راهنمای جامع محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور

در دنیای امروز که وابستگی به انرژی برق نقشی حیاتی در فعالیت‌های صنعتی، تجاری و حتی مصارف خانگی پیدا کرده،انتخاب ظرفیت دیزل ژنراتور به یک دغدغه اساسی تبدیل شده است. محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور مسئله‌ای مهم و حساس است که می‌تواند بر بازدهی، کم کردن هزینه‌ها و حتی بیشتر شدن طول عمر دستگاه تاثیرگذار باشد.در این مقاله ، شما را گام به گام با اصول، نحوه محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور آشنا می‌کنیم.

اهمیت انتخاب توان مناسب دیزل ژنراتور

وقتی می‌خواهید برای پروژه یا محل کارتان دیزل ژنراتور بخرید، باید دقت کنید توان آن دقیقا با نیاز شما هماهنگ باشد. اگر دستگاهی انتخاب کنید که توانش خیلی بیشتر از مصرف واقعی باشد، حتما پول اضافه خرج کرده‌اید و دستگاه هم بیشتر وقت‌ها بی‌دلیل با بار کم کار می‌کند.
این کار فقط مصرف سوخت را بالا می‌برد، و باعث فرسودگی زودتر قطعات هم می‌شود. از طرف دیگر، اگر ژنراتور کوچک‌تر از نیازتان باشد، مجبور می‌شود همیشه با فشار زیاد کار کند. این یعنی احتمال خرابی و کاهش عمرش زیاد می‌شود و حتی ممکن است درست وقتی بیشترین نیاز را دارید از کار بیفتد. انتخاب درست، یعنی توان دقیق و به‌اندازه، بهترین راه برای صرفه‌جویی و اطمینان از کارکرد مطمئن دستگاه است.

تفاوت کیلووات (kW) و کاوا (kVA) چیست؟

قبل از بررسی به روش‌های محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور باید تفاوت دو واحد اصلی را بشناسیم:
کیلووات (kW): نشان دهنده توان واقعی (Real Power) می باشد که باعث روشن شدن تجهیزات می باشد.
کیلو ولت آمپر (kVA): نمایانگر توان ظاهری (Apparent Power) است که از حاصل‌ضرب ولتاژ و جریان به دست می‌آید، بدون دخالت ضریب توان (PF).
ضریب توان (Power Factor) که معمولاً بین ۰.۸ (۸۰٪) تا ۱ متغیر است، نشان‌دهنده میزان اثربخشی توان ظاهری برای تبدیل به توان واقعی می‌باشد.

یکی از مهمترین نکات در محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور، تفاوت kW وkVA است. در بارهای کاملاً مقاومتی ، ضریب توان برابر با یک است و پس kW وkVA یکی هستند. اما در اکثر کاربردها که تجهیزات القایی (مانند موتور و پمپ) استفاده می‌شوند، به خاطر اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ، ضریب توان کمتر از یک (معمولاً ۰.۸) خواهد بود.
فرمول ارتباط این دو:
kW = kVA × PF
kVA = kW / PF
در ایران و اکثر کشورهای دیگر، توان نامی دیزل ژنراتور معمولاً به صورت kVA درج می‌شود و برای محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور لازم است این قضیه را دقیق در نظر بگیرید.

 

عکس

 

