Дизельный генератор из дизельного двигателя: выкладываем по порядку

Дизельный генератор (электростанция) – установка для выработки электричества. Используется как автономный источник электроэнергии. Устройство дизель-генератора продиктовано процессами, необходимыми для преобразования энергии сгорания дизельного топлива в электрический ток.

Устройство и принцип работы

Конструкция стационарных и передвижных (см. рис.1) дизельных электростанций предусматривает наличие в них двух основных рабочих механизмов: генератора электрического тока (1) и ДВС (2). Эти детали расположены на жёсткой раме (3) и соединены между собой таким образом, что вал ротора и коленвал дизельного двигателя находятся на одной оси.

Рис. 1. Переносной стартерный дизель генератор

В зависимости от типа модели и марки электроустановки станции оборудуются дополнительными элементами и рабочими узлами:

• панелями управления различной сложности;
• системами шумоподавления;
• радиаторами с вентиляторами (для ДВС с водяным типом охлаждения);
• аккумуляторами (4) (см. рисунок 1), стартерами и устройствами для автоматического запуска;
• защитными панелями от бокового дождя;
• системами защиты обслуживающего персонала и другими конструктивными элементами.

Мощные промышленные дизельные генераторы, например, станции марки WattStream (рис. 2), размещаются в специальных защитных контейнерах с дополнительным оборудованием.

Рис. 2. Стационарная электростанция для промышленных нужд

В основе принципа работы лежит процесс преобразования механической энергии, выработанной дизельным двигателем, в электрический ток. Источником электроэнергии является генератор, который приводится в действие дизельным двигателем. Момент силы от вращения коленчатого вала ДВС передаётся на ротор генератора (альтернатора). В результате взаимодействия магнитных полей возникает ЭДС. В обмотках статора появляется переменный ток.

Частота тока поддерживается путём обеспечения стабильных оборотов двигателя. Для этого в конструкции дизель генераторов предусмотрен механизм стабилизации скорости вращения коленвала. При возрастании нагрузки увеличивается подача дизельного топлива в камеры сгорания, в результате чего мощность ДВС возрастает. Когда нагрузка падает – двигатель также сбрасывает обороты до заданного уровня.

Элементы конструкции дизельного генератора

Дизельный электрогенератор состоит из:

• двигателя внутреннего сгорания, обычно четырёхтактного. В нём, после сгорания дизельного топлива, образующиеся газы приводят в движение поршни;
• кривошипно-шатунного механизма. Он преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращение;
• генератора, непосредственно вырабатывающего электроэнергию. В дизельных электростанциях, обычно используются синхронные электрогенерирующие устройства.

В конструкцию устройства также входят дополнительные элементы:

• соединительная муфта – обеспечивает соосность двигателя и генератора;
• регулятор оборотов мотора и датчики работы его составных частей;
• фильтры для дизельного топлива;
• станина – рама, поддерживающая рабочие механизмы;
• система охлаждения – для защиты всех элементов от перегрева;
• в некоторых моделях – инверторы тока, кожухи и прочие устройства, детали и системы.

Все эти комплектующие, механизмы и агрегаты обеспечивают бесперебойную и длительную выработку электричества.

Виды и варианты исполнения

В продаже можно встретить сотни различных моделей дизельных генераторов. Но, несмотря на такое разнообразие, их можно классифицировать по нескольким основным признакам:

• типу альтернатора, вырабатывающего электроток;
• мощности агрегата;
• количеству фаз на выходе;
• способу охлаждения;
• принципу запуска дизельного двигателя (ручной либо электрический стартер, автоматический пуск при отсутствии напряжения в электрической сети);
• варианту исполнения (переносной или стационарный агрегат).

Остановимся более подробно на видах применяемых альтернаторов. Поскольку они генерируют ток, то полезно будет знать некоторые нюансы в работе самих генераторов.

Альтернаторы бывают двух видов: синхронные и асинхронные. Главное их отличие кроется в конструкции ротора. Якоря синхронных генераторов имеют обмотки. Для их возбуждения необходимо подать постоянный ток. Его можно взять из независимого источника либо снять часть напряжения с обмоток статора и выпрямить его.

В альтернаторах средней и большой мощности устанавливают на валу независимый генератор постоянного тока, который используется для возбуждения катушек ротора. Напряжение подаётся через щётки на кольца якоря. Поэтому синхронные генераторы ещё называют щёточными альтернаторами. Большое преимущество таких альтернаторов в том, что они обладают функцией регулятора напряжения.

