MACHTMANN MN-20R – przemysłowy agregat 20 kW z silnikiem Ricardo i automatyką ATS

MACHTMANN MN-20R jest stacjonarnym, trójfazowym zespołem prądotwórczym przeznaczonym do profesjonalnego zasilania awaryjnego oraz pracy w miejscach pozbawionych dostępu do sieci elektroenergetycznej. Generator pracuje z częstotliwością 50 Hz i zapewnia napięcie 400 V pomiędzy fazami oraz 230 V pomiędzy fazą a przewodem neutralnym.

Moc znamionowa 20 kW / 25 kVA pozwala zasilać przygotowane obwody budynków, urządzenia warsztatowe, pompy, sprężarki, systemy grzewcze, instalacje chłodnicze, oświetlenie oraz maszyny jedno- i trójfazowe. Producent deklaruje również krótkotrwałą moc maksymalną do 24 kW / 30 kVA, przeznaczoną do przejmowania chwilowych wzrostów obciążenia.

Zespół napędza czterocylindrowy silnik wysokoprężny typu Ricardo R4100-30 o pojemności około 3,6 l. Jednostka jest chłodzona cieczą, pracuje z prędkością 1500 obr./min i wykorzystuje mechaniczną pompę wtryskową oraz mechaniczny regulator obrotów.

Energia elektryczna wytwarzana jest przez synchroniczną, bezszczotkową i samowzbudną prądnicę SLG-184F. Miedziane uzwojenie stojana i wirnika, regulator napięcia AVR oraz skok uzwojenia 2/3 zapewniają właściwe warunki pracy przy zróżnicowanym obciążeniu.

Zamknięta obudowa ogranicza poziom hałasu, zabezpiecza podzespoły oraz zapewnia dostęp do elementów wymagających okresowej obsługi. Stalowa podstawa posiada elementy antywibracyjne, kieszenie umożliwiające transport wózkiem widłowym oraz punkty przeznaczone do podnoszenia urządzenia za pomocą HDS lub dźwigu.

Najważniejsze zalety

• moc znamionowa 20 kW / 25 kVA,
• deklarowana moc maksymalna do 24 kW / 30 kVA,
• napięcie wyjściowe 230/400 V,
• częstotliwość 50 Hz,
• obliczeniowy prąd znamionowy około 36 A,
• czterocylindrowy silnik wysokoprężny typu Ricardo,
• model silnika R4100-30,
• pojemność skokowa około 3,6 l,
• wolnossąca konstrukcja bez turbosprężarki,
• mechaniczna pompa wtryskowa,
• mechaniczna regulacja prędkości obrotowej,
• prędkość robocza 1500 obr./min,
• chłodzenie cieczą,
• elektryczny układ rozruchowy,
• przystosowanie do wielogodzinnej pracy,
• synchroniczna prądnica SLG-184F,
• bezszczotkowa i samowzbudna konstrukcja,
• miedziane uzwojenie stojana i wirnika,
• automatyczna stabilizacja napięcia AVR,
• deklarowana dokładność regulacji około ±2%,
• skok uzwojenia 2/3,
• stopień ochrony prądnicy IP23,
• zabezpieczenie przeciążeniowo-termiczne CCU,
• przygotowanie do współpracy z automatyką ATS/SZR,
• gniazda jednofazowe i trójfazowe,
• zamknięta obudowa wyciszająca,
• zabezpieczenie antykorozyjne,
• zamykane drzwi serwisowe,
• wlew paliwa zabezpieczony zamkiem,
• zbiornik paliwa umieszczony w podstawie,
• elementy antywibracyjne,
• możliwość transportu wózkiem widłowym,
• punkty przeznaczone do podnoszenia agregatu,
• masa netto około 920 kg.

Moc znamionowa 20 kW / 25 kVA

Moc znamionowa agregatu wynosi 20 kW. Przy współczynniku mocy cos φ 0,8 odpowiada to mocy pozornej 25 kVA. Jest to podstawowy poziom mocy przeznaczony do regularnego zasilania odbiorników przy zachowaniu prawidłowych warunków chłodzenia, obsługi serwisowej oraz odpowiedniego zapasu eksploatacyjnego.

