于缺少水源的地區，但整個發電機組外形尺寸相對較大，同時由于風扇的轉動導致發電機組的噪聲有所增加，而且風扇會造成部分動力損失。 若要克服散熱水箱的缺點，可考慮選用熱交換器。使用交換器冷卻的發電機組，用熱交換器取代水箱風扇，從而使噪聲和外形尺寸大大減小，發電機組就可布置于狹小的機房內甚至居民住宅區內。但是這種發電機組要求室外有足夠的地方安裝外部循環水池或冷卻塔來冷卻柴油機，因此，相對增加了基礎設施的成本。這種發電機組適用于民用住宅區商店和賓館等人口綢密的地區供電。
2、 PMG永磁勵磁系統的選用
PMG系列永磁交流同步發電機的電子自動調壓系統AVR獨立于發電機的機械系統，功率供給從副勵磁機電樞繞組取得。在發電機負載和轉速突變時，該系統不受發電機機械過渡過程的影響，將輸出電壓調整到額定值。因此，PMG系列永磁交流同步發電機的動態電壓調整率遠小于電勵磁發電機，并有較好的動態穩定性。而常規勵磁發電機AVR的功率輸出受電樞繞組電壓波形的影響，而負載性質特別是非線性負載，對電樞繞組電勢波形的影響比較明顯。另外，永磁發電機還有電磁干擾小、電機效率高、電機溫升低等特點。它適用于下列場合。
（1）要求發電機供電質量高、瞬間電壓波動小、輸出電壓波形好、畸變率低的場合，例如作為高精度電子儀器和設備的供電電源。
（2）對發電機所產生的電磁干擾有嚴格限制的場合，例如作為通信設備、雷達、高精度控制系統的供電電源。
（3）發電機的運行環境惡劣的場合，例如高溫運行環境及發動機轉速高，輸出轉矩脈振大的情況。
（4）對發電機節能有嚴格要求的場合，例如燃料供應困難和發動機功率受限制的場合。
3、容量的估算
發電機組容量的估算是十分重要也是比較復雜的問題，容量過小，無法帶全部負載或者在啟動大功率負載時導致突然停機；容量過大，投資及維護成本高，造成浪費。而且根據柴油機的特性，如果在小負荷下長期工作，將造成活塞環處和噴油嘴處積炭嚴重，汽缸磨損加劇等損壞發電機組的不良后果。 所以，在容量估算時需要考慮多方面的因素，包括使用環境、負載的類型和預留余量等方面。
4、使用環境
不同的工作環境會影響發電機組的輸出功率，工作環境主要包括環境溫度、海拔高度和相對濕度。當環境溫度、海拔高度過高時，空氣密度降低，發電機組運行時燃燒所需氧氣供應量減少，發電機組的輸出功率應做相應的下調，即選用的發電機組功率要比負載的功率絕對值高。一般柴油發電機組的標定功率由標準狀態環境下滿負載運行時測得，即進氣溫度25℃，海拔高度低于1 000m、相對濕度50%。當超過該標準時，標定功率就要有所折扣了，具體的折扣計算方法后面將有介紹。另外，現代電子噴油柴油機采用了電子噴油控制技術，通過安裝在發電機上的電子控制單元對進氣歧管的進氣壓力、燃油溫度進行精確測量，以此控制每個噴油器的噴油正時和噴油量，使發電機組在非標準環境下有更低的功率下降， 即在相同的條件下，可獲得更高的輸出功率。
負載的類型不同類型的負載對發電機組容量的要求是有很大不同的。負載類型一般分為阻性、感性等線性負載與內含整流電路的非線性負載（又稱整流性負載）。阻性負載如燈泡、電爐子、烤箱等，感性負載如空調、機床、水泵等，非線性負載如UPS、電子計算機設備等。其中阻性負載的特性是電阻保持不變，電流隨電壓按比例下降，帶這種負載時發電機組的容量只要略大于負載功率就行了，而在帶電感性負載和非線性負載時，容量就需重新計算了。
5、電感性負載對容量的影響
感性負載，容性負載，阻性負載都屬于線性負載，其特性如下：
（1）施加在負載上的電壓超前于負載電流的，屬于感性負載；電流方向滯后于電壓方向90°。用水來比方就是一個線圈，電子流過后有個慣性，像水流過的管子中有一個大波輪，水流時輪子也轉，由于輪子有慣性，所以有穩定水流的作用。
（2）施加在負載上的電壓滯后于負載電流的，屬于容性負載；電流方向超前電壓方向90°。用水來比方就相當于一個裝電子的容器，像水桶，裝一瓢水或舀掉一瓢水，水桶里水的高度不會有太大的變化。
