Дизель-генератор: конструкция, принцип работы, виды, критерии выбора

Дизель-генератор: конструкция, принцип работы, виды, критерии выбора

Дизельный генератор: устройство, принцип работы, виды, критерии выбора

Из-за сбоев в электрической сети прекращается работа всех устройств, потребляющих электроэнергию для обеспечения жизни человека. Выход из ситуации – резервное питание для дома, офиса, учреждения или производственного предприятия. Надежным автономным источником энергии является дизель-генератор – мини-электростанция, работающая на дизельном топливе.

Установка автономного электроснабжения решает проблему аварийного электроснабжения подключенных устройств. Мини-электростанция позволяет поддерживать непрерывность дорогостоящих устройств, в том числе медицинского оборудования и систем безопасности. Использование дизель-генераторов с функцией автоматического запуска гарантирует свежесть скоропортящихся продуктов, хранящихся в холодильниках на складах и в продуктовых магазинах.

Устройство и принцип работы

Конструкция стационарной и мобильной (см. Рис. 1) электростанции с воспламенением от сжатия включает два основных рабочих механизма: генератор электрического тока (1) и двигатель внутреннего сгорания (2). Эти детали размещены на жесткой раме (3) и соединены друг с другом так, что вал ротора и коленчатый вал дизельного двигателя находятся на одной оси.

Рис. 1. Передвижной стартерный дизель-генератор.

В зависимости от модели и марки электростанции станции комплектуются дополнительными элементами и рабочими агрегатами:

    пульты управления разной сложности; системы шумоподавления; охладители с вентиляторами (для двигателей внутреннего сгорания с водяным охлаждением) аккумуляторные батареи (4) (см. рисунок 1), стартеры и устройства автоматического пуска; í защитные панели от проливного дождя; системы защиты обслуживающего персонала и другие компоненты.

Мощные промышленные дизель-генераторы, такие как станции WattStream (рис. 2), помещаются в специальные защитные контейнеры с дополнительным оборудованием.

Рис. 2. Стационарная электростанция промышленного назначения.

Принцип действия основан на процессе преобразования механической энергии, вырабатываемой дизельным двигателем, в электрическую. Источник питания – дизель-генератор. Крутящий момент от вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания передается на ротор генератора (генератора переменного тока). В результате взаимодействия магнитных полей образуется ЭДС. В обмотках статора вырабатывается переменный ток.

Текущая частота поддерживается за счет обеспечения стабильной скорости двигателя. Для этого в конструкции дизель-генераторов использовался механизм стабилизации частоты вращения коленчатого вала. По мере увеличения нагрузки количество дизельного топлива в камерах сгорания увеличивается, и, таким образом, увеличивается мощность двигателя. При уменьшении нагрузки – двигатель также снижает обороты до заданного уровня.

Виды и варианты исполнения

В продаже можно найти сотни различных моделей дизель-генераторов. Однако, несмотря на такое разнообразие, их можно классифицировать по нескольким основным характеристикам:

    тип генератора, вырабатывающего электричество; мощность устройства; количество выходных фаз; способ охлаждения; принцип запуска дизельного двигателя (ручной или электростартер, автоматический запуск при отсутствии напряжения в электросети) версия (мобильная или стационарная).

Давайте подробно обсудим типы используемых генераторов. Поскольку они вырабатывают электроэнергию, будет полезно узнать о некоторых нюансах в работе самих генераторов.

Есть два типа генераторов переменного тока: синхронные и асинхронные. Основное различие между ними – конструкция крыльчатки. Якоря синхронных генераторов имеют обмотки. Чтобы возбудить их, применяйте постоянный ток. Его можно взять от автономного источника или частично снять с обмотки статора и выпрямить.

Генераторы средней и высокой мощности имеют независимый генератор постоянного тока, установленный на валу для возбуждения катушек ротора. Напряжение подается на кольца якоря через щетки. По этой причине синхронные генераторы также называют щеточными генераторами переменного тока. Большим преимуществом этих генераторов переменного тока является то, что они выполняют функцию регулятора напряжения.

Принципиальная схема синхронного генератора переменного тока показана на рисунке 3. Контактные кольца (1) показаны красным, а щеткодержатели (2) видны вверху. Хорошо виден полюсный наконечник обмотки ротора (зеленый).

Рис. 3. Схема синхронного дизель-генератора.