Szczegółowa karta producenta podaje również moc maksymalną 24 kW / 30 kVA, dostępną przez okres do 15 minut. Jest to krótkotrwała rezerwa, której nie należy traktować jako mocy przeznaczonej do stałego obciążania zespołu.

Przy doborze agregatu należy uwzględnić:

• moc czynną i pozorną odbiorników,
• współczynnik mocy podłączanych urządzeń,
• prądy rozruchowe silników elektrycznych,
• sposób uruchamiania pomp i sprężarek,
• występowanie softstartów i przemienników częstotliwości,
• charakterystykę spawarek i urządzeń transformatorowych,
• asymetrię obciążenia poszczególnych faz,
• kolejność uruchamiania urządzeń,
• możliwość jednoczesnej pracy wszystkich odbiorników,
• wymagany zapas mocy.

Przy zasilaniu silników, sprężarek, pomp lub urządzeń chłodniczych nie należy dobierać agregatu wyłącznie na podstawie sumy mocy znamionowych. Chwilowy pobór energii podczas rozruchu może być wielokrotnie większy od poboru podczas normalnej pracy.

Prąd znamionowy około 36 A

Przy mocy pozornej 25 kVA i napięciu trójfazowym 400 V obliczeniowy prąd znamionowy wynosi około 36 A:

25 000 VA ÷ (√3 × 400 V) ≈ 36,1 A

Tę samą wartość otrzymujemy, obliczając prąd dla 20 kW i cos φ 0,8:

20 000 W ÷ (√3 × 400 V × 0,8) ≈ 36,1 A

Dla deklarowanej mocy maksymalnej 24 kW / 30 kVA prąd wynosi około 43,3 A.

Przyłącze główne, zabezpieczenia, przekroje przewodów i rozdzielnica ATS/SZR muszą zostać dobrane do rzeczywistego prądu zespołu oraz charakterystyki zasilanych odbiorników.

Gniazda umieszczone na panelu służą do zasilania urządzeń mieszczących się w znamionowym prądzie konkretnego przyłącza. Pełne wykorzystanie 20 kW wymaga odpowiednio wykonanego odpływu głównego, ponieważ standardowe gniazdo 400 V / 32 A nie pozwala odebrać całej mocy agregatu.

Silnik wysokoprężny typu Ricardo R4100-30

Sercem agregatu jest czterocylindrowy, rzędowy silnik wysokoprężny typu Ricardo R4100-30 o pojemności skokowej około 3,6 l. Jednostka została przeznaczona do pracy ze stałą prędkością 1500 obr./min, wymaganą do uzyskania częstotliwości energii elektrycznej wynoszącej 50 Hz.

Silnik jest konstrukcją wolnossącą, pozbawioną turbosprężarki. Mechaniczna pompa wtryskowa podaje paliwo bezpośrednio do cylindrów, natomiast mechaniczny regulator zmienia dawkę paliwa w zależności od aktualnego obciążenia.

Cztery cylindry zapewniają równomierniejszą pracę, niższy poziom drgań i lepszą kulturę pracy niż w agregatach wykorzystujących wysokoobrotowe jednostki jedno- lub dwucylindrowe.

Producent przypisuje silnikowi moc 44 KM. Wartość ta odpowiada około 32,4 kW i zapewnia rezerwę mechaniczną niezbędną do napędu prądnicy, wentylatora, pompy cieczy chłodzącej i pozostałego osprzętu silnika.

Prędkość robocza 1500 obr./min

Silnik pracuje z prędkością 1500 obr./min. Jest to rozwiązanie charakterystyczne dla stacjonarnych agregatów przemysłowych przeznaczonych do zasilania awaryjnego i wielogodzinnej eksploatacji.

Niższa prędkość obrotowa w porównaniu z agregatami pracującymi przy 3000 obr./min ogranicza obciążenie mechaniczne jednostki, poprawia kulturę pracy i umożliwia skuteczniejsze wykorzystanie chłodzenia cieczą.

