Дизель генератор — устройство и принцип действия

Дизель генератор - устройство и принцип действия

Когда на предприятие или в загородный дом приобретается дизельная электростанция, принцип работы данного оборудования требуется изучить в первую очередь. От четкого понимания устройства системы и механизма взаимодействия отдельных ее элементов напрямую зависит правильность эксплуатации конструкции, способность своевременного выявления факта сбоев и отклонений в работе техники..

В составе классического генератора присутствуют: двигатель (работающий, как правило, на дизельном топливе), блок управления и контроля системой, генератор переменного тока, топливная емкость, система охлаждения, смазочное и выхлопное оборудование, аккумулятор с зарядным устройством, регулятор напряжения, а также корпус или рама конструкции, в рамках которой все узлы объединяются воедино..

Двигатели и генераторы.

Стандартная дизельная электростанция имеет принцип работы, основывающийся на использовании дизельного двигателя. Именно эта деталь инициирует активацию системы и обеспечивает выполнение ее основных задач. ДВС в таких системах чаще всего имеет верхнеклапанное устройство, поскольку это решение наиболее компактное, малошумное, надежное и менее токсичное, чем остальные аналоги..

Дизель генератор - устройство и принцип действия

Современные генераторы электричества комплектуются двигателями воздушного и жидкостного охлаждения. Воздушные чаще применимы в быту, в то время как жидкостные подходят для заводских условий. Также по особенностям подачи воздуха в ДВС различают системы с турбонаддувом, без турбонаддува, а также комбинированные с реализованным промежуточным охлаждением и классическим турбонаддувом..

Учитывая, что дизельная электростанция характеризуется принципом работы, при котором энергия расширения газов становится механической, а та, в свою очередь, электрической, в этой системе одно из наиболее важных мест отведено альтернатору или генератору переменного тока. Он может быть как синхронным, так и асинхронным.

Данное изделие включает корпус, внутри которого подвижный ротор, вращаемый в статоре (сердечник с обмоткой). Ротор может быть щеточным или бесщеточным, но его задача стандартна: формирование ЭМ-поля. Благодаря этому эффекту в обмотках статора появляется электродвижущая сила, дающая на выходе ток с нужными характеристиками..

Системы обеспечения функциональности двигателя.

Принцип работы любого дизельного генератора заключается в сотрудничестве ДВС и генератора переменного тока. Однако, если двигатель будет пребывать не в лучшем состоянии, это негативным образом скажется на состоянии всей конструкции. Чтобы обеспечить мотору максимальную продуктивность и хорошую работоспособность, производители снабдили его рядом дополняющих структур:

Дизель генератор - устройство и принцип действия

  • охлаждающей (складывается из помпы, бака, трубопроводов; может быть водяной или воздушной, основывающейся на использовании различных хладагентов);
  • запускающей работу двигателя (стартер, пусковой клапан, аккумулятор с зарядкой, компрессор, трубки; комплекс этих элементов помогает без эксцессов активировать двигатель);
  • смазочной (состоит из масляных емкостей, фильтров, радиаторов, маслопроводов и насосов; нейтрализует эффект чрезмерного трения ДВС с соседними элементами);
  • топливной (выполнена с использованием топливников, трубопроводов, насосов; обеспечивает подачу дизеля к двигателю для его последующей переработки);
  • подогревающей (поддерживает термические параметры двигателя на должном уровне, что особенно актуально для систем уличной эксплуатации; включает элементы как вентиляции, так и отопления: змеевики, подогреватели, лампы и т.д.).

Управление оборудованием.

Дизель генератор - устройство и принцип действия

В настоящее время в мире существует несколько вариаций ДЭС: основные (применяются в местах, удаленных от цивилизации или лишенных возможности подключения к централизованным сетям подачи электричества), аварийные (помогают избежать отключения оборудования на объектах, где остановка техпроцесса недопустима), резервные (подстраховочные, актуальны в случае отключения основной сети).. Практически все перечисленные дизельные электростанции имеют схожее устройство и принцип работы, поэтому всем им требуется специальный модуль, позволяющий настраивать систему под конкретные пользовательские задачи или, как минимум, управлять ей. Эта роль отводится панели управления и пультам ДУ. Ключевая функция панели управления – автозапуск оборудования в моменты отсутствия напряжения в основной электросистеме, дополнительные – отслеживание параметров конструкции (давление масла, частота вращения, температура), контроль функционирования ДВС, автоотключение генератора, остановка системы в случае фиксации критических симптомов на отдельных ее участках..

Рама, кожух, станина.

Монтаж элементов электростанции осуществляется на единой платформе. Как правило, она характеризуется наличием рамы (несущая часть + кожух) и заземлителя. Роль этого элемента защитная. Он предохраняет как технику от окружающей среды, так и операторов оборудования от нежелательного контакта с элементами конструкции..

В зависимости от формата станины, изделия могут относиться к числу открытых (актуальны только для использования внутри зданий) или закрытых (подходят для уличной эксплуатации).

В специальный защитный противопогодный кожух одевают системы, которым назначена эксплуатация в полевых условиях.

