カミンズ製ディーゼル発電機セット: 適切な出力を選択する方法

メキシコ北部の食品加工工場は、2024 年 3 月にカミンズ社のディーゼル エンジンを搭載した 150 kVA 発電機セットを設置しました。試運転中、エンジニアは 75 kW 冷凍コンプレッサーのスイッチを入れました。電圧が公称値の 80% を下回って低下し、コントローラーが電圧不足でトリップしました。サイジングの研究では、実行中の kW 値のみが合計され、ロックされたローター電流は無視されていました。カミンズ製パワーセットに適切な出力を選択するには、負荷プロファイル、ISO 8528-1 定格、始動電流チェック、およびサイトのディレーティングが必要です。

発電機セットの定格電力が実際に何を意味するのかを知る

ISO 8528-1 は、発電機セットの 3 つの異なる出力定格 (スタンバイ、プライム、連続) を定義しており、この定格によって、発電機セットが損傷することなく年間何時間、どのような負荷率で稼働できるかが決まります。間違った定格を選択すると、エンジンが早期に故障したり、不必要な資本コストが発生したりする可能性があります。セットの銘板の「電力」は単一の数字ではありません。同じ物理ユニットの定格は 220 kVA スタンバイおよび 200 kVA プライムです。

Yangzhou Aiweite Electromechanical Co., Ltd. は、2008 年に操業し、1 kVA ～ 2,500 kVA をカバーする発電機セットのメーカーであり、カミンズ製発電セットを同じ ISO 8528-1 フレームワークに基づいて評価しています。

計算する前に完全な負荷プロファイルを構築する

有効な電力出力の計算は、接続されているすべてのデバイスを実行中 kVA、開始 kVA、デューティ サイクルとしてリストする負荷プロファイルから始まります。銘板の kW を合計するだけでは、過渡電圧の動作を予測することはできません。プロファイルは、セットが発生する可能性のある最大の同時起動に耐えられるように、平均的な日ではなく最悪の動作ケースをカバーする必要があります。

プロファイルは 5 つの手順で作成します。

1. すべての負荷をその銘板 kW とともに目録化する
2. 各デバイスの動作力率を使用して kW から kVA に変換します
3. すべてのモーターの始動電流を特定する
4. 断続的な負荷のデューティ サイクルを定義する
5. 一度に切り替えられる最大の単一負荷ステップを特定する

モーター負荷が計算の大半を占めます。 NEMA MG-1 では、設計 B 誘導モータがアクロスザライン始動時に 6 ～ 7.5 倍の全負荷電流を消費することが指定されているため、負荷プロファイルでは抵抗負荷とは別にモータ データを取得する必要があります。

申請が対象となる場合 工場、インフラプロジェクト、非常用電源 、プロファイルは、サイトが生成できるすべてのデューティ サイクルに対して検証される必要があります。

始動電流を含めたkVAの計算

最小設定定格は、NFPA 110 過渡電圧ディップ制限の 20% に対してチェックされ、すべての負荷の動作 kVA に最大のモーターの始動 kVA と動作 kVA の差を加えたものに等しくなります。

三相運転 kVA は、kW を力率で割ったものです。三相始動 kVA は、ロックローター電流×線間電圧×1.732 を 1,000 で割ったものです。

例: 包装ラインには、力率 0.85、つまり 71kVA で動作する 60 kW の接続機械と、直接オンライン始動を備えた 45 kW エアコンプレッサー 1 台があります。コンプレッサーは、全負荷電流の 6.3 倍で、動作中に 53 kVA、始動中に 334kVA を消費します。計算は、71 (334 - 53) = 352kVA となります。 350kVA セットにはマージンがないため、次の標準定格である 400 kVA セットを選択するのが正しい選択です。

開始乗数を減らしてセットを縮小します

スターデルタスタータは始動電流を全負荷電流の 2.5 ～ 3.5 倍に制限します。ソフトスターターは 3.0 ～ 4.5 倍生成します。可変周波数ドライブでは 1.0 ～ 1.5 倍の出力が得られます。 45 kW コンプレッサーの場合、ソフトスターターは必要な設定定格を 352 kVA から約 230 kVA に削減し、約 35% 削減します。

100 kVA ～ 400 kVA の間で計算された要件に対して、この製品範囲は、将来の負荷増加に備えて 10 ～ 15% の予備を備えた 100 ～ 400 kVA 帯域のユニバーサル セットを構成します。

ミッドレンジ電力用の 100 ～ 400 kVA ユニバーサル ディーゼル発電機セット この中出力シリーズは、予備容量で計算上の 100 ～ 400 kVA 帯域をカバーしますが、高地および高温では出力をディレーティングする必要があります。仕様をチェックして、修正された kVA がサイトの条件を満たしていることを確認してください。 製品を見る→

高度と温度に対するディレーティングを適用する

メーカーの参照サイトより上では、一般に高度 1,000 m、周囲温度 40 ℃の場合、ターボチャージャ付きディーゼル発電機セットは、高度が 300 m 上がるごとに定格出力の約 3% が失われ、温度が 5 ℃上がるごとに約 2% ずつ失われます。標高 1,600 m、摂氏 45 度に設置された 350 kVA セットは、定格出力の約 92%、つまり 322kVA しか供給できません。