Prędkość obrotowa silnika jest bezpośrednio związana z częstotliwością wytwarzanej energii. Mechaniczny regulator obrotów koryguje dawkę paliwa podczas zmian obciążenia, aby utrzymać prędkość możliwie bliską wartości znamionowej oraz częstotliwość około 50 Hz.

Mechaniczny układ paliwowy

Silnik wykorzystuje mechaniczną pompę wtryskową i bezpośredni wtrysk oleju napędowego do cylindrów. Układ nie wymaga elektronicznie sterowanego systemu Common Rail.

Rozwiązanie zapewnia:

• prostą i sprawdzoną konstrukcję,
• ograniczoną liczbę czujników i sterowników,
• łatwiejszą diagnostykę układu paliwowego,
• możliwość obsługi przez serwisy silników przemysłowych,
• odporność na wymagające warunki eksploatacyjne,
• stabilną pracę przy stałej prędkości obrotowej.

Do agregatu należy stosować czysty olej napędowy odpowiedniej jakości. Konieczna jest regularna kontrola filtra paliwa, odstojnika, przewodów oraz szczelności połączeń.

W instalacji zasilania awaryjnego należy również kontrolować stan paliwa przechowywanego przez dłuższy czas. Obecność wody, osadów lub zanieczyszczeń biologicznych może utrudnić rozruch i uszkodzić układ wtryskowy.

Zużycie paliwa

Według aktualnej karty producenta deklarowane zużycie oleju napędowego wynosi:

Rzeczywiste spalanie zależy od:

• poziomu obciążenia,
• charakterystyki podłączonych urządzeń,
• współczynnika mocy odbiorników,
• asymetrii obciążenia faz,
• częstotliwości uruchamiania silników elektrycznych,
• temperatury otoczenia,
• wysokości nad poziomem morza,
• jakości paliwa,
• stanu filtrów,
• stanu technicznego silnika.

Producent deklaruje do około 10 godzin pracy przy obciążeniu maksymalnym oraz do około 15 godzin przy obciążeniu na poziomie 70%. Zbiornik paliwa jest umieszczony centralnie w podstawie agregatu.

Chłodzenie cieczą

Silnik wykorzystuje wymuszony układ chłodzenia cieczą z chłodnicą, wentylatorem i pompą obiegową. Rozwiązanie umożliwia skuteczne odprowadzanie ciepła podczas długiej pracy pod obciążeniem.

Miejsce instalacji agregatu musi zapewniać:

• swobodny dopływ chłodnego powietrza,
• skuteczne odprowadzanie gorącego powietrza z chłodnicy,
• brak ponownego zasysania nagrzanego powietrza,
• odpowiedni odstęp od ścian i przeszkód,
• możliwość otwierania wszystkich drzwi serwisowych,
• bezpieczne i szczelne odprowadzenie spalin.

W przypadku montażu agregatu w pomieszczeniu należy wykonać profesjonalną wentylację nawiewną i wywiewną oraz układ wydechowy wyprowadzony poza budynek.

Nie należy ustawiać agregatu w niewentylowanym pomieszczeniu ani kierować gorącego powietrza z chłodnicy z powrotem w stronę wlotów wentylacyjnych.

Rozruch elektryczny

MACHTMANN MN-20R posiada elektryczny układ rozruchowy. Producent podaje zastosowanie rozrusznika o mocy 1500 W.

Uruchomienie może odbywać się ręcznie z poziomu panelu sterowania lub automatycznie po otrzymaniu sygnału z odpowiednio skonfigurowanego układu ATS/SZR.

W instalacji zasilania awaryjnego należy regularnie kontrolować:

• stan akumulatora rozruchowego,
• napięcie układu ładowania,
• czystość zacisków,
• stan przewodów rozruchowych,
• działanie rozrusznika,
• poziom oleju,
• poziom cieczy chłodzącej,
• poziom paliwa,
• gotowość układu sterowania.

