Generator correct dimensioneren: draagbaar, backup en standby voor huis & bedrijf

Hoe de juiste generatorgrootte te berekenen voor huishoudelijke en commerciële toepassingen?

Een generator is een geschikte alternatief om elektrische energie te leveren waar en wanneer je het nodig hebt bij stroomuitval, noodstroomonderbreking, blackouts, bouwterreinen, kampen, outdoor en RV (recreatieve voertuigen) toepassingen.

Een generator kan via een ATS (automatische overlaadschakelaar) aan het hoofddistributieboard gekoppeld worden. Dit doe je met een bouwvergunning en hulp van een gekwalificeerde, erkende electricien. Er zijn generators voor kleine, middelgrote en grote porties; het type (draagbaar, backup, standby voor huis of commercieel) hangt af van de belastingseisen en toepassing.

In dit artikel tonen we hoe de juiste generatorgrootte te bepalen voor huishoudelijke toepassingen in verschillende scenario's: heel of geselecteerde circuits, belastingtypes, etc.

Gerelateerd: Hoe een draagbare generator aan te sluiten op de huishoudelijke voeding – 4 methoden

Hoe groot moet een draagbare generator zijn voor huishoudelijke toepassingen?

Over het algemeen wordt een draagbare generator gekozen voor kleine en geselecteerde belastingspunten in een huis. Of je nu geselecteerde circuits of alle lasten op het hoofdbord kiest, je moet de vermogenswaarden (wattage) van alle apparaten optellen om de geschatte generatorgrootte in kW te krijgen.

Houd er rekening mee dat de meeste huishoudelijke apparaten (algemene verlichting) ohmsche lasten zijn; je mag de exacte waarde optellen. Bij hoge inductieve lasten (compressoren, elektrische fornuizen, airconditioners) is de startstroom en startvermogen groter dan de draaiende stroom en vermogen. Dit lossen we op in het volgende voorbeeld.

Let op: alternatoren en generators worden altijd in kVA (kilovoltampere) gegeven, maar in onze voorbeelden drukken we de rating uit in kW (kilowatt) omdat we aan de lastkant kijken waar de meeste huishoudelijke apparaten in watt zijn aangegeven.

Om de vermogenswaarde van een apparaat te weten: kijk op het typlaatje. Indien niet beschikbaar: vermenigvuldig spanning met stroom. Bijv. een 120 V, 0,8 A ventilator = 96 W (120 V × 0,8 A = 96 W).

Kortom, formule voor vermogen:

P = V × I

Waarbij: P = Vermogen in Watt, V = Spanning in Volt, I = Stroom in Ampere.

In eenvoudige woorden: Watt = Volt × Ampere.

VA of W is de basiseenheid. Voor hogere waarden gebruiken we k (kilo): 1000 W = 1 kW. Je kunt W van A en vice versa berekenen met een Watts-naar-Amps en Amps-naar-Watts calculator.

Dimensionering van een draagbare generator

Laten we een uitgerekend voorbeeld bekijken.

Voorbeeld:

Wat is de geschikte grootte draagbare generator voor de volgende huishoudelijke apparaten?

Kleine last

• 4 ventilatoren van 80 W = 320 W
• 4 LED lampen van 25 W = 100 W
• 2 LCD TV's van 120 W = 240 W
• 1 Laptop 110 W = 110 W
• 2 Telefoonladers van 25 W = 50 W
• Vaatwas: 120 V × 8 A = 1200 VA = 0,96 kW
• Afvalverwijderaar: 120 V × 6 A = 960 VA = 0,72 kW
• Overige kleine apparaten = 1,5 kW

Totaal kleine last = 320 + 100 + 240 + 110 + 50 + 960 + 720 + 1500 = 4 kW

Grote last

• Airconditioner: 240 V × 15 A = 3,6 kW
• Elektrisch fornuis: 240 V × 25 A = 6 kW
• Elektrische verwarming: 240 V × 30 A = 7,2 kW
• Wasdroger: 240 V × 10 A = 2,4 kW
• 1 PK (746 W) Luchtcompressor (L-type motor) = 120 V × 5 A × 6* = 3,6 kW
• Cirkelzaag (G-type universele motor) = 120 V × 5 A × 3* = 1,8 kW

De factoren ×6 en ×3 komen door de hoge startstromen van deze motortypen; ze draaien soepel met normale stroom zodra ze draaisnelheid bereiken.

Daarnaast moeten we de belastingsfactor (demand factor) in aanmerking nemen: niet alle apparaten draaien tegelijkertijd. Bijv. verwarming en airconditioner niet samen. We tellen dan de hoogst gewaardeerde (verwarming 7,2 kW > airco 6 kW). (NEC® Art. 220.82(C)). De toelaatbare belastingsfactor voor 7,2 kW verwarming is 5,76 kW (NEC Tabel 220.55). Elektrisch fornuis valt buiten beschouwing (korte draaitijd).

Belastingsfactor voor grote last

• Elektrisch fornuis: = 3,6 kW
• Elektrische verwarming: = 5,76 kW (na belastingsfactor op 7,2 kW)
• Wasdroger: = 2,4 kW
• 1 PK Luchtcompressor (L-type) = 3,6 kW
• Cirkelzaag (G-type) = 1,8 kW

Totaal grote last na belastingsfactor = 3,6 + 5,76 + 2,4 + 3,6 + 1,8 = 17,16 kW

Ook voor kleine last geldt: niet alles tegelijk. Volgens NEC Tabel 220.42: eerste 3 kVA/kW op 100%, resterende last op 35% belastingsfactor.