عوامل مؤثر در تعیین و محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور

هنگام محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور، تنها جمع زدن توان مصرفی دستگاه‌ها کافی نیست. عوامل زیر باید حتماً وارد محاسبه شوند:
نوع بار مصرفی
بار مقاومتی: مانند لامپ، المنت، هیتر
بار القایی: مثل موتور، پمپ، کولر، یخچال
بارهای القایی علاوه بر توان نامی، در هنگام راه‌اندازی، چند برابر زمان بهره‌برداری جریان می‌کشند.
ضریب قدرت (Power Factor)
در محاسبات باید ضریب قدرت ۰.۸ را پایه فرض کنید مگر آنکه داده دیگری موجود باشد.
ضریب همزمانی (Diversity Factor)
آیا همه دستگاه‌ها همزمان روشن می‌شوند؟ اگر نه، مجموع نهایی را در یک ضریب کمتر از یک (معمولاً بین ۰.۶ تا ۰.۹) ضرب کنید.
تاثیر دما و ارتفاع از سطح دریا
دمای بالاتر و ارتفاع بیشتر از ۱۰۰۰ متر می‌تواند توان خروجی دیزل ژنراتور را کاهش دهند. برای دقت در محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور باید به ازای هر ۳۰۰ متر افزایش ارتفاع، بین ۳ تا ۴٪ ظرفیت نامی کاهش یابد یا معادل آن به ظرفیت مورد نیاز افزوده شود.
ضریب اطمینان (Safety Factor)
برای جلوگیری از کارکرد ۱۰۰٪ دائم ژنراتور، ظرفیت نهایی را در ضریبی معمولاً بین ۱.۲۵ تا ۱.۵ ضرب کنید. این کار از آسیب زودهنگام تجهیز جلوگیری می‌کند.

نحوه محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور

اگر قصد خرید یا استفاده از دیزل ژنراتور دارید، اولین چیزی که باید حساب و کتابش را داشته باشید، انتخاب ظرفیت دیزل ژنراتور است. چرا؟ چون اگر دستگاهی را انتخاب کنید که از نیاز مصرفی شما کمتر باشد، نه تنها دائم با قطعی برق مواجه خواهید شد، بلکه ممکن است دستگاه آسیب ببیند. برعکس، اگر ژنراتور خیلی بزرگ‌تر از نیازتان باشد، فقط پول اضافی خرج کرده‌اید. پس راه درست این است که یک‌بار برای همیشه، ظرفیت مورد نیازتان را دقیق محاسبه کنید.
قدم اول: لیست کردن وسایل برقی
قبل از هر کاری، همه وسایلی که قرار است با برق ژنراتور کار کنند را یادداشت کنید. مثلاً ممکن است بخواهید این وسایل را روشن نگه دارید:
۱۰ عدد لامپ ۵۰ وات
۲ عدد کامپیوتر ۲۵۰ وات
۱ یخچال ۴۲۰ وات
۱ جاروبرقی ۲۰۰ وات
۱ تلویزیون ۱۲۰ وات
۱ کولر ۹۰۰۰ وات
۳ شارژر موبایل ۱۰ وات
حالا برای هر دستگاه، توان مصرفی را ضربدر تعدادش کنید و جمع کل را حساب کنید.
مثال بالا جمعاً ۱۰۷۷۰ وات برق مصرفی نیاز دارد.

 

عکس

قدم دوم: تبدیل وات به کیلووات
چون معمولاً توان دیزل ژنراتورها را با کیلووات (kW) یا کاوا (kVA) مشخص می‌کنند، باید عدد وات را تقسیم‌بر ۱۰۰۰ کنیم.
10770 وات ÷ 1000 = 10.77 کیلووات
قدم سوم: تبدیل کیلووات به کاوا (KVA)
حالا باید بدانید که ژنراتورها همیشه تمام انرژی سوخت را به برق تبدیل نمی‌کنند. برای همین از ضریبی به اسم ضریب توان یا PF (Power Factor) استفاده می‌شود. در بیشتر ژنراتورها PF برابر با ۰.۸ است. پس:
KVA = KW ÷ PF
KVA = 10.77 ÷ 0.8 = 13.46 کاوا
یعنی برای این مقدار مصرف، باید ژنراتوری تهیه کنید که حداقل ۱۳.۵ KVA ظرفیت داشته باشد.
نکته: در برق تک‌فاز یا سه‌فاز چطور محاسبه کنیم؟
اگر ژنراتور برای برق سه‌فاز باشد، باید برای به‌دست آوردن جریان (آمپر) هر کاوا را در عدد 1.45 ضرب کنید:
1 KVA = 1.45 آمپر در برق سه‌فاز
و اگر ژنراتور تک‌فاز است:
1 KW = 4.54 آمپر در برق تک‌فاز
برای نمونه، ژنراتوری که 10KW تولید می‌کند، در حالت تک‌فاز حدود ۴۵ آمپر خروجی می‌دهد.