Контейнер становится пристанищем генератора в ситуации, если нужно вырабатывать энергию на открытом воздухе при сильном морозе или других критических внешних условиях..

Принцип работы дизельного генератора.

Зная компоненты электростанции, легко представить, как они взаимодействуют друг с другом, обеспечивая на обслуживаемом объекте продуцирование электричества в необходимом объеме..

Дизель генератор - устройство и принцип действия

  1. Ключевая роль в рабочем процессе отводится ДВС. Именно в двигателе происходит сгорание дизеля, поставляемого из топливного резервуара. Образуемые в ходе этого процесса газы расширяются, формируя всплеск энергии, служащей стимулом вращения коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм позволяет получить из энергии свежеобразованных газов искомую механическую энергию.
  2. Далее полученный вращательный момент передается ротору генератора, который, в свою очередь, отвечает за создание достаточного по мощности электромагнитного поля..
  3. Генератор включается в работу, благодаря чему в его обмотке появляется индукционный переменный ток, который и подается к конечному потребителю электричества..

Таков принцип работы и устройство каждого дизельного генератора. Зная этот несложный процесс, легко диагностировать поверхностные повреждения и поломки.

Например, если оборудование не запускается, есть вероятность, что сломалась топливная система (не подается ДТ), сбоит стартер или система холодного пуска.

Это не значит, что собственник автономной системы генерации электричества должен сразу же чинить конструкцию, однако осведомленность об особенностях функционирования позволяет ему сориентироваться, когда нужно вызывать специалистов для диагностики или ремонта..

Принцип работы передвижного дизельного генератора.

Дизель генератор - устройство и принцип действия

Особой разновидностью техники, используемой для получения электричества в условиях отсутствия подключения к централизованной сети, являются передвижные установки универсального формата. Они оптимизированы для работы в полевых условиях и имеют несколько отличную от бытовых стационарных модулей конструкцию. Устройство таких установок предполагает наличие выпрямителей тока, средств пожаротушения, распределительных силовых шкафов, отопительно-вентиляционных блоков, набора кабелей для выполнения подключения, пульта дистанционного управления..

Передвижные электростанции на дизельном топливе могут оснащаться собственной системой передислокации с места на место или же созданы таким образом, чтобы легко транспортироваться автоприцепами: одноосными – если мощность оборудования не превышает 10 киловатт и двухосными, если мощность выше 20 кВт..

Стоит отметить, что принцип работы дизельного генератора мобильного формата аналогичен функционированию стационарных установок.

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

Из-за аварий, случающихся в электрической сети, прекращается работа всех электроприборов, потребляющих электрическую энергию для обеспечения жизнедеятельности человека.

Выход из ситуации – в резервном электроснабжении дома, офиса, учреждения или производственного предприятия.

Надёжным автономным источником электроэнергии является дизель генератор – мини электростанция, работающая на дизельном топливе.

Установка автономного электроснабжения решает проблему с обеспечением резервного питания подключённого оборудования.

Мини электростанция позволяет сохранить непрерывный процесс функционирования дорогостоящей аппаратуры, включая медицинское оборудование и охранные системы.

Применение дизельных генераторов с функцией автоматического запуска гарантирует сохранение скоропортящихся продуктов, хранящихся в холодильниках на складах и в продовольственных магазинах.

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.

Дизель генератор - устройство и принцип действияРис. 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.

Дизель генератор - устройство и принцип действияРис. 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.

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).

Читайте также:  Неожиданные свойства привычного углерода

Дизель генератор - устройство и принцип действияРис. 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).

Дизель генератор - устройство и принцип действияРис. 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.

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.

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 эксплуатации и обслуживания

Дизельные двигатели довольно неприхотливые и выносливые. Их обслуживание в основном заключается в своевременной замене масла и контроле уровня дизельного топлива в баке. Дополнительного контроля требует водяное охлаждение, если оно есть. Необходимо вовремя доливать воду или тосол, во избежание перегрева ДВС.

Особое внимание обращаем на обслуживание дизельных генераторов, оборудованных пусковой автоматикой. Учитывая то, что двигатель запускается стартером от аккумуляторной батареи, необходимо следить за состоянием этих деталей. При разрядившемся аккумуляторе двигатель просто не сможет запуститься в нужный момент. А это чревато далеко идущими последствиями.

Асинхронный альтернатор обслуживания не требует на протяжении всего срока службы. А вот синхронный генератор со щётками требует к себе внимания. Замена щёток – стандартная процедура. Сроки замены зависят от интенсивности эксплуатации. Обычно раз в 2 – 4 года.

Старые модели синхронных альтернаторов слабо защищены от попадания пыли на щёточный механизм. Это приводит к повышенному износу деталей генератора. Своевременное техническое обслуживание продлит срок службы генератора, защитит вашу электротехнику от непредвиденных ситуаций.

Устройство и принцип работы дизельных генераторов

Дизельным генератором называют агрегат, состоящий из двух основных узлов – электрического генератора и двигателя, работающего на дизеле. Данная система служит автономным источником электроэнергии и обеспечивает ее бесперебойную подачу.

