Comment dimensionner un générateur ? Portable, de secours et de veille pour les applications domestiques et commerciales

Comment calculer le bon générateur de taille pour les applications domestiques et commerciales ?

Un générateur est une alternative appropriée pour fournir de l'électricité où et quand vous en avez besoin en cas de panne de courant et de panne de courant d'urgence, de pannes de courant, de chantiers de construction, de camping, de plein air et de camping-car ( Véhicules récréatifs) applications etc.

Un générateur peut être raccordé au panneau de service principal via ATS (commutateur de transfert automatique). Vous pouvez le faire en obtenant un permis de construire avec l'aide d'un électricien qualifié et agréé. Plusieurs générateurs sont disponibles pour les petites, moyennes et grandes potions. Le type de générateur (tel que portable, de secours, de secours pour la maison ou commercial) dépend des exigences de charge et des applications.

Dans l'article suivant, nous montrerons comment trouver la taille appropriée de générateur pour les applications domestiques pour différents scénarios tels que des circuits entiers ou sélectionnés et des types de charges, etc.

• Article connexe : Comment connecter un générateur portable à l'alimentation domestique – 4 méthodes

De quelle taille de générateur portable ai-je besoin pour les applications domestiques ?

Généralement, un groupe électrogène portable est préféré pour les points de charge petits et sélectionnés dans une maison. Peu importe si vous optez pour des circuits sélectionnés ou des charges entières connectées au panneau principal, vous devrez trouver la puissance nominale de tous les appareils et les additionner pour obtenir la valeur estimée du générateur en kW.

Gardez à l'esprit que la plupart des appareils électroménagers, tels que les circuits d'éclairage général, sont des charges résistives et que vous pouvez ajouter la valeur exacte de ces types de charges. En cas de charges inductives élevées (telles que les compresseurs, les cuisinières électriques, les climatiseurs, etc.), le courant et la puissance de démarrage sont supérieurs aux ampères et puissances de fonctionnement. Pas de soucis, nous le ferons dans l'exemple résolu suivant.

Gardez à l'esprit que les alternateurs et les générateurs sont toujours évalués en kVA (kilo-volt-ampères) mais dans nos exemples, nous exprimerons la puissance nominale du générateur en kW (kilowatt) car nous l'utilisons côté charge où la plupart des appareils électroménagers sont évalués en watts.

Pour connaître la puissance nominale d'un appareil, reportez-vous simplement aux données de la plaque signalétique imprimées dessus. S'il n'est pas disponible, vous pouvez multiplier la tension par l'ampérage pour obtenir la valeur en watts. Par exemple, la puissance nominale d'un ventilateur de 120 V, 0,8 A est de 96 W, c'est-à-dire (120 volts x 0,8 A =96 Watts).

En bref, vous pouvez utiliser la formule suivante pour calculer la puissance nominale d'un appareil.

P =V x I

Où :

• P =Puissance en Watts
• V =Tension en Volts
• I =Courant en Ampères

En termes simples, 

Puissance en Watts =Tension en Volts x Courant en Ampères

Watt = Volt x Amp

VA ou W est l'unité de base de la puissance électrique. Pour des valeurs plus élevées, nous utilisons k (kilo) par ex. 1000W =1kW. Vous pouvez simplement trouver le W à partir du A et vice versa en utilisant respectivement le calculateur de watts à ampères et le calculateur d'ampères à watts.

Dimensionnement d'un générateur portable

Voyons maintenant un exemple résolu sur le dimensionnement d'un générateur portable en fonction de nos besoins.

Exemple :

Quelle est la taille appropriée du groupe électrogène portable pour les appareils électroménagers suivants ?

Petite charge

• 4 nombre de ventilateurs chacun de 80 W =320 W
• 4 No de lumière LED chacun de 25W =100W
• 2 nombre de téléviseurs LCD chacun de 120 W =240 W
• 1 nombre d'ordinateurs portables de 110 W =110 W
• 2 chargeurs de téléphone chacun de 25 W =50 W
• Lave-vaisselle :120 V x 8 A =1 200 VA =0,96 kW
• Élimination des ordures =120 V x 6 A = 960 VA = 0,72 kW
• Autre charge générale de petits appareils =1,5 kW

Total petite charge =320 W + 100 W + 240 W + 110 W + 50 W + 960 W + 720 W + 1,5 kW

Petite charge totale =4 kW

Chargement important

• Climatiseur :240 V x 15 A =3,6 kW
• Gamme électrique :240 V x 25 A =6 kW
• Chauffage électrique :240 V x 30 A =7,2 kW
• Sèche-linge :240 V x 10 A =2,4 kW
• Compresseur d'air 1 HP (746 W) (moteur de type L) =120 V x 5 A x 6* =3,6 kW
• Scie circulaire (moteur universel de type G) = 120 V x 5 A x 3* =1,8kW

Vous avez peut-être remarqué que nous avons multiplié x6 et x3 avec le moteur de type L 1HP et le moteur universel de type G. Cela est dû au fait que ce type de moteur prend des courants de démarrage initiaux très élevés et fonctionne sans à-coups avec un courant de charge normal lorsqu'il atteint la vitesse de fonctionnement.

