Устройство генераторов переменного тока
Любая энергоустановка, вне зависимости от принадлежности к тому или иному типу, имеет два основных элемента — двигатель и альтернатор. Первый за счет сжигания жидкого или газообразного топлива вырабатывает механическую энергию, второй преобразует ее в электрическую.
Помимо этого конструкция газовых, бензиновых и дизельных генераторов включает в себя такие составляющие, как:
-
Система охлаждения
При работе силового агрегата выделяется тепловая энергия, что отрицательно сказывается на состоянии всех элементов конструкции. И чем выше температура, тем быстрее происходит износ. Для того чтобы затормозить этот процесс, а также предотвратить перегрев альтернатора и двигателя, используется жидкостное или воздушное охлаждение. Первый вариант по праву считается более эффективным, поэтому на мощных установках применяют именно его. Что же касается бытовых агрегатов с дизельным или бензиновым двигателем, то их обычно комплектуют системами второго типа. -
Топливная система
Основное назначение этого узла состоит в обеспечении питания двигателя. В состав входят распределительные трубопроводы, топливный насос, фильтры. Еще одним элементом системы можно считать встроенный топливный бак. В зависимости от расхода, имеющийся запас топлива обеспечивает 6-12 часов работы двигателя. В том случае, когда длительность непрерывной эксплуатации необходимо увеличить, возможна установка дополнительного бака. -
Пусковая система
Запуск генераторных установок может быть ручным, электрическим или автоматическим. В первом случае оператор вручную запускает двигатель, дергая за шнур. Поскольку это не слишком удобно, такие системы чаще всего используют на маломощных бензиновых электростанциях бытового класса. Профессиональное и промышленное оборудование комплектуют электростартерами либо системами автоматического запуска. Последние контролируют напряжение в основной сети и при перебоях подают команду на запуск резервных источников питания. -
Контейнер или кожух
Всепогодный контейнер служит для защиты от внешних факторов и позволяет использовать генераторные установки, как в помещениях, так и на открытом воздухе. В свою очередь звукоизолирующий кожух не только защищает агрегат, но и снижает уровень шума. Также стоит отметить, что ряд электростанций поставляется потребителям в открытом исполнении. В этом случае двигатель вместе с дополнительным оборудованием размещается на платформе или на стальной раме.
Как работает электростанция?
Что такое генераторная установка, и какова ее конструкция, мы рассмотрели. Теперь перейдем к принципу действия оборудования. Он основывается на эффекте электромагнитной индукции. Если катушку пронизывается магнитный поток, то при его изменении на выводах возникает электрическое напряжение. Величина последнего прямо пропорциональна скорости изменения потока. Исходя из этого, можно сделать вывод: для получения электрического тока необходимо магнитное поле и катушка, с выводов которой будет сниматься переменное напряжение.
Принцип работы газовых, бензиновых и дизельных генераторных установок можно изложить в трех пунктах:
- При сгорании топлива в камере ДВС образуется энергия расширения газов, которая перерабатывается кривошипно-шатунным узлом. В результате этого возникает механическая энергия, заставляющая вращаться коленчатый вал.
- Поскольку альтернатор соединен с валом, движение последнего передается ротору. Далее при вращении ротора возникает электромагнитное поле, которое создает электродвижущую силу.
- В свою очередь электродвижущая сила создает напряжение, которое стабилизируется посредством управляющего устройства и подается на выход.
В зависимости от принципа действия альтернатора различают синхронные и асинхронные агрегаты. У первых частота вращения магнитного поля и ротора совпадает. Вторые действуют в режиме торможения, то есть частота вращения магнитного поля отстает от того же параметра ротора. Несмотря на сравнительно невысокое качество тока, асинхронные модели завоевали популярность у потребителей. Это связано с простотой конструкции, неприхотливостью в обслуживании, доступной стоимостью. Что же касается механизмов синхронного типа, то они вырабатывают более качественный ток по сравнению с асинхронными генераторами и могут использоваться для питания чувствительной техники, в том числе медицинских приборов.
Виды двигателей стационарных и передвижных установок
Приводом альтернатора выступает двигатель внутреннего сгорания. В качестве топлива применяется бензин, дизель, газ. В бытовом резервном энергоснабжении наибольшее распространение получили бензогенераторы. Их отличает доступная цена и неплохие эксплуатационные характеристики. Однако мощных бензиновых агрегатов не существует — максимальная производительность оборудования составляет 20-30 кВт. Кроме того, такие устройства не рассчитаны на длительную автономную нагрузку и каждые несколько часов требуют остановки.