Применение дизельных генераторов

Благодаря своей мобильности и доступности топлива, дизельные станции незаменимы для труднодоступных районов. Электроагрегат может служить как основным источником электроэнергии, так и дополнительным, резервным, в зависимости от наличия централизованного электроснабжения.

В качестве источника питания такие электростанции применяются в различных организациях, а также в частном секторе. Ими могут быть оборудованы различные торговые организации, школы, больницы, а также отделения МВД и МЧС и прочие организации, использующие однофазный и трехфазный переменный ток. Кроме этого ДГУ устанавливаются в частных домах и коттеджах.

Дизель генератор - устройство и принцип действия

Также существуют аварийные установки. Они используются там, где недопустимы перебои электроснабжения.

При малейших неполадках с поставкой электроэнергии на объект, такие устройства должны быть готовы принять любую нагрузку.

В зависимости от области применения могут понадобиться различные типы дизельгенераторных установок. Так, на электроснабжение частного дома вполне достаточно небольшого электроагрегата мощностью 2-3 киловатт.

Небольшие организации могут ограничиться профессиональной ДГУ мощностью 2-15 киловатт. Мощными электростанциями (до 250 киловатт) оснащаются производственные предприятия и обширные строительные объекты.

Виды дизельных генераторов

Рынок наполнен множеством моделей ДГУ. В каждом случае модель подбирается исходя из области применения и индивидуальных предпочтений покупателя.

В первую очередь классификация идет по области применения. Свой тип электроагрегата применяется в строительстве, сельском хозяйстве, энергопоездах.

  • По мощности:
  • По мощности различают электроагрегаты небольшой мощности (до 50кВт), средней (50-200 кВт) и высокой (больше 200кВт).
  • По способу охлаждения:
  • Таких способов существует три: воздушный, радиаторный (называемый также водо-воздушным) и двухконтурный (или водо-водяной).
  • По типу использования:
  • Также электростанции классифицируются на осветительные, силовые, а также станции специального назначения (к примеру, инструментальные).
  • По способности к передвижению:

В зависимости от способности к передвижению, существуют стационарные, передвижные и портативные генераторные установки. Передвижные обычно применяются в качестве мобильных источников питания.

По способу исполнения:

В специально подготовленных помещениях можно размещать электростанции открытого исполнения. В ином случае стоит использовать электростанцию в кожухе. Он защитит агрегат от осадков и прочих вредных воздействий окружающей среды. В суровом климате обычно используются контейнерные электростанции.

По способу возникновения магнитного поля:

Выделяют синхронные и асинхронные генераторы. Асинхронные считаются более надежными, они при их использовании не создаются радиопомехи. Однако, в отличие от аналогов, они не способны переносить долговременные перегрузки.

По количеству фаз:

ДГУ классифицируются на однофазные и трехфазные. Основное отличие состоит в том, что трехфазная электростанция имеет два выхода – на 230 и 400В. В однофазном электроагрегате есть лишь один выход – на 120В.

Кто-то считает, что трехфазные устройства можно отнести к универсальным, потому приобретает их, даже если на сегодняшний день трехфазный ток не нужен. При этом стоимость самого трехфазного ДГУ и его обслуживания заметно превышает затраты на однофазный.

Если трехфазные потребители в цепи отсутствуют, оптимальным вариантом является приобретение достаточно мощного однофазного агрегата.

Устройство дизельных генераторов

Дизель генератор - устройство и принцип действия

Корректное управление работой электроагрегата невозможно, если пользователь не знает устройство ДГУ, его ключевые узлы и детали. Отчасти разобраться в хитросплетениях поможет схема электрическая дизельного генератора, но только в том случае, если человек имеет представление о работе агрегата.

Главный узел агрегата – дизельный двигатель. В дизельных станциях устанавливаются высоконадежные двигатели, разработанные для функционирования на постоянных частотах.

Чаще всего используется четырехтактный двигатель.

В комплектацию входят все необходимые атрибуты для работы, как-то: регулятор оборотов (может быть электронным либо механическим), различные фильтры (топливный, воздушный, масляный), различные датчики.

Цилиндры двигателя могут располагаться двумя способами — V-образно и рядно. При рядном расположении используется более длинная и узкая рама, чем в устройствах, где цилиндры расположены V-образно. Следует учесть, что рядных двигателей, имеющих большое количество цилиндров, выпускается мало, потому в высокомощных электроагрегатах чаще всего установлен именно V-образный двигатель.

Рядный двигатель

Дизель генератор - устройство и принцип действия

Двигатель, устанавливаемый на электроагрегаты мощностью от 15кВт, снабжен системой жидкостного охлаждения. Такие конструкции имеют пониженный уровень шума и увеличенный ресурс.

Современная электростанция, работающая на дизеле, чаще всего включает в себя синхронный генератор. Устанавливаемые генераторы имеют одну либо три фазы, в зависимости от мощности, самовентиляцию и не имеют щеток. Обмотка, изготовленная из высококачественной электролитической меди, способна функционировать при максимальной температуре.