Синхронный генератор обеспечивает стабильные параметры напряжения при различных допустимых нагрузках. Отклонение в любую сторону менее 5%. Это достигается за счет использования регулятора напряжения. На выходе генератора вырабатывается качественный электрический ток.

Читайте также:  Выращивание клубники на балконе: пошаговая инструкция

Роторы асинхронных генераторов не имеют катушек с проволокой. Обмотки выполнены из компактных, обычно алюминиевых полос, встроенных в магнитную цепь. По сути, они образуют прочный массивный манекен. Преимущество этой конструкции в том, что для возбуждения не требуется постоянного тока. Достаточно самовозбуждающихся токов.

Прочие преимущества:

    без кистей; компактные размеры и небольшой вес; Сопротивление короткому замыканию (они просто перестают вырабатывать электричество); низкая цена.

К сожалению, у этих генераторов есть серьезный недостаток технических характеристик – низкое качество тока на выходе. Напряжение нестабильно и может колебаться более чем на 10%. Во многих случаях нет необходимости, но нежелательно использовать такие генераторы для питания прецизионных электронных устройств и устройств.

Но для сварочных аппаратов они подходят и даже желательны при условии, что их мощности достаточно для подключения этих устройств. Существуют даже специальные сварочные генераторы на базе асинхронных генераторов (рис. 4).

Рис. 4. Дизель-генератор для сварки.

Электростанции делятся на два типа в зависимости от типа охлаждения: жидкостные и воздушные. Наличие водяного охлаждения позволяет двигателю длительное время работать при больших нагрузках. В частности, такие двигатели выпускает японская компания KUBOTA. На базе своих дизельных двигателей производитель поставляет на рынок очень надежные дизельные генераторы, торговая марка которых завоевала популярность во всем мире.

Применение

В качестве резервного источника питания дизельные генераторы нашли применение во многих сферах:

    в городах и коттеджах; на строительных площадках; объекты общественного питания; автозаправки; на автозаправочных станциях, производственных предприятиях, в магазинах, фермах, больницах, а также для обслуживания многих других объектов.

В отличие от бензиновых моделей, дизельные силовые установки более надежны. Их эффективность выше, а срок службы больше. Дизельные станции менее громоздки и проще в обслуживании. Они отличаются:

    высокая производительность; меньший расход топлива; Они устойчивы к высоким нагрузкам; долгий срок службы; непрерывное рабочее время.

Все это способствует росту популярности дизель-генераторов.

Критерии выбора

Покупая мини-электростанцию, в первую очередь определитесь, какие задачи вам необходимо решить. От этого зависит выбор типа генератора, его мощность и уровень автоматизации. Дизель-генератор мощностью от 3 до 5 кВт подойдет для резервного электроснабжения частного дома. Желательно с синхронным генератором переменного тока, который обеспечивает стабильную работу компьютера и других электронных устройств. Например, PRORAB 3000 D. При выборе мощности дизель-генератора необходимо учитывать не только предполагаемую суммарную нагрузку всех электроприборов, но и тип нагрузки: тепловую или реактивную. К тепловым нагрузкам относятся нагрузки нагревательного оборудования, а к реактивным нагрузкам относятся емкостные и индуктивные нагрузки. При расчете общей нагрузки добавьте 15-20% мощности к общей нагрузке. Реактивную нагрузку рассчитать немного сложнее, поскольку она учитывает так называемые коэффициент косинуса FI. Он отличается для разных приборов и двигателей (указан в даташите). Чтобы рассчитать фактическую нагрузку, разделите мощность на cos (Fi). Также существуют пусковые нагрузки для электродвигателей. При запуске они могут быть в 6–9 раз выше номинальной нагрузки двигателя. Поэтому следует выбирать генераторы с достаточным запасом мощности. Если вы не планируете использовать установку для питания тепловых насосов, камер видеонаблюдения и охранной сигнализации, не стоит тратить лишние деньги на передовые устройства с автоматическим переключением. Запустить двигатель ручным стартером не составит труда. Для мобильных дизель-генераторов, эксплуатируемых в условиях полного отключения электроэнергии, нет необходимости в автоматизации. Если установка будет использоваться только для освещения и для питания электродвигателей и различных инструментов, смело выбирайте более дешевую версию с асинхронным генератором переменного тока. Дизельный генератор, который вы планируете использовать на открытом воздухе в качестве основного источника питания, следует выбирать с хорошо защищенным корпусом или, что еще лучше, в шкафном исполнении. Трехфазные генераторы в основном используются в производственных целях. Однако если вы используете трехфазные устройства, то, конечно, такие модели для вас. Когда дело касается брендов и производителей, выбор за вами. Сегодня даже наши отечественные дизель-генераторы не намного хуже зарубежных, хотя цены у них более демократичные. Вы можете проконсультироваться с нашим ВЕПР или Пропорабом. Генераторные установки SDMO оказались хорошим выбором.