Схема строения синхронного генератора показана на рисунке 3. Красным цветом обозначены контактные кольца (1), а сверху видны щёткодержатели (2). Хорошо видна полюсная катушка ротора (зелёный цвет).

Рис. 3. Схема синхронного дизель генератора

Альтернатор синхронного типа обеспечивает стабильные параметры напряжения при различных допустимых нагрузках. Отклонение в любую сторону не превышает 5%. Это достигается благодаря применению регулятора напряжений. На выходе генератора снимается высококачественный электрический ток.

Роторы асинхронных генераторов лишены проволочных катушек. Функции обмоток выполняют короткозамкнутые, чаще всего алюминиевые полосы, впрессованные в магнитопровод. По сути, они образуют сплошную массивную болванку. Плюсом такой конструкции является то, что для возбуждения не требуется подача постоянного тока. Достаточно токов самонаводки.

Ещё достоинства:

• нет щёток;
• компактные габариты и небольшой вес;
• невосприимчивость к коротким замыканиям (они просто перестают вырабатывать электроэнергию);
• низкая цена.

К сожалению, у этих генераторов есть серьёзный минус в технических характеристиках – ток низкого качества на выходе. Напряжение нестабильно и может колебаться в пределах больше 10%. Во многих случаях это не существенно, однако для питания точной аппаратуры и электронных устройств применять такие генераторы не желательно.

А вот для сварочных аппаратов они пригодны и даже желательны, при условии, что их мощности достаточно для подключения этих устройств. Существуют даже специальные сварочные генераторы на базе асинхронных альтернаторов (Рис. 4).

Рис. 4. Сварочный дизельный генератор

По способу охлаждения электростанции делятся на два типа: с жидкостным и воздушным охлаждением. Наличие водяного охлаждения позволяет двигателю длительное время работать при больших нагрузках. В частности такие двигатели выпускает японская фирма KUBOTA. На базе своих дизелей производитель поставляет на рынок очень надёжные дизельные генераторы, бренд которых завоевал всемирную известность.

Как происходит выработка энергии

Принцип работы дизель-генератора основывается на нескольких физических процессах, происходящих одновременно. При сгорании топлива выделяется смесь газов в двигателе. Они расширяются, это приводит в действие кривошипно-шатунный механизм. В обычных автомобилях это приводит к вращению колёс. В генераторе, используется другой физический процесс. Коленвал кривошипно-шатунного механизма вращает ротор, что влечёт появление электромагнитного поля, создающего индукционный переменный ток в статоре, роль которого выполняет обмотка.

Как правило, используются синхронные генераторы. Эти устройства выдают переменный электроток в виде чистой синусоиды, который необходим для безопасной работы современных электрических приборов и оборудования.

Применение

В качестве резервных источников в снабжении электроэнергией дизельные генераторы нашли применение во многих сферах:

• в коттеджных городках и на дачах;
• на строительных площадках;
• в заведениях общественного питания;
• на автозаправочных станциях;
• на СТО, в производственных цехах, магазинах, фермерских хозяйствах, больницах, а также для обслуживания многих других объектов.

В отличие от бензиновых моделей дизельные электростанции оказались более надёжными. Их эффективность выше, а срок эксплуатации более длительный. Дизельные станции менее прихотливы и просты в обслуживании. Они отличаются:

• высоким КПД;
• меньшим расходом топлива;
• устойчивостью к повышенным нагрузкам;
• большим ресурсным запасом;
• длительностью непрерывной работы.

Всё это способствует росту популярности дизельных моделей генераторов.

Особенности синхронного генератора

Принцип работы дизель-генератора переменного тока синхронного типа позволяет вырабатывать синусоидально изменяющийся переменный ток, благодаря тому, что частоты вращения ротора и магнитного поля совпадают. В дизельных электрогенерирующих устройствах используют специальную бесконтактную конструкцию, которая способна работать без перебоев длительное время.

Генератор состоит из трёх машин:

• подвозбудитель – вырабатывает синхронный ток, возбуждая его расположенными на роторе постоянными магнитами;
• полученное напряжение подаётся в управляющий блок, где проходит его регулировка и выпрямление, после чего подаётся в обмотку статора возбудителя;
• возбудитель вырабатывает ток, который снова проходит через выпрямители и подаётся непосредственно в генератор, подающий полученную электроэнергию потребителю.

С помощью такой конструкции отпадает необходимость в быстро изнашиваемых щётках. Из механических элементов остаются только подшипники. Подвозбудитель производит достаточное напряжение для выпрямления тока и питания управляющих систем электрогенератора.