Соединение генератора и дизельного двигателя осуществляется конусной муфтой. Если в системе применяется одноопорный генератор, муфта не требуется, вместо нее используются гибкие диски.

Принцип работы дизельных генераторов

Основной принцип работы дизельного генератора можно изложить в нескольких пунктах:

  • В результате возгорания сжатого дизтоплива образуется энергия расширения газов. В процессе переработки этой энергии с помощью кривошипно-шатунного механизма, появляется механическая энергия вращения коленчатого вала.
  • Начинает двигаться ротор генератора. При вращении ротора возбуждается электромагнитное поле, в результате чего создается электродвижущая сила (сокращенно — ЭДС).
  • ЭДС создает исходящее напряжение. Это напряжение, стабилизируемое с помощью устройства управления, подается конечному пользователю.

Устройство дизель-генератора

Современный дизельный генератор может дополнительно оснащаться устройствами стабилизации напряжения, устройствами защиты от перегрузок и проверки уровня масла, а также различными электрическими системами запуска двигателя. Выпускаемые современными производителями генераторы на дизельном топливе, — это надежные, мощные, экономичные и долговременные поставщики электроэнергии.

  • Дизель-генераторная станция / установка состоит из силовой установки (дизельный двигатель, генератор), блока управления различных модификаций, жесткой рамы и бака с топливом.
  • Понятия-аналоги:
  • дизельная электростанция,
  • электрогенераторная установка,
  • дизельный электроагрегат,
  • дизель-генератор,
  • дизельгенераторная установка (ДГУ),

Обычно для обозначения менее мощных автономных дизельных источников электроснабжения используют термин «дизель генератор» (ДГ), для более мощных – «дизельная электростанция» (ДЭС). Также используются названия «дизель генераторная установка» (ДГУ) и «дизель электрическая установка» (ДЭУ).

Классификация

Автономные электростанции классифицируются по:

1. виду топлива (дизельные, бензиновые, газовые).

  1. 2. назначению (переносные, стационарные)
  2. 3. вырабатываемой мощности
  3. 4. роду электрического тока, вырабатываемого генератором (переменный, постоянный)
  4. 5. продолжительности работы
  5. 6. виду пуска (ручной, стартер, автозапуск),
  6. 7. способу защиты от атмосферных явлений и вандализма (капот, кожух)
  7. 8. виду исполнения (например, на автомобильных и тракторных прицепах)
  8.  Дизель генератор - устройство и принцип действия
  9. Двигатель

Ключевой узел любой дизельной электростанции – конечно же, двигатель. На дизель-генераторах используются специальные двигатели высокой надежности промышленного типа, которые предназначены для работы на постоянной частоте.

Как правило, это 4-тактные дизельные двигатели.

Такой дизель снабжается всеми принадлежностями для постоянного или резервного применения на электростанциях, комплектуются сухим воздушным фильтром, механическим или электронным регулятором оборотов, масляным и топливным фильтрами, датчиками давления и температуры.

Возможно применение двигателей с рядным и V-образным расположением цилиндров. Обычно дизель-генераторы с двигателями с рядным расположением цилиндров имеют более узкую и иногда – более длинную раму по сравнению с дизель-генераторами с V-образными дизелями.

Устройство и обслуживание рядных двигателей проще. Редко встречаются рядные двигатели с количеством цилиндров больше 6, таким образом, конструкция и устройство дизель генераторов большой мощности предполагает, как правило, использование V-образного двигателя.

На дизель-генераторах мощностью более 15 кВт используются двигатели с жидкостным (радиаторным) охлаждением. Они имеют более простое устройство, более надежны и легче агрегатов с воздушным охлаждением.

Сама конструкция двигателей с радиаторным охлаждением подразумевает такие преимущества, как больший ресурс из-за более равномерного охлаждения, более низкий уровень шума, возможность использования в более широком диапазоне температур.

Генератор

В большинстве современных широко применяемых дизельных установок используются синхронные генераторы переменного тока.

Это, как правило, промышленные генераторы с горизонтальной осью синхронного типа, бесщеточные, трехфазные (или однофазные на станциях небольшой мощности) на роликовых подшипниках с самовентиляцией внутри кожуха.

Устройство бесщеточных генераторов предполагает наличие системы самовозбуждения с саморегуляцией выходного напряжения. Обмотка выполняется, как правило, из электролитической меди и выдерживает высокие температуры нагрева.

Соединительная муфта

Для обеспечения требуемой соосности двигатель и генератор соединяются вместе при помощи конусной муфты. В случае применения одноопорного генератора (генератора с одним опорным подшипником) роль муфты выполняет специальный гибкий диск.

Устройство и принцип работы дизель-генератора

Дизель генератор - устройство и принцип действия

 Ни одни строительные работы не могут обойтись без дизель-генератора. Он используется в качестве источника основного или резервного энергоснабжения. Это зависит от нестабильности или отсутствия централизованного электроснабжения на объектах. Дизельный генератор преобразует механическую энергию вращения вала дизельного двигателя в электрическую энергию, вырабатываемую генератором переменного тока. Не редко его приравнивают к дизельной электростанции или дизельэлектрическому агрегату, что не совсем верно.