Belastingsfactor voor kleine last

Totaal kleine last = 4 kW

• Eerste 3 kW op 100% = 3 kW
• Resterende 1 kW (4 – 3) op 35% = 350 W

Totaal kleine last na belastingsfactor = 3 kW + 350 W = 3,35 kW

Totale last in watt (kleine + grote last) = 17,16 kW + 3,35 kW = 20,51 kW

20% toekomstige uitbreiding

Voeg 20-25% toekomstige uitbreiding toe aan de berekende waarde. Zo kun je later extra last aansluiten zonder de efficiëntie te beïnvloeden. Deze extra capaciteit vangt ook spanningspieken en transients op, en verlengt de levensduur van de generator (continu draaien op 100% belasting verkort de levensduur).

Kortom, 20% extra capaciteit:

• Toekomstige last toevoegen zonder efficiëntieverlies.
• Afvangen van spanningspieken en plotselinge lastpieken.
• Minder ongewone geluid.
• Lengere levensduur van de generator.

20% van 20,51 kW = 4,1 kW

Totale benodigde generatorgrootte = 20,51 + 4,1 = 24,61 kW

De volgende beschikbare en geschikte grootte is 25 kW.

Dimensionering van een commerciële generator voor standby & backup stroom

Een draagbare generator (noodgenerator) levert stroom wanneer en waar nodig bij noodblackout. Backup en standby generators zijn permanent via ATS-schakelaars en automatische elektronica aan het hoofdbord gekoppeld; ze herstellen de stroom automatisch binnen seconden wanneer de netvoeding uitvalt.

Commerciële generators dienen grote schaal toepassingen waar 24/7 bedrijfsvoering plaatsvindt: resorts, restaurants, winkels, tankstations, banken, beveiliging, ziekenhuizen, productiebedrijven, etc.

Grote commerciële backup generators vereisen een goed ontwerp- en installatieplan en naleving van NEC eisen (artikelen 700, 701, 702, 708). Omdat toepassingen en gebruik verschillen per klant, kan een commerciële backup generator gedimensioneerd worden met de volgende methodes.

Methode 1: Meting van volllast kW capaciteit

Eenvoudige berekeningsmethode. Gebruik een amperemeter (of klemampere meter) en meet de volllast stroom in ampere van elke fase (elektrische invoer naar hoofdbord) tijdens piekverbruik. Tel de drie waarden op voor de totale amperage van de faciliteit.

Bij driefase: deel totale gemeten ampere door 3. Bij eensfasig: deel door 2. Vermenigvuldig de resulterende ampere met de voedingsspanning (bijv. 120 V, 230 V, 240 V). Je krijgt de benodigde vermogenswaarde. Deel door 1000 voor kW rating. Tel tenslotte 20% extra capaciteit op voor toekomstige last. Dit is de geschatte benodigde generatorgrootte.

Voorbeeld:

Welke commerciële generator grootte heb ik nodig in dit scenario?

Hoofdbord, Eensfasig, 240 V

• Ampere in Fase 1 = 175 A
• Ampere in Fase 2 = 165 A

Oplossing:

Tel de twee waarden op en deel door 2: 175 + 165 = 340 A → 340 ÷ 2 = 170 A.

Voedingsspanning is eensfasig 240 V (US-NEC): 170 A × 240 V = 40.800 W.

Deel door 1000 → 40,8 kW.

Tel 20% extra capaciteit: 40,8 × 0,20 = 8,16 kW.

Totaal = 40,8 + 8,16 = 48,96 kW

De volgende beschikbare juiste commerciële generator is 50 kW. Volg NEC artikelen 700, 701, 702, 708 bij berekening.

Methode 2: Volllast capaciteit uit energierekening

De makkelijkste manier voor bedrijven die 24/7 draaien. Analyseer de energierekening van de leverancier. Zoek de hoogste piekbelasting in kW over maandelijkse/jaarlijkse basis. Tel 20% extra capaciteit op voor toekomstige last. Dit is de geschatte kW rating van de benodigde generator.

Methode 3: Volllast kW capaciteit van uitgebreide motor

Selecteer de grootste motor die frequent aan/uit gaat. Vermenigvuldig de amperage van deze motor met de nominale spanning voor de vermogenswaarde.

Doe hetzelfde voor kleinere motoren en niet-motor lasten. Tel alles op. Tel 20% toekomstige uitbreiding op. Deel door 1000 voor kW rating. Zo dimensioneren ze een commerciële generator via de volllast capaciteit van een uitgebreide motor.

Methode 4: Meting van vierkante voet (vloeroppervlakte)

Veel gebruikt in detailhandel voor commerciële generator dimensionering.

Toevoegen van 10 watt per vierkante voet voor detailhandel, 5 watt per vierkante voet voor andere algemene en commerciële toepassingen.

• Detailhandel = 75 kW + 10 W per ft²
• Overige algemene toepassingen = 75 kW + 5 W per ft²