تاثیر ارتفاع از سطح دریا در ظرفیت دیزل ژنراتور
شاید عجیب به نظر برسد، ولی ارتفاع محل نصب ژنراتور از سطح دریا هم روی ظرفیت تاثیر دارد. در ارتفاعات، چگالی هوا کمتر می‌شود و احتراق موتور ضعیف‌تر می‌شود. برای همین توصیه می‌شود که:
اگر محل شما ۱۰۰۰ متر بالاتر از سطح دریاست، حدود ۱۰٪ به ظرفیت ژنراتور اضافه کنید.
مثلاً اگر نیاز به ژنراتور ۵۰ کاوا دارید، مدل ۵۵ کاوا انتخاب هوشمندانه‌تری است.هیچ‌وقت ژنراتور قرار نیست دائم با ۱۰۰٪ توان خودش کار کند. اگر این کار را بکنید، عمر موتور کم می‌شود و احتمال خرابی بالا می‌رود. بهترین حالت این است که حدود ۲۰٪ ظرفیت اضافه‌تر در نظر بگیرید تا دستگاه همیشه در شرایط ایده‌آل کار کند.

 

 

فرمول محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور

در زمان انتخاب یا خرید دیزل ژنراتور، یکی از مراحل مهم، محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور است. اگر این محاسبه درست انجام نشود، ممکن است دستگاهی تهیه کنید که یا جوابگوی نیازتان نباشد یا بیش از حد ظرفیت داشته باشد و هزینه اضافی روی دست‌تان بگذارد.
برای شروع، باید بدانید که ما با سه مفهوم اصلی سروکار داریم:
توان واقعی (KW)
توان ظاهری (KVA)
ضریب توان (PF)
به طور ساده، توان ظاهری از تقسیم توان واقعی بر ضریب توان به‌دست می‌آید. فرمولش این‌طور است:
توان ظاهری (KVA) = توان واقعی (KW) ÷ ضریب توان (PF)
اگر در بارهای القایی مثل موتور یا پمپ از دیزل ژنراتور استفاده می‌کنید، ضریب توان معمولاً 0.8 است. ولی در بارهای مقاومتی مثل هیتر یا روشنایی ساده، PF معمولاً برابر با 1 در نظر گرفته می‌شود.
بعد از آن، باید ضریب همزمانی را وارد کار کنید. همه‌ی تجهیزات به‌صورت هم‌زمان کار نمی‌کنند، پس ضریب همزمانی مشخص می‌کند چند درصد از کل بار هم‌زمان فعال است. فرمول:
توان نهایی = توان ظاهری × ضریب همزمانی
و برای اطمینان بیشتر و جلوگیری از خاموشی ناگهانی، ضریب اطمینان را هم لحاظ می‌کنیم. معمولاً بین 1.1 تا 1.25 در نظر گرفته می‌شود.
ظرفیت نهایی ژنراتور = توان نهایی × ضریب اطمینان
با محاسبه درست این مقادیر، می‌توانید ظرفیت مناسب ژنراتور را مشخص کنید؛ بدون هزینه‌ی اضافی یا ریسک کمبود توان.
اگر هنوز درباره‌ی محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور مطمئن نیستید، بهتر است از یک متخصص مشورت بگیرید تا بر اساس مصرف واقعی شما، بهترین انتخاب انجام شود.