Дизель-генератор состоит из конструктивно объединенных дизельного двигателя и генератора, в то время как электростанция может включать в себя несколько генераторов. Она обладает большей мощностью, которая достигает 3000 и более кВА. Генератор же имеет не более 50 кВА.

К основным составным частям дизель-генератора относятся: дизельный двигатель с системами обеспечения его работоспособности – охлаждения, подачи топлива и воздуха; альтернатор – синхронный или асинхронный генератор переменного тока; рама, на которой крепится оборудование; тент, кожух или контейнер, которые обеспечивают защиту от внешних воздействий; автоматический ввод резерва.

Источники энергоснабжения могут работать на бензине или дизельном топливе, солярке. Генерация тока происходит за счет преобразования механической энергии двигателя внутреннего сгорания в электрическую.

В отличие от бензина, дизельное топливо имеет высокий моторесурс (до 40 тыс. и более моточасов), длительное время эксплуатации и высокий коэффициент полезного действия (выше 50%).

Оборудование такого устройства может работать без перерывов на охлаждение двигателя.

Стоит отметить, что мощность дизельных двигателей связана с габаритами, системами охлаждения и подачи воздуха.

Существует два способа охлаждения: воздушное охлаждение, которое применяется в дизель-генераторах малой мощности, и жидкостное охлаждение.

Выделяют три способа подачи воздуха: без турбонаддува, с турбонаддувом( турбокомпрессор нагнетает воздух в камеру сгорания двигателя, используя привод от выхлопных газов дизеля), с турбонаддувом и промежуточным охлаждением поступающего воздуха.

Ознакомиться с моделями дизель-генераторов можно в каталоге компании Они широко используют как производственные предприятия, так и объекты городской инфраструктуры: жилые и административные здания, школы, детские сады, торговые комплексы, больницы и т.д.

Статьи

31.08.2015

Дизельный генератор – это агрегат, генерирующий электроэнергию путем сжигания дизельного топлива.

Время работы установки ограничивается исключительно запасом топлива, расход которого зависит от мощности аппарата и может варьироваться в диапазоне от 6 до 50 литров за 1 час работы.

Использование генератора в качестве резервного (аварийного) источника электроэнергии гораздо выгоднее, чем, к примеру, применение аккумуляторв.

Дизельный генератор отличается от дизельной электростанции тем, что последняя установка, помимо самого дизельного генератора, включает в себя разные дополнительные устройства: узел по распределению электроэнергии, систему автоматического аварийного выключения, пульт управления и т. д. Дизельная электростанция обычно используется для снабжения электроэнергией нескольких мелких объектов.

Основные компоненты и узлы дизель-генератора

  • Дизельный двигатель с системами обеспечения (системы подачи топлива, воздуха и система охлаждения);
  • Генератор переменного тока (синхронный либо асинхронный);
  • Система автоматического управления;
  • Внешний блок: рама (каркас), корпус (контейнер, кожух).

Краткое описание принципа работы дизель-генератора

Принцип работы дизеля аналогичен принципу действия бензинового агрегата: энергия, выделяемая при сгорании топлива, преобразуется в механическую, а затем в электрическую.

В результате воспламенения воздушно-топливной смеси в цилиндрах двигателя образуется энергия расширения газов, которая с помощью кривошипно-шатунного механизма начинает вращать коленчатый вал.

Вал, в свою очередь, приводит в движение ротор генератора, который возбуждает электромагнитное поле, создающее электродвижущую силу. Электродвижущая сила формирует выходное напряжение, стабилизируемое устройством управления.

Дизель-генераторы работают в диапазоне напряжений от 200 Вольт до 400 В, в зависимости от мощности и модели генератора, которые бывают однофазными и трёхфазными. Трехфазные генераторы могут подавать напряжение в 200 В и 380 В, а однофазные – только один показатель напряжения. Трехфазные модели обладают более высоким КПД.

Дизель-генераторы выпускаются в различных вариантах, например, в стационарном и мобильном исполнении, с шумопоглощающим кожухом и без него, с воздушной либо жидкостной системой охлаждения, без турбонаддува и с турбонаддувом (способ подачи воздуха).

Обычно мобильные генераторы обладают меньшими размерами, меньшей мощностью и меньшим уровнем шума по сравнению со стационарными. Стационарные агрегаты без шумопоглощающего кожуха практически невозможно использовать в жилых помещениях.

Генераторы переменного тока, преобразующие механическую энергию вращения в электрическую, бывают синхронными и асинхронными.

Они практически равноценны, но при необходимости подключения электроинструментов с большим потреблением энергии (насосы, сварочные аппараты, дрели, электропилы) предпочтительнее синхронный генератор. Он же подойдет для питания холодильников, осветительных приборов.

Если же подключается техника, высокочувствительная к перепадам напряжения, то лучше сделать выбор в пользу асинхронного агрегата, поддерживающего постоянное напряжение.

