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影响柴油发电机组容量选择的因素 |
柴油发电机组的选择应考虑的因素主要有机械与电气性能、机组的用途、负荷的容量与变化范围、自动化功能等。由于柴油发电机组可用于常用、备用和应急等3种情况。因此不同用途对柴油发电机组的要求就有所区别。应根据不同用途选择负荷容量和负荷的变化范围，确定柴油发电组机的单机容量和备用柴油发电机组容量。
1.热交换器的使用
大部分柴油发电机组的冷却系统标配的是与发电机组一体式的散热水箱。这种冷却系统的优点是在不增加附属设备的情况下就能向负载供电。这种发电机组适合于缺少水源的地区，但整个发电机组外形尺寸相对较大，同时由于风扇的转动导致发电机组的噪声有所增加，而且风扇会造成部分动力损失。 若要克服散热水箱的缺点，可考虑选用热交换器。使用交换器冷却的发电机组，用热交换器取代水箱风扇，从而使噪声和外形尺寸大大减小，发电机组就可布置于狭小的机房内甚至居民住宅区内。但是这种发电机组要求室外有足够的地方安装外部循环水池或冷却塔来冷却柴油机，因此，相对增加了基础设施的成本。这种发电机组适用于民用住宅区商店和宾馆等人口绸密的地区供电。
2、 PMG永磁励磁系统的选用
PMG系列永磁交流同步发电机的电子自动调压系统AVR独立于发电机的机械系统，功率供给从副励磁机电枢绕组取得。在发电机负载和转速突变时，该系统不受发电机机械过渡过程的影响，将输出电压调整到额定值。因此，PMG系列永磁交流同步发电机的动态电压调整率远小于电励磁发电机，并有较好的动态稳定性。而常规励磁发电机AVR的功率输出受电枢绕组电压波形的影响，而负载性质特别是非线性负载，对电枢绕组电势波形的影响比较明显。另外，永磁发电机还有电磁干扰小、电机效率高、电机温升低等特点。它适用于下列场合。
（1）要求发电机供电质量高、瞬间电压波动小、输出电压波形好、畸变率低的场合，例如作为高精度电子仪器和设备的供电电源。
（2）对发电机所产生的电磁干扰有严格限制的场合，例如作为通信设备、雷达、高精度控制系统的供电电源。
（3）发电机的运行环境恶劣的场合，例如高温运行环境及发动机转速高，输出转矩脉振大的情况。
（4）对发电机节能有严格要求的场合，例如燃料供应困难和发动机功率受限制的场合。
3、容量的估算
发电机组容量的估算是十分重要也是比较复杂的问题，容量过小，无法带全部负载或者在启动大功率负载时导致突然停机；容量过大，投资及维护成本高，造成浪费。而且根据柴油机的特性，如果在小负荷下长期工作，将造成活塞环处和喷油嘴处积炭严重，汽缸磨损加剧等损坏发电机组的不良后果。 所以，在容量估算时需要考虑多方面的因素，包括使用环境、负载的类型和预留余量等方面。
4、使用环境
不同的工作环境会影响发电机组的输出功率，工作环境主要包括环境温度、海拔高度和相对湿度。当环境温度、海拔高度过高时，空气密度降低，发电机组运行时燃烧所需氧气供应量减少，发电机组的输出功率应做相应的下调，即选用的发电机组功率要比负载的功率绝对值高。一般柴油发电机组的标定功率由标准状态环境下满负载运行时测得，即进气温度25℃，海拔高度低于1 000m、相对湿度50%。当超过该标准时，标定功率就要有所折扣了，具体的折扣计算方法后面将有介绍。另外，现代电子喷油柴油机采用了电子喷油控制技术，通过安装在发电机上的电子控制单元对进气歧管的进气压力、燃油温度进行精确测量，以此控制每个喷油器的喷油正时和喷油量，使发电机组在非标准环境下有更低的功率下降， 即在相同的条件下，可获得更高的输出功率。
负载的类型不同类型的负载对发电机组容量的要求是有很大不同的。负载类型一般分为阻性、感性等线性负载与内含整流电路的非线性负载（又称整流性负载）。阻性负载如灯泡、电炉子、烤箱等，感性负载如空调、机床、水泵等，非线性负载如UPS、电子计算机设备等。其中阻性负载的特性是电阻保持不变，电流随电压按比例下降，带这种负载时发电机组的容量只要略大于负载功率就行了，而在带电感性负载和非线性负载时，容量就需重新计算了。
5、电感性负载对容量的影响
感性负载，容性负载，阻性负载都属于线性负载，其特性如下：