（3）施加在負載上的電壓與電流同相的，屬于阻性負載；負載電流負載電壓沒有相位差。用水來比方就是阻礙電子流過的原件類的元件，像水流過一根很細的管子。
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柴油發電機組線性負載示意圖 |
電感性負載如鼠籠式三相異步電動機的特性是啟動時需要很大的電流且功率因數大大低于正常運轉值。如果直接啟動，一般電流值為正常運轉時的5～7倍，這就要求發電機組容量足夠大才能滿足其啟動要求。但是隨之而來的問題是發電機組的功率選大了而正常運行時功率又遠小于發電機組標定值，這顯然是不經濟的。
例如，發電機組帶一臺額定功率P=55kW，滿載穩定運行時電壓V=380V，功率因數Pf= 0.89， 效率h = 92%。啟動電流值為額定時的5 倍的三相異步電動機時，額定電流值為：
I = P/( 3 ×V×Pf×η)=102A
若根據電流值選擇發電機組，可確定選擇：當額定電壓為380V時，其最大輸出電流值為126A的三相柴油發電機組。但是由于要滿足電動機的啟動電流，不得不選擇最大輸出電流值為532A 的發電機組。顯然，發電機組功率變大了，而正常運行時的功率遠小于標定功率，非常不經濟。為了減小電動機啟動時的影響，往往采用降壓啟動的方法，即在啟動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，待電動機轉速接近穩定時再把電壓恢復到正常值。一般有如下幾種降壓啟動方法：
（1）星形—三角形
（U —△）啟動；
（2）自耦降壓啟動；
（3）電抗降壓啟動；
（4）延邊三角形啟動。
其中， U —△啟動法啟動電流為直接啟動時的1/3；自耦降壓啟動法備有抽頭根據啟動轉矩的要求得到不同電壓；電抗降壓啟動電流按其端電壓的比例降低；延邊三角形啟動電流一般為直接啟動時的1/2。具體的操作方法可由有關電工手冊查得。
6、非線性負載對容量的影響
非線性負載如電子計算機等設備都有啟動沖擊電流、諧波反饋、電流突變等干擾，而且往往對發電機組電壓降值有很高的要求。 由于柴油發電機組所送出的電源本身不但電壓畸變度大，而且隨著發電機組的額定輸出功率容量的減小，其內阻增大的矛盾會顯得更加突出。當帶電阻性負載時，這種影響不易覺察。然而帶像計算機和通信設備這種整流濾波型負載或UPS時，會影響負載的正常運行乃至影響使用壽命，所以出于安全考慮仍應把容量選得大一些。 在電壓降的要求上，大容量發電機組帶較小的負載產生的電壓降較小，PMG比SHUNT小得多，當SHUNT無刷自勵式發電機組帶的是無輸入濾波器的UPS時，往往要求容量為UPS容量的2～2.5倍。選擇帶高效輸入濾波器的UPS或帶PMG永磁式發電機組則容量匹配可以非常接近。 總之計算發電機組容量時應明確各個負載的性能，以便做出正確的選擇。10．其他考慮因素
根據現有負載進行計算發電機組容量后，還要加入其他考慮因素，如是否有些負載可能發生過載的現象，今后是否有擴充負載的需要，建議根據實際需要適量加大發電機組的容量。 另外在經濟條件許可的情況下，建議采用兩臺或多臺發電機組，其中一些發電機組用于敏感的負載(如電子計算機系統和其他電子設備)，另一些發電機組用于不敏感的負載（如電阻性負載和電動機），以防止向電動機啟動時造成發電機組電壓波形畸變對敏感性負載的影響。
7、特殊用途發電機組的應用
目前，許多柴油發電機組的制造商都在大力開發特殊用途發電機組，以擴大柴油發電機組的應用范圍，拓展用戶的選擇空間。如適合于特殊噪聲要求場合的防噪音型發電機組；城市范圍內的短距離應急供電的拖車發電機組；工程事故搶修供電的防噪音型拖車發電機組；適合于城市范圍遠距離移動應急供電的車載電站；適合放置大型發電機組，同時具防噪音作用的集裝箱發電機組等。在選用發電機組時，可以根據不同的要求選購。
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