Достоинством синхронных аппаратов является возможность подключения оборудования с мощностью до 65% от номинальной, в то время как для асинхронных моделей этот показатель составляет всего 30%. Недостаток синхронных генераторов – низкая степень защиты двигателя от воздействия внешних факторов – пыли, грязи, воды.

Дизель-генератор

Дизельный генератор — устройство, преобразующее механическую энергию вращения вала дизельного двигателя в электрическую энергию, вырабатываемую генератором переменного тока.

Обычно выполнен в виде передвижной или стационарной установки для использованния в качестве источника основного или резервного электроснабжения.

Применяемые термины:
ДГ — дизель-генератор, дизельный генератор.
ДГУ — дизельная генераторная установка.
ДЭС — дизельная электростанция, дизельная электрическая станция.

ДЭУ — дизельная электроустановка, дизельная электрическая установка.

Принцип работы дизель-генератора

Вкратце принцип можно описать так:
Энергия расширения газов, образующихся при воспламенении сжатого топлива в цилиндрах дизельного двигателя, преобразуется посредством кривошипно-шатунного механизма в механическую энергию вращения коленчатого вала. Ротор генератора, приводимый в движение валом двигателя, вращаясь, возбуждает электромагнитное поле, создающее ЭДС (электродвижущую силу) на обмотках генератора.

ЭДС в противофазе формирует выходное напряжение на обмотках статора, которое стабилизируется устройством управления и подаётся потребителям электроэнергии.

Основные компоненты и узлы

К основным составным частям дизель-генератора ( электростанции) относятся: — Дизельный двигатель с системами обеспечения его работоспособности — охлаждения, подачи топлива и воздуха. — Синхронный или асинхронный генератор переменного тока — альтернатор. — Рама (шасси) на которой крепится оборудование. — Тент, кожух или контейнер, выполняющие функцию защиты от внешних воздействий.

— Система автоматического управления. Генераторы (станции), предназначенные для работы в качестве резервного источника электроэнергии дополнительно оборудуются устройством автоматического ввода резерва (АВР).

C вариантами исполнения генераторов для разных режимов эксплуатации можно ознакомиться на примере моделей дизель-генераторов Aкsa или Geko. А так же популярные в 2015 году для использования в загородных домах генераторы Champion и Huter

Двигатели, применяемые в дизель-генераторах

Основные отличия дизельных двигателей, связанные с их мощностью, определяются габаритами, системами охлаждения и подачи воздуха. По способу охлаждения различают двигатели: — Воздушного охлаждения — применяются в дизель-генераторах малой мощности. — Жидкостного охлаждения. Применяемые жидкости – вода или антифриз.

По способу подачи воздуха: — Без турбонаддува. — С турбонаддувом, когда турбокомпрессор нагнетает воздух в камеру сгорания двигателя, используя привод от выхлопных газов дизеля. — С турбонаддувом и промежуточным охлаждением поступающего воздуха.

В сравнении с бензиновыми, дизельные двигатели имеют ряд преимуществ: меньшая стоимость и расход топлива, больший ресурс, более высокая пожаробезопасность.

Эти факторы особенно важны в случае долговременного применения электростанции в качестве основного источника электроснабжения или при продолжительном подключении ее в качестве резервного.
Среди отечественных производителей можно отметить продукцию Ярославского (ЯМЗ) и Минского (ММЗ) заводов.

Генераторы

Генераторы переменного тока (альтернаторы) служат для преобразования механической энергии вращения в электрическую. Различают два типа генераторов — синхронные и асинхронные. Наиболее широкое применение в практике получили синхронные генераторы.

Генераторы могут быть однофазные или трехфазные. Выбор зависит от области применения.
Класс защиты генераторов обозначается двумя буквами (IР) и двумя цифрами. Первая цифра означает:
2 — защита от проникновения пальцев или посторонних предметов более 12 мм в диаметре.

4 — защита от проникновения пальцев, проволоки или предметов, диаметром более 1 мм.
5 — полная защита от проникновения различных предметов и пыли. Вторая цифра:
3 — защита от капель воды (дождя), падающих под углом до 60 градусов от вертикали.

4 — защита от капель воды, падающих под любым углом.

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

Мощность

Выбор мощности дизельного генератора зависит от предполагаемой нагрузки на него потребителями электроэнергии.
При этом необходимо учитывать активные и реактивные нагрузки.
Активные нагрузки – приборы, в которых вся потребляемая энергия преобразуется в тепло: электроплиты, обогреватели, утюги и т.д.

Для выбора мощности генератора в данном случае достаточно просуммировать мощности всех активных нагрузок и сопоставить с мощностью генератора с учётом КПД.
Существуют реактивные нагрузки, обычно индуктивные и гораздо реже емкостные. У потребителей с индуктивной составляющей в нагрузке (трансформаторы, электродвигатели, индукционные печи, электромагниты …

) часть энергии запасается в обмотках за время первой половины периода в виде электромагнитной энергии и возвращается обратно в генератор (во второй половине периода), не совершая никакой полезной работы. Мерой реактивности является косинус φ — угол сдвига фаз между током и напряжением в нагрузке, который является основной составляющей коэффициента мощности (Power Factor).