（1）施加在负载上的电压超前于负载电流的，属于感性负载；电流方向滞后于电压方向90°。用水来比方就是一个线圈，电子流过后有个惯性，像水流过的管子中有一个大波轮，水流时轮子也转，由于轮子有惯性，所以有稳定水流的作用。
（2）施加在负载上的电压滞后于负载电流的，属于容性负载；电流方向超前电压方向90°。用水来比方就相当于一个装电子的容器，像水桶，装一瓢水或舀掉一瓢水，水桶里水的高度不会有太大的变化。
（3）施加在负载上的电压与电流同相的，属于阻性负载；负载电流负载电压没有相位差。用水来比方就是阻碍电子流过的原件类的元件，像水流过一根很细的管子。
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柴油发电机组线性负载示意图 |
电感性负载如鼠笼式三相异步电动机的特性是启动时需要很大的电流且功率因数大大低于正常运转值。如果直接启动，一般电流值为正常运转时的5～7倍，这就要求发电机组容量足够大才能满足其启动要求。但是随之而来的问题是发电机组的功率选大了而正常运行时功率又远小于发电机组标定值，这显然是不经济的。
例如，发电机组带一台额定功率P=55kW，满载稳定运行时电压V=380V，功率因数Pf= 0.89， 效率h = 92%。启动电流值为额定时的5 倍的三相异步电动机时，额定电流值为：
I = P/( 3 ×V×Pf×η)=102A
若根据电流值选择发电机组，可确定选择：当额定电压为380V时，其最大输出电流值为126A的三相柴油发电机组。但是由于要满足电动机的启动电流，不得不选择最大输出电流值为532A 的发电机组。显然，发电机组功率变大了，而正常运行时的功率远小于标定功率，非常不经济。为了减小电动机启动时的影响，往往采用降压启动的方法，即在启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机转速接近稳定时再把电压恢复到正常值。一般有如下几种降压启动方法：
（1）星形—三角形
（U —△）启动；
（2）自耦降压启动；
（3）电抗降压启动；
（4）延边三角形启动。
其中， U —△启动法启动电流为直接启动时的1/3；自耦降压启动法备有抽头根据启动转矩的要求得到不同电压；电抗降压启动电流按其端电压的比例降低；延边三角形启动电流一般为直接启动时的1/2。具体的操作方法可由有关电工手册查得。
6、非线性负载对容量的影响
非线性负载如电子计算机等设备都有启动冲击电流、谐波反馈、电流突变等干扰，而且往往对发电机组电压降值有很高的要求。 由于柴油发电机组所送出的电源本身不但电压畸变度大，而且随着发电机组的额定输出功率容量的减小，其内阻增大的矛盾会显得更加突出。当带电阻性负载时，这种影响不易觉察。然而带像计算机和通信设备这种整流滤波型负载或UPS时，会影响负载的正常运行乃至影响使用寿命，所以出于安全考虑仍应把容量选得大一些。 在电压降的要求上，大容量发电机组带较小的负载产生的电压降较小，PMG比SHUNT小得多，当SHUNT无刷自励式发电机组带的是无输入滤波器的UPS时，往往要求容量为UPS容量的2～2.5倍。选择带高效输入滤波器的UPS或带PMG永磁式发电机组则容量匹配可以非常接近。 总之计算发电机组容量时应明确各个负载的性能，以便做出正确的选择。10．其他考虑因素
根据现有负载进行计算发电机组容量后，还要加入其他考虑因素，如是否有些负载可能发生过载的现象，今后是否有扩充负载的需要，建议根据实际需要适量加大发电机组的容量。 另外在经济条件许可的情况下，建议采用两台或多台发电机组，其中一些发电机组用于敏感的负载(如电子计算机系统和其他电子设备)，另一些发电机组用于不敏感的负载（如电阻性负载和电动机），以防止向电动机启动时造成发电机组电压波形畸变对敏感性负载的影响。
7、特殊用途发电机组的应用
目前，许多柴油发电机组的制造商都在大力开发特殊用途发电机组，以扩大柴油发电机组的应用范围，拓展用户的选择空间。如适合于特殊噪声要求场合的防噪音型发电机组；城市范围内的短距离应急供电的拖车发电机组；工程事故抢修供电的防噪音型拖车发电机组；适合于城市范围远距离移动应急供电的车载电站；适合放置大型发电机组，同时具防噪音作用的集装箱发电机组等。在选用发电机组时，可以根据不同的要求选购。
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