محاسبه اندازه گیری توان دیزل ژنراتور

انتخاب درست دیزل ژنراتور، یکی از مهم‌ترین مراحل در راه‌اندازی هر سیستم برق اضطراری یا صنعتی است. اگر ظرفیت ژنراتور را کمتر از مقدار مورد نیاز در نظر بگیرید، دستگاه‌ها به درستی کار نخواهند کرد.
اگر هم بیش از حد بزرگ انتخاب شود، هم هزینه‌ی خرید بالاتر می‌رود و هم مصرف سوخت و نگهداری افزایش پیدا می‌کند. بنابراین باید دقیق محاسبه کرد که دیزل ژنراتور با چه توانی نیاز داریم.

 

 

توان نامی ژنراتور چیست؟
روی تمام دیزل ژنراتورها، یک برچسب مشخصات فنی نصب شده است که اطلاعات مهمی مثل توان نامی (Rated Power) را نشان می‌دهد. توان نامی همان میزان توانی است که ژنراتور می‌تواند به‌طور پیوسته و بدون مشکل، تولید کند. این عدد معمولاً به واحد کیلووات (kW) نوشته می‌شود.

ضریب قدرت یا Power Factor چیست؟
در سیستم‌های الکتریکی، همیشه بین توان واقعی (توانی که مصرف‌کننده استفاده می‌کند) و توان ظاهری (کل توانی که از ژنراتور گرفته می‌شود) تفاوتی وجود دارد. این اختلاف را ضریب قدرت (Power Factor) تعیین می‌کند. به زبان ساده، ضریب قدرت نسبت توان واقعی به توان ظاهری است و معمولاً عددی بین 0.7 تا 1 است. در بیشتر ژنراتورها، این عدد برابر با 0.8 در نظر گرفته می‌شود مگر اینکه به‌صورت خاص تنظیم شده باشد.

آشنایی با ضرایب مهم در محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور

 

 

ضریب	توضیحات	مقدار معمول
ضریب توان (Power Factor)	نسبت توان واقعی به توان ظاهری، معمولاً 0.8 برای بارهای القایی	0.8
ضریب همزمانی (Diversity Factor)	برای کاهش مجموع بار نامی زمانی که همه تجهیزات همزمان روشن نیستند	0.7–0.9
ضریب دما (Temperature Factor)	برای اصلاح توان ژنراتور در دماهای بالاتر	تابعی از دما
ضریب ارتفاع (Altitude Factor)	توان ژنراتور با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد، معمولاً ۳–۴٪ به ازای هر ۳۰۰ متر	تابعی از ارتفاع
ضریب راه‌اندازی موتور (Starting Factor)	جریان راه‌اندازی موتورهای القایی باعث افزایش موقت نیاز ژنراتور می‌شود	راه‌اندازی ستاره-مثلث: 1.7 راه‌اندازی مستقیم: 2.5 راه‌اندازی با سافت استارتر: 1
ضریب اطمینان (Safety Factor)	برای جلوگیری از کارکرد دائم ژنراتور با ۱۰۰٪ توان، معمولاً بین 1.25 تا 1.5 در نظر گرفته می‌شود	1.25–1.5

 

 

در زمان انتخاب و محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور، فقط دانستن توان مصرفی تجهیزات کافی نیست. عوامل محیطی و نحوه راه‌اندازی بارها می‌تواند تأثیر زیادی بر عملکرد ژنراتور بگذارد. به همین دلیل، استفاده از ضرایب اصلاحی یا همان ضریب‌های محیطی و فنی در محاسبات، نقش بسیار مهمی دارد. در ادامه با مهم‌ترین این ضرایب آشنا می‌شوید.
۱. ضریب دما تاثیر گرما بر ظرفیت ژنراتور
یکی از اصلی‌ترین مواردی که در محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور باید در نظر گرفته شود، دمای محیط است. وقتی دما بالا می‌رود، هوا رقیق‌تر شده و عملکرد موتور کاهش می‌یابد. برای جبران این موضوع، یک ضریب به‌نام ضریب دما (Kt) وارد فرمول می‌شود.
فرمول این ضریب معمولاً به شکل زیر نوشته می‌شود:
K= 1 – (Ta – 25) × 0.01t
که در آن:
Ta: دمای محیط بر حسب سانتی‌گراد است.
به‌عنوان مثال، اگر دمای محیط برابر ۳۰ درجه باشد، ضریب دما برابر خواهد بود با:
Kt = 1 – (30 – 25) × 0.01 = 0.95
یعنی در این شرایط، توان ژنراتور باید ۵ درصد بیشتر در نظر گرفته شود تا افت عملکرد جبران شود.
۲. ضریب ارتفاع
ژنراتورها معمولاً در شرایط آزمایشگاهی و در ارتفاع صفر از سطح دریا تست می‌شوند. اما در عمل، بسیاری از پروژه‌ها در ارتفاعات بالا قرار دارند. در ارتفاع بالا، غلظت هوا کاهش یافته و بازده موتور کم می‌شود. برای جبران این افت، از ضریب ارتفاع (Kh) استفاده می‌شود.