ディレーティング要件については、補正された kVA を標準パワーバンドに一致させ、エンジンとオルタネーターのペアをメーカーのデータシートと照合して確認します。 Yangzhou Aiweite は、カミンズ製電力線を 10 kVA ～ 2,500 kVA の 4 つの帯域に配置しているため、ディレーティング値を次に高い標準セットに合わせることができます。

複数のパワーバンドを備えたカミンズ駆動のディーゼル発電機セット 必要な kVA をディレーティングした後、このカミンズ製パワーラインは 4 つのバンドで 10 ～ 2,500 kVA の標準セットを提供しており、補正された出力に一致する次に高いユニットを簡単に選択できます。 製品を見る→

負荷受け入れシーケンスを計画する

荷重は 1 つのブロックではなく、制御されたステップで適用する必要があります。電圧と周波数が安定した後、最大のモーターを最初に起動することで、過渡電圧の低下が NFPA 110 制限の 20% 未満に抑えられます。

1. セットを無負荷で開始し、ガバナと自動電圧調整器が安定するまで 10 ～ 15 秒待ちます。
2. まず最大のモーターのコンタクターを閉じてから、より小さな負荷を追加します。
3. 次のステップに進む前に、電圧と周波数が回復するまで 5 ～ 10 秒かかります。
4. 残りの負荷を kVA の降順にステップインします。

構造タイプを設置場所に合わせてください

エンクロージャのタイプ (オープンスキッド、サイレントキャノピー、コンテナ、またはトレーラー) によって必要な kVA 定格は変わりませんが、コンパクトな音響エンクロージャではコンポーネントの温度が上昇し、同じ周囲条件で長期的な出力が 2% ～ 3% 低下する可能性があります。ディレーティングは小さいですが、パワーバンドの上部では重要です。

静音タイプのセットは、病院や都市部の工業団地などの騒音に敏感な現場に適しています。オープンタイプのセットは専用の機械室に属します。コンテナタイプのセットは、耐候性のモジュール式屋外電源を提供します。トレーラー タイプのセットは、レンタル車両や移動プロジェクトに役立ちます。の 開放型と静音型の構造の違い メンテナンスアクセス、冷却流量、筐体騒音などに影響しますので、kVAクラスを確認の上、構造を選定してください。

騒音に敏感な現場向けの静音型ディーゼル発電機セット 病院、都市公園、またはその他の騒音に敏感な場所には、これらの密閉型低騒音発電機が適切な構造です。騒音を都市の範囲内に保ちながら、防塵性と耐候性を備えた動作を実現します。 製品を見る→

現場での失敗を引き起こすよくあるサイジングの間違い

5 つのサイズ設定エラーは、発電機の早期故障や迷惑なトリップにつながります。上記の計算方法はそれらすべてを防ぎます。

• 最大モータの始動電流チェックは行わず、動作 kW のみからサイジングします。
• 力率を適用せずに kW と kVA の数値を混合します。
• 年間 500 時間を超えるアプリケーションにスタンバイ定格を使用します。
• 高地または暑い気候では、高度と温度のディレーティングを省略します。
• 容量の予備を残さない。計算された最小値よりも 10% ～ 15% 高い値が実用的な下限です。

調達中に生じるサイジングに関する質問

発電機のサイジングにおける kW と kVA の違いは何ですか?

kW は負荷によって消費される実際の電力を測定します。 kVA は皮相電力を測定します。オルタネーターの定格は kVA、ディーゼル エンジンの定格は kW です。力率 0.8 では、200 kVA セットは 160 kW の実電力を供給するため、同じ力率で 200 kW の負荷には 250 kVA セットが必要です。

カミンズ製パワーセットの定格電力はどれくらい継続的に使用できますか?

ISO 8528-1 では、プライム定格セットは年間無制限の時間数で動作しますが、基本負荷はプライム定格の 70% 以下に抑える必要があります。連続定格セットは、定格の 70% ～ 100% の一定負荷向けに設計されています。待機定格セットの動作時間は年間 500 時間を超えてはなりません。

ソフトスターターは必要なジェネレーターのサイズを削減しますか?

はい。ソフトスターターはモーター始動電流を全負荷電流の 3.0～4.5 倍に制限しますが、直接オンライン始動の場合は 6.0～7.5 倍です。 45 kW コンプレッサーの例では、必要な設定定格は 352 kVA から約 230 kVA に低下し、約 35% 減少します。これにより、選択の対象はより小さなパワー バンドに移動します。

サイジングではどのような電圧降下制限を目標にする必要がありますか?

NFPA 110 は、定格負荷が 1 ステップで適用された場合の非常用電源システムの電圧降下制限を 20% に設定します。データセンターの仕様では 15% が必要な場合が多いため、オルタネータのサイズを確定する前にプロジェクトの仕様を確認する必要があります。