Agregat powinien być okresowo uruchamiany i testowany pod rzeczywistym obciążeniem. Krótka praca wyłącznie na biegu jałowym nie stanowi pełnego testu instalacji zasilania rezerwowego.

Bezszczotkowa prądnica SLG-184F

Za wytwarzanie energii odpowiada synchroniczna, bezszczotkowa i samowzbudna prądnica SLG-184F.

Konstrukcja bezszczotkowa ogranicza liczbę elementów eksploatacyjnych i eliminuje konieczność okresowej wymiany szczotek. Stojan oraz wirnik wykonano z miedzianego uzwojenia zapewniającego dobre przewodnictwo elektryczne i odporność na obciążenia cieplne.

Według karty agregatu prądnica zapewnia:

• moc znamionową 20 kW / 25 kVA,
• moc maksymalną do 24 kW / 30 kVA,
• napięcie trójfazowe 400 V,
• napięcie jednofazowe 230 V,
• częstotliwość 50 Hz,
• automatyczną stabilizację napięcia AVR,
• skok uzwojenia 2/3,
• stopień ochrony IP23,
• zabezpieczenie przeciążeniowo-termiczne CCU,
• uzwojenie stojana i wirnika wykonane z miedzi.

Regularna obsługa powinna obejmować kontrolę zacisków, połączeń elektrycznych, czystości kanałów wentylacyjnych, stanu izolacji oraz działania regulatora AVR.

Skok uzwojenia 2/3

Uzwojenie prądnicy wykonano ze skokiem 2/3. Rozwiązanie ogranicza udział harmonicznych trzeciego rzędu i poprawia warunki współpracy z częścią odbiorników nieliniowych.

Ma to znaczenie podczas zasilania:

• automatyki przemysłowej,
• sterowników elektronicznych,
• zasilaczy impulsowych,
• systemów alarmowych,
• wyposażenia telekomunikacyjnego,
• urządzeń z przemiennikami częstotliwości,
• elektronarzędzi,
• wyposażenia biurowego.

MACHTMANN MN-20R pozostaje klasycznym generatorem synchronicznym ze stabilizacją AVR, a nie agregatem inwertorowym.

Stabilizacja napięcia AVR

Automatyczny regulator napięcia AVR steruje układem wzbudzenia prądnicy i koryguje napięcie wyjściowe podczas zmian obciążenia. Producent deklaruje dokładność regulacji na poziomie około ±2%.

AVR ogranicza wahania napięcia podczas załączania i odłączania odbiorników. Jest szczególnie istotny podczas zasilania:

• sterowników kotłów,
• pomp i hydroforów,
• urządzeń chłodniczych,
• systemów wentylacyjnych,
• elektronarzędzi,
• sterowników maszyn,
• systemów monitoringu,
• oświetlenia,
• wyposażenia biurowego.

Regulator AVR odpowiada za stabilizację napięcia. Częstotliwość zależy natomiast przede wszystkim od prędkości obrotowej silnika i działania mechanicznego regulatora obrotów.

AVR nie zmienia agregatu w urządzenie inwertorowe. Przy zasilaniu szczególnie czułej aparatury należy sprawdzić wymagania jej producenta dotyczące napięcia, częstotliwości, współczynnika THD oraz sposobu wykonania przewodu neutralnego.

Panel sterowania i automatyka ATS/SZR

MACHTMANN MN-20R jest oferowany jako agregat przeznaczony do pracy z automatyką ATS/SZR. System umożliwia wykorzystanie zespołu jako samoczynnego źródła zasilania rezerwowego.

Typowa sekwencja pracy obejmuje:

1. kontrolowanie parametrów zasilania sieciowego,
2. wykrycie zaniku lub nieprawidłowego napięcia,
3. przekazanie sygnału uruchomienia do agregatu,
4. automatyczny rozruch silnika,
5. kontrolę napięcia i częstotliwości generatora,
6. przełączenie przygotowanej instalacji na zasilanie z agregatu,
7. zasilanie odbiorników do czasu powrotu sieci,
8. ponowne przełączenie instalacji na zasilanie podstawowe,
9. pracę bez obciążenia w celu schłodzenia silnika,
10. automatyczne zatrzymanie zespołu.