 

فرمول آن به شکل زیر است:
Kh = 1 – ((Ha – 1000) / 10000)
که در آن:
Ha: ارتفاع محل نصب از سطح دریا بر حسب متر است.
برای مثال، اگر محل نصب در ارتفاع ۲۵۰۰ متری قرار داشته باشد، داریم:
Kh = 1 – ((2500 – 1000) / 10000) = 0.85
یعنی باید توان مورد نظر را با توجه به این ضریب افزایش داد تا ژنراتور در شرایط واقعی کم نیاورد.
۳. ضریب راه‌اندازی
در هنگام روشن کردن موتورهای الکتریکی، جریان زیادی برای شروع به کار نیاز است. این جریان اولیه چند برابر جریان عادی دستگاه است. به همین دلیل در محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور، باید ضریب راه‌اندازی در نظر گرفته شود.
بسته به نوع راه‌اندازی موتور، این ضریب فرق می‌کند:
راه‌اندازی ستاره-مثلث: ضریب 1.7
راه‌اندازی مستقیم (Direct On Line): ضریب 2.5
راه‌اندازی با سافت استارتر یا اینورتر: ضریب 1
مثلاً اگر موتوری با توان 10 کیلووات با روش مستقیم روشن شود، باید ظرفیت ژنراتور برای 25 کیلو وات در لحظه استارت در نظر گرفته شود.
۴. ضریب رزرو
ژنراتورهایی که به‌صورت دائم کار طراحی شده‌اند، نباید با حداکثر ظرفیت خود کار کنند. این کار باعث فشار زیاد بر موتور و کاهش عمر مفید آن می‌شود. به همین دلیل، در این شرایط باید از ضریب رزرو (Safety Factor) استفاده کرد.
به‌طور معمول این ضریب 1.25 در نظر گرفته می‌شود. یعنی پس از انجام تمام محاسبات، توان نهایی دیزل ژنراتور باید در عدد 1.25 ضرب شود تا یک حاشیه امن برای کارکرد دستگاه در شرایط اضطراری و تغییرات ناگهانی بار در نظر گرفته شود.
البته این عدد ممکن است بسته به نظر سازنده دستگاه یا شرایط پروژه کمی متفاوت باشد.

کلام پایانی
انتخاب ظرفیت دیزل ژنراتور، چیزی فراتر از یک محاسبه ساده است. این کار مستقیماً بر عملکرد، طول عمر و هزینه‌های شما تاثیر می‌گذارد. اگر ظرفیت را درست انتخاب کنید، هم از خاموشی و اختلال جلوگیری می‌شود و هم هزینه‌های اضافی کاهش پیدا می‌کند. استفاده از تجربه کارشناسان و رعایت اصول استاندارد، باعث می‌شود دستگاهی تهیه کنید که دقیقاً با نیازتان هماهنگ باشد.
اگر هنوز در انتخاب یا محاسبه ظرفیت دیزل ژنراتور تردید دارید، کافی است با ما در ارتباط باشید تا بهترین گزینه را برای شرایط خاص شما پیشنهاد دهیم.