Читайте также:  Декоративная отделка фасадов - лучшие фасады для частных домов

Правила эксплуатации и обслуживания

Дизельные двигатели довольно неприхотливы и солидны. Их техническое обслуживание в основном заключается в своевременной замене масла и контроле уровня дизельного топлива в баке. Дополнительное управление требует водяного охлаждения, если таковое имеется. Необходимо своевременно добавлять воду или толуол, чтобы избежать перегрева двигателя внутреннего сгорания.

Особое внимание уделяется работе дизель-генераторов с автоматическим запуском. Учитывая то, что двигатель запускается стартером от аккумуляторной батареи, необходимо следить за состоянием этих деталей. Если батарея разряжена, двигатель просто не может запуститься в подходящий момент. И это имеет далеко идущие последствия.

Асинхронный генератор не требует обслуживания в течение всего срока службы. С другой стороны, щеточный синхронный генератор переменного тока требует внимания. Замена щетки стандартная. Период между заменами зависит от интенсивности использования. Обычно интервал замены составляет от 2 до 4 лет.

Старые синхронные генераторы не имеют оптимальной защиты от попадания пыли в щеточную систему. Это вызывает повышенный износ компонентов генератора. Своевременное обслуживание продлит срок службы генератора и защитит электрооборудование от непредвиденных ситуаций.

Дизель-генератор

Электрогенератор – устройство, преобразующее механическую энергию вращения вала дизельного двигателя в электричество, вырабатываемое генератором переменного тока.

Обычно проектируется как мобильная или стационарная установка для использования в качестве основного или резервного источника питания.

Используемые термины:
ДГ – дизель-генератор, дизель-генератор.
ДГ – дизель-генераторная установка.
ДМУ – дизельная электростанция, дизельная электростанция.
ДЭУ – силовая установка с дизельным двигателем, электросистема с дизельным двигателем.

Принцип работы дизель-генератора

Кратко этот принцип можно описать следующим образом:
Энергия расширения газа в результате воспламенения сжатого топлива в цилиндрах дизельного двигателя преобразуется кривошипно-шатунным механизмом в механическую энергию вращения коленчатого вала.
Ротор генератора, приводимый в движение валом двигателя, вращается и возбуждает электромагнитное поле, которое создает ЭДС (электродвижущую силу) в обмотках генератора.
ЭДС в противофазе создает в обмотках статора выходное напряжение, которое стабилизируется блоком управления и подается потребителям энергии.

Основные компоненты и узлы

К основным узлам дизель-генератора (силовой установки) относятся:
– Дизельный двигатель с его рабочими системами – охлаждение, подача топлива и воздуха.
– Синхронный или асинхронный генератор (генератор).
– Шасси, на котором установлено оборудование.
– Тент, корпус или контейнер с функцией защиты от внешних воздействий.
– Система автоматического управления. Электрогенераторы (электростанции), предназначенные для работы в качестве резервного источника электроэнергии, дополнительно оснащены автоматическим выключателем мощности (АВР).
Варианты генераторов для разных режимов работы можно найти на примере топочных генераторов Акса или Геко. А также чиллеры Champion и Huter, которые были популярны в 2015 году для использования в загородных домах.

Двигатели, применяемые в дизель-генераторах

Основные отличия дизельных двигателей по мощности связаны с габаритами, системами охлаждения и подачи воздуха.
По способу охлаждения различают следующие двигатели:
– С воздушным охлаждением – применяется в дизель-генераторах малой мощности.
– Через охлаждающую жидкость. Используемые жидкости – вода или незамерзающая жидкость.
По способу подачи воздуха:
– Без турбонаддува.
– С турбонаддувом, когда турбонагнетатель нагнетает воздух в камеру сгорания двигателя с помощью выхлопной системы дизельного двигателя.
– Благодаря турбонаддуву и промежуточному охлаждению приточного воздуха.

По сравнению с бензиновыми двигателями дизельные двигатели имеют ряд преимуществ: меньшая стоимость и расход топлива, более длительный срок службы, большая пожаробезопасность.
Эти факторы особенно важны в случае длительного использования электростанции в качестве основного источника энергии или в случае постоянного подключения в качестве резервного.
Среди отечественных производителей можно отметить продукцию заводов Ярослава (ЯМЗ) и Минска (ММЗ).

Читайте также:  Дизайн обустройства офиса - фото, стоимость документации, сроки подготовки | дизайн-студия в Москве "Бест"

Генераторы

Генераторы (генераторы) используются для преобразования механической энергии вращения в электричество.
Есть два типа генераторов – синхронные и асинхронные.
На практике чаще всего используются синхронные генераторы.
Они могут быть однофазными или трехфазными. Выбор зависит от приложения.
Класс защиты генераторов обозначается двумя буквами (IP) и двумя цифрами. Первая цифра означает:
2 – защита от попадания пальцев или посторонних предметов диаметром более 12 мм.
4 – защита от попадания пальцев, проводов или предметов диаметром более 1 мм.
5 – полная защита от попадания различных предметов и пыли.

Вторая цифра:
3 – защита от капель воды (дождя), падающих под углом до 60 градусов от вертикали.
4 – защищен от капель воды под любым углом.

Популярные бренды на мировом рынке генераторов Stamford (Великобритания), Mecc Alte (Италия), Leroy Sommer (Франция) и др.

Мощность

Выбор мощности дизель-генераторной установки зависит от предполагаемой нагрузки на нее со стороны потребителей электроэнергии.
При этом необходимо учитывать активные и пассивные нагрузки.
Активные нагрузки – это устройства, в которых вся потребляемая энергия превращается в тепло: электроплиты, обогреватели, утюги и т. Д.
Для выбора мощности генератора в этом случае достаточно суммировать мощности всех активных приемников и сравнивать ее с мощностью генератора с учетом КПД.
Бывают реактивные нагрузки, чаще всего индуктивные, реже емкостные.
Для нагрузок с индуктивной составляющей (трансформаторы, электродвигатели, индукционные печи, электромагниты) часть энергии накапливается в обмотках в первой половине периода в виде электромагнитной энергии и возвращается в генератор (во второй половине) без делать любую полезную работу.
Мера реактивного сопротивления – косинус φ, который представляет собой фазовый угол между током нагрузки и напряжением, который является основным компонентом коэффициента мощности.
В этом случае для расчета активной мощности, потребляемой нагрузкой, умножьте общую мощность на косинус φ.
Выходная мощность дизельного генератора обычно указывается в кВА (киловольт-ампер) – полная мощность в технических характеристиках.
Активная мощность измеряется в ваттах (Вт).
Для лучшего расчета коэффициента мощности следует учитывать не только фазовый сдвиг, но и гармонические искажения формы волны тока и напряжения, что важно для нелинейных нагрузок, таких как сварочные аппараты.
Вы можете узнать больше об этом на следующих страницах:
Реактивная мощность – расчет и компенсация реактивной мощности.
Коэффициент мощности – пассивные и нелинейные потери в электросети. Фактор силы.

Применение

Дизель-генераторные установки (электростанции) обычно используются в качестве основных или резервных источников энергии.

Генераторы используются в качестве основного источника в случае отсутствия централизованной энергосистемы вообще и в качестве резервного источника в случае неисправности централизованной сети.
Резервные генераторы должны быть оборудованы системой автоматического включения резерва (AVR), предназначенной для запуска генератора в случае отключения электроэнергии или серьезного падения напряжения. После восстановления основного источника автоматическая АВР отключает резервный генератор.
В том или ином случае основная задача дизель-генераторов (электростанций) – обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителю.

В качестве резервного источника питания дизель-генераторы могут использоваться на промышленных предприятиях, в банковских учреждениях, медицинских учреждениях, коммерческих организациях и на складах. Это позволит избежать негативных последствий в случае длительного отключения устройств (медицинских, холодильных, защитных и т. Д.) И продолжить нормальное функционирование получателей.
В качестве основного источника питания дизель-генераторные установки широко используются в местах, где отсутствует централизованная система электроснабжения (удаленные загородные дома, геологические экспедиции, вахтовые поселки и т. Д.).

Комментарии и предложения принимаются и ценятся!

Оцените статью
Добавить комментарий