Rozwiązanie pozwala zabezpieczyć firmę, gospodarstwo, magazyn, warsztat lub instalację techniczną również podczas nieobecności użytkownika.

Dokładny model kontrolera oraz zakres dostarczanej automatyki zależą od konfiguracji zestawu. Karta producenta nie podaje symbolu sterownika ani prądu znamionowego kompletnej szafy ATS/SZR.

Gniazda i odbiór mocy

Standardowa konfiguracja przyłączy obejmuje:

• gniazdo 230 V / 16 A,
• gniazdo 230 V / 32 A,
• gniazdo 400 V / 32 A.

Gniazdo 400 V / 32 A pozwala teoretycznie odebrać około 22,2 kVA:

√3 × 400 V × 32 A ≈ 22,2 kVA

Przy współczynniku mocy cos φ 0,8 odpowiada to około 17,7 kW mocy czynnej. Oznacza to, że przez gniazdo 400 V / 32 A nie można wykorzystać pełnej mocy znamionowej agregatu wynoszącej 20 kW / 25 kVA.

Pełny odbiór mocy wymaga odpowiednio wykonanego przyłącza głównego, wyłącznika, zabezpieczeń i przewodów przystosowanych do prądu około 36 A. Przy wykorzystaniu deklarowanej rezerwy 30 kVA aparatura powinna uwzględniać prąd około 43 A.

Podłączenie agregatu do instalacji budynku powinno zostać wykonane przez elektryka posiadającego odpowiednie kwalifikacje. Niedopuszczalne jest podawanie napięcia do publicznej sieci elektroenergetycznej ani stosowanie prowizorycznego przewodu zakończonego wtyczkami po obu stronach.

Wyciszona obudowa przemysłowa

Silnik, prądnica, zbiornik paliwa i wyposażenie elektryczne umieszczono w zamkniętej obudowie wyciszającej, zabezpieczonej antykorozyjnie.

Konstrukcja obejmuje:

• zamykane drzwi serwisowe,
• wlew paliwa zabezpieczony zamkiem,
• łatwy dostęp do podzespołów wymagających obsługi,
• centralny zbiornik paliwa umieszczony w podstawie,
• elementy antywibracyjne,
• kieszenie umożliwiające transport wózkiem widłowym,
• haki przeznaczone do podnoszenia urządzenia,
• oznaczenia ostrzegawcze w języku polskim,
• osłonięcie podzespołów przed bezpośrednim oddziaływaniem opadów.

Deklarowany poziom hałasu wynosi około 73–75 dB. Zamknięta konstrukcja ogranicza uciążliwość akustyczną w porównaniu z otwartym agregatem o zbliżonej mocy.

Wymiary, masa i posadowienie

Wymiary agregatu wynoszą około:

• długość: 2050 mm,
• szerokość: 850 mm,
• wysokość: 1200 mm.

Masa netto agregatu wynosi około 920 kg.

Agregat należy ustawić na stabilnym, wypoziomowanym i odpowiednio nośnym podłożu. Przy instalacji stacjonarnej zalecane jest posadowienie urządzenia na przygotowanej płycie betonowej lub konstrukcji fundamentowej.

Podłoże musi przenieść:

• masę agregatu,
• masę paliwa i płynów eksploatacyjnych,
• obciążenia dynamiczne występujące podczas rozruchu,
• drgania powstające podczas pracy,
• obciążenia związane z serwisem i transportem.

Należy pozostawić odpowiednią przestrzeń umożliwiającą swobodny przepływ powietrza, otwieranie drzwi oraz wykonywanie przeglądów.

Najważniejsze parametry techniczne

Podstawowe dane techniczne, wyposażenie, wymiary, masa oraz parametry silnika i prądnicy pochodzą z aktualnej karty producenta oraz aktualnych kart produktu MN-20R.

Zastosowanie

MACHTMANN MN-20R sprawdzi się jako podstawowe lub awaryjne źródło energii dla:

• warsztatów samochodowych,
• zakładów rzemieślniczych,
• małych firm produkcyjnych,
• gospodarstw rolnych,
• budynków inwentarskich,
• magazynów,
• sklepów i lokali usługowych,
• biur,
• placów budowy,
• zaplecza technicznego,
• pompowni i hydroforni,
• instalacji centralnego ogrzewania,
• kotłowni,
• urządzeń chłodniczych,
• systemów wentylacyjnych,
• sprężarek,
• elektronarzędzi,
• maszyn trójfazowych,
• systemów alarmowych i monitoringu,
• infrastruktury telekomunikacyjnej,
• przygotowanych obwodów domów jednorodzinnych.

Przed podłączeniem pompy, sprężarki, spawarki, silnika elektrycznego lub maszyny o dużym prądzie rozruchowym należy sprawdzić parametry odbiornika i pozostawić odpowiednią rezerwę mocy.

Najczęstsze pytania

Czy 20 kW jest mocą znamionową agregatu?

Tak. Moc znamionowa wynosi 20 kW / 25 kVA. Jest to podstawowa wartość przeznaczona do regularnego zasilania odbiorników.

Jaka jest moc maksymalna?

Szczegółowa karta producenta podaje moc maksymalną 24 kW / 30 kVA, dostępną przez okres do 15 minut. Nie jest to moc przeznaczona do stałego obciążania urządzenia.

Ile waży MACHTMANN MN-20R?

Masa netto agregatu wynosi około 920 kg. Przy organizacji transportu należy dodatkowo uwzględnić paliwo, olej, ciecz chłodzącą oraz ewentualne wyposażenie dodatkowe.

Czy agregat zapewnia napięcie 230 V i 400 V?

Tak. Generator jest trójfazowy i zapewnia napięcie 400 V pomiędzy fazami oraz 230 V pomiędzy fazą a przewodem neutralnym.

Czy można zasilać urządzenia jednofazowe?

Tak. Agregat posiada przyłącza 230 V. Przy podłączaniu większej liczby odbiorników jednofazowych obciążenie należy możliwie równomiernie rozłożyć pomiędzy fazami.

Czy agregat uruchamia się automatycznie?

MN-20R jest oferowany jako agregat ATS i może współpracować z automatyką ATS/SZR umożliwiającą automatyczne uruchomienie po zaniku zasilania sieciowego. Zakres dostarczanej automatyki należy sprawdzić dla konkretnego zestawu.

Czy agregat posiada stabilizację napięcia?

Tak. Prądnica posiada automatyczny regulator napięcia AVR o deklarowanej dokładności około ±2%.

Czy jest to agregat inwertorowy?

Nie. Jest to klasyczny generator synchroniczny wyposażony w bezszczotkową prądnicę i regulator napięcia AVR.

Czy silnik posiada turbosprężarkę?

Nie. R4100-30 jest jednostką wolnossącą z naturalnym układem zasysania.

Czy silnik jest chłodzony cieczą?

Tak. Jednostka posiada wymuszony układ chłodzenia cieczą z chłodnicą i wentylatorem.

Czy pełną moc można odebrać przez gniazdo 400 V / 32 A?

Nie. Gniazdo 400 V / 32 A pozwala odebrać około 22,2 kVA, czyli około 17,7 kW przy cos φ 0,8. Pełne wykorzystanie 20 kW wymaga właściwie wykonanego odpływu głównego.

Czy agregat nadaje się do długiej pracy?

Tak. Czterocylindrowy silnik chłodzony cieczą pracuje z prędkością 1500 obr./min i jest przeznaczony do napędu stacjonarnych zespołów prądotwórczych. Należy przestrzegać harmonogramu przeglądów oraz nie obciążać agregatu długotrwale mocą maksymalną.

Ile paliwa zużywa agregat?

Deklarowane zużycie wynosi około 3,7 l/h przy obciążeniu 50%, około 6 l/h przy 75% oraz około 7,7 l/h przy pełnym obciążeniu.