Критерии выбора

1. При покупке мини электростанции определитесь, в первую очередь, какие задачи вам предстоит решать. От этого зависит выбор типа альтернатора, его мощности и уровня автоматизации. Для резервного питания частного дома подойдёт дизель генератор мощностью от 3 до 5 кВт. Желательно с синхронным альтернатором, который обеспечивает стабильную работу компьютера и прочих электронных устройств. Например, PRORAB 3000 D.
2. При выборе мощности ДГУ учитывайте не только предполагаемую суммарную нагрузку всех электрических приборов, а также тип нагрузки: тепловая или реактивная. К тепловой относятся нагрузки нагревательных приборов, а к реактивной – ёмкостные и индуктивные.
3. При расчётах, к суммарной нагрузке прибавляйте 15 – 20% мощности. Реактивную нагрузку подсчитать немного сложнее, так как в ней учитывается так называемый коэффициент Косинус ФИ. Он различен для разных инструментов и моторов (указывается в паспорте). Чтобы вычислить реальную нагрузку надо мощность разделить на cos(Fi).
4. Существуют ещё стартовые нагрузки электромоторов. При запуске они могут в 6 – 9 раз превышать номинальную нагрузку двигателя. Поэтому выбирайте генераторы с достаточным запасом мощности.
5. Если вы не планируете использовать установку для обеспечения питания насосов теплоснабжения, камер слежения и охранной сигнализации, то вряд ли стоит тратить дополнительные деньги на сложную аппаратуру автоматического включения. Запустить мотор ручным стартером не составляет никакого труда.
6. Нет надобности в автоматике для мобильных дизельных генераторов, используемых в условиях полного отсутствия электроснабжения. Если установка применяется только для освещения и для обеспечения работы электродвигателей и различных инструментов – смело выбирайте более дешёвый вариант с асинхронным альтернатором.
7. Дизельный генератор, который вы планируете использовать вне помещения в качестве основного источника питания, выбирайте с хорошо защищённым кожухом, а ещё лучше – модель в шкафном исполнении.
8. Трёхфазные генераторы преимущественно используются в производственных целях. Но если вы пользуетесь трёхфазным оборудованием, то конечно такие модели для вас.
9. Что касается брендов и производителей, то выбор за вами. Сегодня даже наши отечественные дизель генераторы не сильно уступают зарубежным, хотя цены их более демократичны. Можно посоветовать наш ВЕПРЬ или Prorab. Неплохо зарекомендовали себя генераторы фирмы SDMO.

Правила обслуживания перед эксплуатацией

Перед включением дизельного генератора необходимо:

• провести визуальный осмотр панелей, щитов агрегатов;
• при выявлении на обмотке или деталях пятен грязи, масла или топлива протереть их, убрать посторонние предметы (при обнаружении);
• проверить сопротивление изоляции обмотки. Если его величина менее 0,5 МОм, просушить влажные или загрязнённые участки;
• проверить топливный бак – он должен быть открыт и заполнен дизельным топливом;
• проверить уровень охлаждающей жидкости в генераторах с жидкостной системой отвода тепла, при необходимости долить;
• определить, нет ли течи в патрубках и радиаторе – если она есть, вызвать ремонтника;
• проверить герметичность воздушной заслонки.
• долить масло при необходимости. Каждые 1000 часов работы требуется полная его замена. Иногда чаще, если это указано в инструкции изготовителя.

Правила обслуживания и эксплуатации

• утечка масла должна составлять не более 0,1 кг на 100 часов работы;
• перед пуском включить устройство прогрева двигателя;
• не допускайте эксплуатацию на холостом ходу более получаса;
• следите, чтобы нагрузка не превышала номинальной мощности агрегата;
• каждые две недели резервный генератор необходимо запускать на короткое время. Это служит проверкой исправности его механизмов и предотвращает появление некоторых неисправностей.

Обращайтесь в сервисные центры или к профессиональным электромеханикам при выявлении проблем или повреждений, а также каждые полгода – для профилактического осмотра. Специалисты проверят, как работает дизельный генератор, при необходимости устранят мелкие неисправности.

Некоторые проблемы можно выявить самостоятельно, например, изменение положение муфты указывает на просадку ротора. Постоянно появляющиеся лужи масла и быстрое падение его уровня свидетельствуют о щелях в радиаторе или патрубках. Частые выключения могут быть связаны с разными повреждениями, которые определит только специалист. Ремонт дизельной электростанции должны проводить профессионалы.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Не работает вытяжка на кухне, освещение... Как подключить розетки для духового шкаф... Перегорают лампы в половине дома: в чем... Шумит двигатель стиральной машины Самсун...