В промышленности и других сферах профессиональной деятельности чаще всего используются дизельные агрегаты. Стоимость генераторной установки данного типа выше. Однако это искупается долгим рабочим ресурсом и нетребовательностью в обслуживании.
Что касается газовых агрегатов, то они хотя и обладают высокими эксплуатационными параметрами, применяются не везде. Связано как с дороговизной, так и с привязкой оборудования к магистральному трубопроводу. Конечно, в качестве топлива можно использовать сжиженный газ, но такое решение имеет несколько недостатков. В частности снижается экономичность оборудования, а также затрудняется снабжение автономных передвижных установок.
Наиболее распространенным видом среди всех независимых источников электрической энергии являются установки на дизельных двигателях. Мощность ДГУ (дизель-генераторных установок) варьируется от 1,5 до 2500 кВт. Благодаря этому и частные покупатели, и промышленные предприятия могут подобрать решение, соответствующее их потребностям.
Классификация дизельных агрегатов
Генераторы переменного тока классифицируются по огромному числу признаков, поэтому мы рассмотрим только наиболее важные из них. В частности, это:
- Мощность дизель-генератора. По этому параметру оборудование делится на устройства малой (до 50 киловатт), средней (от 50 до 200 киловатт) и высокой (свыше 200 киловатт) мощности.
- Фазность. В частных хозяйствах обычно используют компактные генераторные установки однофазного типа, которые производят ток для бытовой сети напряжением 220 В. Что касается трехфазного оборудования, то оно имеет выходы двух типов — с напряжением 220 и 380 В.
- Степень мобильности. Различают портативные, передвижные и стационарные дизельные агрегаты. Первые имеют небольшой вес и размер, поэтому их можно без труда перемещать с места на место. Вторые собирают на двух- или четырехколесном шасси, которое при транспортировке крепят к тягачу. И наконец, стационарные электростанции не предназначены для частого перемещения.
- Класс. По данному признаку различают бытовое, профессиональное и промышленное оборудование. В быту используют компактные и недорогие дизель-генераторы малой мощности, обычно до 10 кВт. Профессиональные устройства применяются на строительных площадках, в торговых и офисных центрах, медицинских учреждениях и т.д. Промышленные дизельные электростанции устанавливаются на производственных комплексах, на предприятиях энергетической отрасли и других объектах.
- Особенности топливной системы и двигателя. Агрегаты делят на однотопливные и двухтопливные. Устройства первого типа заправляются исключительно дизельным топливом. Двухтопливную технику дополнительно комплектуют газовой установкой, работающей на магистральном и/или сжиженном газе.
Отдельно следует отметить режим эксплуатации техники. В зависимости от этого параметра различают оборудование для постоянного и аварийного энергоснабжения. Перечень преимущественных особенностей автономных стационарных станций, используемых в качестве основного источника питания, включает в себя такие пункты, как экономичный расход топлива, длительный срок службы, способность работать независимо от присутствия оператора.
Что касается резервных дизель-генераторов, то они предназначены для периодической эксплуатации — только при отключении основного источника питания. Не уступая по надежности двигателя и другим характеристикам агрегатам постоянного действия, они имеют широкую область применения и при правильном подборе используются в частных домах, в коммерческих и административных зданиях, во всех отраслях промышленности, а также в других направлениях деятельности человека.
Рекомендации по выбору дизельных установок
Для нормального подключения генераторной техники, а также для ее беспроблемного использования, необходимо рассмотреть основные характеристики и убедиться в том, что они соответствуют будущим эксплуатационным условиям. В частности, при выборе дизель генераторных установок нужно обратить внимание на следующие параметры:
- Мощность. Желательно предусмотреть запас 25-30%, чтобы оборудование не работало с максимальной нагрузкой.
- Число фаз. Для бытового использования подойдет однофазная модель. Для решения профессиональных задач — трехфазный агрегат.
- Способ запуска. Устройства с ручным пуском и электрическим стартером дешевле. Генераторы с блоком автоматики удобнее в использовании.
Затрудняетесь в выборе бытового, профессионального или промышленного энергетического оборудования? Воспользуйтесь бесплатной консультацией, которую можно получить у специалиста компании «Энергопроф»: +7 (800) 500-24-18.