В этом случае, чтобы подсчитать активную мощность, потребляемую нагрузкой, нужно полную мощность умножить на косинус φ.
Мощность дизель-генератора в технических характеристиках обычно указывается в КVA (КилоВольтАмпер) — полная мощность.
Активная мощность измеряется в Ваттах (W).

Для более правильного расчёта коэффициента мощности необходимо учитывать не только сдвиг фаз, но и гармонические искажения формы тока и напряжения, что актуально для нелинейных нагрузок, например, сварочных аппаратов. Подробнее с этим можно ознакомиться на страницах:

Реактивная мощность — расчёт и компенсация реактивной мощности.

Коэффициент мощности — реактивные и нелинейные потери в электросети. Коэффициент мощности.

Применение

Дизельные генераторы (электростанции) широко используются в качестве источников основного или резервного электроснабжения.

В качестве основного источника генераторы используют в случаях полного отсутствия централизованной сети энергоснабжения, а в качестве резервного – в случаях наличия централизованной сети, функционирующей со сбоями в работе.

Резервные генераторы должны быть оборудованы системой автоматики АВР (автоматический ввод резерва), предназначенной для запуска генератора в случае отключения или сильного уменьшения напряжения сети.

При восстановлении работоспособности основного источника, автоматика АВР отключает резервный генератор.В том или другом случае главная задача дизельных генераторов (электростанций) – обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителю.

В качестве резервного источника питания дизель-генераторы могут использоваться на промышленных предприятиях, в офисах банков, медицинских учреждениях, в торговых организациях и в складских помещениях. Это позволит избежать негативных последствий в случае длительного отключения оборудования ( медицинского, холодильного, охранного, и т.д.) и продолжить функционирование потребителей в штатном режиме.

В качестве основного источника питания дизель генераторы широко применяются обычно там, где централизованная система энергоснабжения полностью отсутствует (удаленные загородные дома, геологоразведочные экспедиции, вахтовые поселки и т.д.)

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Дизельная электростанция

Дизельная электростанция в убежище гражданской обороны
Судовая дизель-генераторная установка
Стационарный электроагрегат, железнодорожная электростанция
Переносные дизель-генераторы с воздушным охлаждением
Электроагрегат на шасси грузовика
Электроагрегат на автомобильном прицепе
Электроагрегат может буксироваться малотоннажным грузовиком
ЭСУ2А — электростанция дизельная самоходная узкоколейная, ширина колеи 750 мм

Ди́зельная электроста́нция (дизель-генераторная установка, дизель-генератор) — стационарная или подвижная энергетическая установка, оборудованная одним или несколькими электрическими генераторами с приводом от дизельного двигателя внутреннего сгорания. Существуют также электростанции с приводом от бензинового двигателя — бензиноэлектрический агрегат или бензиновая электростанция и газопоршневые электростанции.

Следует учитывать, что термины дизельная электростанция, дизельэлектрический агрегат и дизель-генератор не являются синонимами:

  • дизель-генератор — устройство, состоящее из конструктивно объединённых дизельного двигателя и генератора;
  • дизельэлектрический агрегат в свою очередь включает в себя дизель-генератор, а также вспомогательные устройства: раму, приборы контроля, топливный бак;
  • дизельная электростанция — это стационарная или передвижная установка на базе дизельэлектрического агрегата, дополнительно включающая в себя устройства для распределения электроэнергии, устройства автоматики, пульт управления.

Как правило, такие электростанции объединяют в себе генератор переменного тока и двигатель внутреннего сгорания, которые установлены на стальной раме, а также систему контроля и управления установкой.

Двигатель внутреннего сгорания приводит в движение синхронный или асинхронный электрический генератор. Соединение двигателя и электрического генератора производится либо напрямую фланцем, либо через демпферную муфту.

В первом случае используется двухопорный генератор, то есть генератор, имеющий два опорных подшипника, а во втором — с одним опорным подшипником (одноопорный).

Виды и варианты исполнения

Дизельные электростанции различаются по выходной электрической мощности, виду тока (переменный трёхфазный/однофазный, постоянный), выходному напряжению, а также частоте тока (например, 50, 60, 400 Гц).

Также дизельные электростанции разделяют по типу охлаждения дизельного двигателя, воздушному или жидкостному. Электростанции с дизельным двигателем жидкостного охлаждения — это агрегаты больших мощностей и размеров.

По назначению

  • Передвижные — электростанции мощностью, как правило, до 1000 кВт. Применяются в качестве переносного (портативные) или резервного источника электроснабжения. Зачастую представлены в специальном шумозащитном кожухе или контейнере со стандартными (разрешенными) транспортировочными габаритами.
  • Стационарные (промышленные) — электростанции, любой мощности и типа, интегрированные в единую систему энергокомплекса.