De plus, nous devons tenir compte du facteur de demande car nous savons que tous les appareils ne fonctionneront pas en même temps en continu. Par exemple, un chauffage et un climatiseur ne fonctionneront pas en même temps. Dans ce cas, nous compterons l'appareil le mieux noté (le radiateur électrique dans notre cas car sa puissance (7,2 kW) est supérieure à celle du climatiseur qui est de 6 kW). (Article NEC® 220.82(C)). Et le facteur de demande admissible pour un chauffage électrique de 7,2 kW est de 5,76 kW (tableau NEC 220.55). La gamme électrique est exclue car elle ne fonctionne que pendant une courte période.

Facteur de demande pour les petites charges

• Autonomie électrique :=3,6 kW
• Chauffage électrique :=5,76 kW maintenant (après un facteur de demande de 7,2 kW)
• Sèche-linge :=2,4 kW
• Compresseur d'air 1 HP (746 W) (moteur de type L) =120 V x 5 A x 6* =3,6 kW
• Scie circulaire (moteur universel de type G) = 120 V x 5 A x 3* =1,8kW

Total grande charge après facteur de demande = 3,6 kW + 5,76 kW + 2,4 kW + 3,6 kW + 1,8 kW = 17,16 kW.

De même, personne n'utilise toute la charge électrique connectée à la fois comme les ventilateurs, les points d'éclairage, les sèche-cheveux, les machines à laver, les cuisinières électriques, etc. Selon (NEC Table 220.42), les premiers 3 kVA ou kW doivent être évalués à 100 % tandis que la charge restante peut être évaluée à un facteur de demande de 35 %.

Facteur de demande pour les petites charges

Petite charge totale =4 kW

• Les 3 premiers kW à 100 % =3 kW
• 1 kW restant (4 kW – 3 kW) à 35 % =350 W

Total petite charge après facteur de demande =3 kW + 350 W = 3,35 kW.

Maintenant, la charge totale en watts (petite charge + grande charge) = 17,16 kW + 3,35 kW =20,51 kW

Extension future de 20 %

Enfin, ajoutez une charge d'expansion future de 20 à 25 % à la valeur calculée. De cette façon, vous pourrez connecter en douceur une charge supplémentaire à l'avenir au générateur. De plus, cette très grande capacité gérera facilement les pics de tension et les transitoires, etc. De plus, cela prolongera la durée de vie du générateur, car le fonctionnement continu d'un générateur à 100 % de charge nominale réduira la durée de vie utile du générateur.

En bref, en ajoutant une capacité de puissance supplémentaire de 20 % au générateur nominal :

• Vous pouvez ajouter une charge supplémentaire à l'avenir sans affecter l'efficacité du générateur.
• Il gérera facilement la tension transitoire et les pics de charge soudains pendant l'opération.
• Cela réduira le générateur des bruits indésirables.
• Cela prolongera la durée de vie du générateur, car le fonctionnement simultané du générateur à 100 % de charge nominale réduira la durée de vie du générateur.

Ce faisant, les 20 % de puissance supplémentaire de la valeur totale calculée de 20,51 kW

20,51 kW + 20 % =4,1 kW

Maintenant, la taille totale requise du générateur serait :

20,51 kW + 4,1 kW

Taille requise du générateur :24,61 kW.

La prochaine taille de générateur disponible et appropriée est 25 kW .

Dimensionnement d'un générateur commercial pour l'alimentation de secours et de secours

Un groupe électrogène portable, également connu sous le nom de groupe électrogène d'urgence, comme son nom l'indique, fournit de l'énergie quand et où cela est nécessaire en cas de panne d'électricité d'urgence. D'autre part, les générateurs de secours et de secours sont toujours connectés au panneau principal via des commutateurs ATS et des circuits électroniques automatiques où ils rétablissent automatiquement l'alimentation électrique en quelques secondes lorsque l'alimentation principale n'est pas disponible auprès des fournisseurs de services d'alimentation électrique pour de multiples raisons.

Les générateurs commerciaux sont utilisés pour des applications à grande échelle et des endroits où l'entreprise fonctionne 24 heures sur 24, comme les centres de villégiature, les restaurants et les lieux de vente au détail, les stations-service, les instituts bancaires et financiers, la sécurité et hôpitaux, usines de fabrication, etc.

Gardez à l'esprit que le générateur de secours commercial à grande échelle nécessite un plan de conception et d'installation approprié et la conformité aux exigences du Code national de l'électricité (NEC) (700, 701, 702 et 708). Étant donné que les applications et les opérations des mêmes appareils sont différentes pour différents utilisateurs et que les clients dépendent des exigences du système, un groupe électrogène de secours commercial peut être dimensionné en utilisant les méthodes suivantes.

Mesure de la capacité en kW à pleine charge

Il s'agit d'une méthode de calcul assez simple. Choisissez simplement un ampèremètre (ou une pince ampèremétrique) et mesurez le courant à pleine charge en ampères de chaque jambe (service électrique entrant dans le panneau principal) pendant l'utilisation de pointe. Additionnez simplement les trois valeurs pour obtenir l'ampérage total de l'installation de service.

Si le système de câblage est triphasé, divisez simplement le total des ampères mesurés sur 3. Sinon, divisez les ampères mesurés par 2 pour le monophasé. Maintenant, multipliez les ampères résultants par la tension d'alimentation (par exemple 120 V, 230 V ou 240 V, etc.). De cette façon, vous obtiendrez la puissance nominale requise par l'installation. Maintenant, divisez par 1000 pour obtenir la taille du générateur en kW. Enfin, ajoutez 20 % de puissance supplémentaire à la valeur calculée. Il s'agit de la taille estimée et nécessaire du générateur requis pour l'installation souhaitée.

Estimez la capacité requise du générateur en prenant des mesures de courant à pleine charge pendant les pics d'utilisation au niveau du panneau de service. Utilisez une pince ampèremétrique sur chaque branche du service électrique et additionnez les mesures. Cela fournit les ampères totaux utilisés par l'installation.

Exemple :

De quelle taille de générateur commercial ai-je besoin dans le scénario suivant.

Panneau de service, monophasé, 240 V

• Amp dans la jambe 1 =175 A
• Ampli dans la jambe 2 =165 A

Solution :

Ajoutez simplement les deux valeurs et divisez par 2.

175A + 165A =340A

340A ÷ 2 =170A.

Comme la tension de service est monophasée, c'est-à-dire 240 V (US-NEC), il suffit de multiplier la valeur moyenne du courant mesuré.

170 A x 240 V =40 800 W

Il suffit de diviser par 1000 pour obtenir la note en kW

40 800 W ÷ 1 000 =40,8 kW.

Ajoutez maintenant les 20 % de capacité supplémentaire pour la charge future.

40,8 kW + 20 % =8,16 kW.

Ajoutez maintenant la puissance nominale calculée plus la future charge d'expansion de 8,16 kW.

40,8 kW + 8,16 kW =48,96 kW

Le prochain générateur commercial de bonne taille disponible est de 50 kW . Suivez les articles NEC (700, 701, 702 et 708) lors du calcul de la pleine charge en kW pour le dimensionnement d'un générateur commercial.

Capacité de pleine charge à partir de l'utilitaire 

C'est le moyen le plus simple de trouver la taille des générateurs commerciaux, en particulier pour les entreprises fonctionnant 24h/24. Pour ce faire, il suffit d'évaluer et d'analyser la facture d'électricité des fournisseurs d'énergie. Vous pouvez trouver le facteur de demande de pointe et la consommation d'énergie sur des bases mensuelles et annuelles. Choisissez simplement la valeur de demande de pointe la plus élevée en kW et ajoutez 20 % de capacité supplémentaire pour la charge future. Il s'agit de la valeur estimée de la puissance nominale en kW du générateur requis.

Capacité en kW à pleine charge du moteur étendu

Dans cette méthode, sélectionnez la plus grande taille de moteur parmi d'autres qui sont fréquemment allumés et éteints pour différentes applications. Vous pouvez multiplier l'ampérage de ce gros moteur par sa tension nominale pour déterminer la puissance nominale.

Maintenant, faites la même chose, par ex. trouvez la puissance nominale des petits moteurs et des charges non motrices et additionnez-les toutes. Enfin, ajoutez une capacité d'expansion future de 20 % à la valeur calculée, comme indiqué dans le premier exemple. Divisez la valeur calculée par 1000 pour obtenir la puissance nominale en kW du générateur. C'est ainsi qu'ils dimensionnent un générateur commercial en utilisant la pleine capacité de charge d'un moteur étendu.

Mesure du pied carré

Cette méthode est couramment utilisée par les applications de vente au détail pour dimensionner un générateur commercial.

Dans cette méthode, ils ajoutent 10 watts par pied carré pour les applications de vente au détail et 5 watts par pied carré pour les autres applications générales et commerciales. Par exemple, pour déterminer la taille du générateur :

• Applications de vente au détail =75 kW + 10 W par pied ²
• Autres applications générales =75 kW + 5 W par pied ²