По конструктивному исполнению

  • Открытого исполнения — базовое исполнение электростанции, предназначено для размещения электроустановки в специально оборудованном помещении.
  • В шумозащитном кожухе — для установки в помещение или на улице при наличии требований к снижению шума.
  • Контейнерные — монтаж электростанции в блок-контейнер осуществляется для эксплуатации установки в тяжелых климатических условиях и повышенной вандалозащищённости.
  • Электростанция может быть установлена в фургон, машину или на шасси. Таким образом, она приобретает статус мобильной электростанции.

По роду тока

  • Маломощные дизельные электростанции вырабатывают, как правило, однофазный переменный ток напряжением 220 В и/или трёхфазный напряжением 380 В.
  • Трёхфазные электростанции имеют более высокий КПД за счёт более высокого КПД генератора переменного тока.
  • Переносные дизельные электростанции с встроенным выпрямителем (инвертором) могут иметь дополнительный выход постоянного тока напряжением 12-14 вольт, например, для зарядки аккумуляторов.
  • Мощные дизельные электростанции вырабатывают трёхфазный ток:
  • низковольтные — с напряжением до 1 кВ;
  • высоковольтные — с напряжением более 1 кВ (6,3 кВ, 10 кВ).

Если необходимо передавать электроэнергию, выработанную низковольтными электростанциями, на значительные расстояние по линиям электропередачи, напряжение повышается на электрических подстанциях до 6,3 кВ или 10,5 кВ.

По типу генератора переменного тока

Синхронный генератор переменного тока

Так как частота переменного тока синхронного генератора определяется числом оборотов ротора (двигателя), то дизельная электростанция должна иметь механизм, обеспечивающий постоянное число оборотов дизельного двигателя независимо от нагрузки (генерируемой электрической мощности).

Частота переменного тока синхронного генератора будет:

f
=

n
60

{displaystyle f={frac {n}{60}}}

,
где

f

{displaystyle f}

 — частота в герцах;

n

{displaystyle n}

 — число оборотов ротора в минуту.

Если генератор имеет число пар полюсов

p

{displaystyle p}

, то соответственно этому частота электродвижущей силы такого генератора будет
в

p

{displaystyle p}

раз больше частоты электродвижущей силы двухполюсного генератора:

f
=
p

n
60

{displaystyle f=p{frac {n}{60}}}

.

ЭДС синхронного генератора регулируется изменением тока возбуждения.

Асинхронный генератор переменного тока

Асинхронный генератор может генерировать переменный ток произвольной, нестандартной частоты (значительно отличающейся, например, от используемой в промышленности и быту частоты 50 Гц).

Переменный ток после выхода из генератора подвергается выпрямлению, затем получившийся постоянный ток инвертор преобразует в переменный ток с параметрами, определяемыми стандартом.

Следует отметить, что недорогие модели инверторов имеют на выходе переменный ток несинусоидальной формы, обычно прямоугольные импульсы или модифицированная синусоида.

ЭДС асинхронного генератора регулируется изменением числа оборотов двигателя и изменением тока возбуждения (если предусмотрено конструкцией генератора).

Асинхронные генераторы без встроенной системы «стартового усиления» плохо переносят длительные перегрузки, в отличие от синхронных.

Сварочные агрегаты

Особой разновидностью дизельных и бензиновых электростанций следует считать сварочные агрегаты, генерирующие постоянный или переменный ток для электродуговой сварки. Выходное электрическое напряжение относительно низкое (около 90 вольт), однако сила тока велика, электрические генераторы не боятся коротких замыканий.

Применения

Такие электростанции и установки применяются в качестве основных, резервных или аварийных источников электроэнергии для потребителей одно- или трёхфазного переменного тока, для электропитания тепловозов, карьерных самосвалов, подводных лодок и другой техники, используют в малой энергетике, для энергообеспечения вахтовых посёлков, производств, установок связи и т. д., в качестве железнодорожных электростанций и энергорезервирования, в системе аварийного снабжения компьютерных сетей, потребителей собственных нужд на атомных и тепловых электростанциях, и других стратегических объектов, включенных совместно с ИБП[1]

Первые передвижные дизельные электростанции в СССР были спроектированы в ПКБ Мосэнерго (Мосэнергопроект) для восстановления нарушенного электроснабжения и для энергоснабжения перебазированных промышленных предприятий в новых районах во время Великой Отечественной войны Народный Комиссариат Электростанций СССР предложил Мосэнерго изготовить передвижные тепловые электростанции, используя демонтируемое, бывшее в работе оборудование. Передвижные электростанции-энергопоезда собирались на Фрунзенской ТЭЦ. Готовые энергопоезда мощностью 500—1500 кВт отправлялись в освобождённые города, где они обеспечили электроснабжение аварийно-восстановительных работ.

См. также

  • Лихтваген
  • Блочно-контейнерная автоматизированная электростанция
  • Дизельная судовая энергетическая установка

Примечания

  1. ↑ Основные характеристики дизель-генераторов (неопр.) (недоступная ссылка) (10-11-2014). Архивировано 19 декабря 2014 года.

Ссылки

  • Дизельная электростанция // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector