Дизельный генератор что это такое
Дизель-генератор
Обычно выполнен в виде передвижной или стационарной установки для использованния в качестве источника основного или резервного электроснабжения.
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
Двигатели, применяемые в дизель-генераторах
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
Популярные бренды на мировом рынке генераторов переменного тока Stamford (Великобритания), Mecc Alte (Италия), Leroy Sommer (Франция) и др.
Мощность
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!
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.
Рис. 1. Переносной стартерный дизель генератор
В зависимости от типа модели и марки электроустановки станции оборудуются дополнительными элементами и рабочими узлами:
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.
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:
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:
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.
Применение
В качестве резервных источников в снабжении электроэнергией дизельные генераторы нашли применение во многих сферах:
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:
Всё это способствует росту популярности дизельных моделей генераторов.
Критерии выбора
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.
Что такое дизельный генератор?
Оборудование этого класса применяется в трех типовых ситуациях:
в качестве основного источника тока (чаще всего это актуально для местности, удаленной от ЛЭП и физически не имеющей возможности подключиться к ближайшей электросистеме);
в роли резервной установки (ДГУ начинает обеспечивать функционирование приборов и спецоборудования в тот момент, когда отключается основная система подачи электричества);
при необходимости создания аварийной системы электроснабжения (этот вариант чаще всего используют предприятия, для которых крайне важно безостановочное функционирование, отсутствие даже минутных простоев).
В большом количестве случаев дизельный генератор выступает в качестве подстраховки, резерва (на случай веерных отключений света или аварий на подстанции). Для решения этой задачи ДГУ покупают школы и больницы, торговые центры и складские помещения, заводы и добывающие комбинаты, офисы, финансовые структуры и тому подобные организации. Частные лица берут эту технику на дачу или в загородный дом, особенно, если он располагается в местности, где часто фиксируются перебои электричества..
Чтобы понять, что такое автономные дизельные генераторы постоянного функционирования, достаточно представить себе удаленные от городов фермы, неэлектрифицированные деревни, вахтовые поселки, строительство дорог в ненаселенной местности, стоянки геологов или археологов. Повсюду, где человек размещается некоторое количество времени, но не имеет возможности эксплуатировать блага цивилизации, актуальны ДГУ различной мощности..
Устройство и особенности функционирования.
Любая система автономной генерации электроэнергии, работающая на дизельном топливе, основывается на использовании 2 базовых узлов: двигателя внутреннего сгорания и альтернатора (второе, более распространенное название которого – генератор переменного тока). ДВС поставляет механическую энергию для активации генератора. Для этого ему требуется топливо в данном случае – обычный дизель. Двигатель может быть с воздушным или с водным/тосоловым охлаждением, а также снабжаться турбонаддувом или выполняться без него. Роль альтернатора в ДГУ иная: он делает из механической энергии электрическую..
Дополнительно эти элементы снабжаются блоком управления, обслуживающими механизмами (топливная, смазочная, пусковая, охлаждающая и нагревающая установки) и собственно платформой, которая служит полем интеграции данных объектов. Обычно те из ДГУ, которые производятся для установки под крышей, имеют открытое исполнение, в то время как уличное оборудование снабжают хорошим защитным корпусом в виде кожуха или особого металлического контейнера..
Работает дизельный генератор, при прочих равных условиях, таким образом: стартер активирует двигатель, в него поступает топливо, которое сжигается до выделения газов в нужном объеме. Энергия их расширения позволяет запустить вращение коленвала, что воздействует на расположенный по соседству электрогенератор. Его ротор также начинает свое движение, формируя определенное электромагнитное поле. Такая ситуация приводит к тому, что в обмотках статора появляется переменный ток, обеспечивающий подключенных к оборудованию потребителей током..
Что такое однофазные и трехфазные дизельные генераторы.
Различные дизельные генераторы продуцируют разный ток, в зависимости от их конструкционных особенностей и мощности. Существует две больших категории разработок, нацеленных на удовлетворение потребителей как бытового уровня, так и промышленного.
Однофазные ДГУ созданы с тем, чтобы предоставлять на выходе ток с напряжением 220 Вольт. Это самый популярный класс автономных электростанций, поскольку они наиболее универсальны. Чаще всего такие установки можно встретить на дачах, в коттеджах, в небольших магазинах и т.п. Идеально подходят в роли резервного питания.
Трехфазные исполнения способны работать на генерацию тока как с показателем напряжения 220 Вольт, так и с более серьезными параметрами (380 Вольт). Они относятся к технике high-уровня и предназначены для обслуживания значительных пространств: больших заводов, многоэтажных зданий, даже целых коттеджных поселков. Их характерные особенности: высокий коэффициент полезного действия, а также соответствующая ему мощность.
Выбирая дизельные генераторы, важно предварительно определиться с тем, как они будут работать: в каких условиях, с какой частотой, для обеспечения нужд какого числа потребителей. Только на основе этих исходных данных можно безошибочно подобрать ДГУ, которая будет без проблем справляться с поставленной перед ней задачей..
Синхронные и асинхронные дизельные генераторы: что это такое?.
В зависимости от того, каким классом генераторов переменного тока комплектуется конкретная электростанция, она может носить статус либо синхронной, либо асинхронной. По сути, данное определение указывает на специфику конструкции альтернатора ДГУ и связанные с этим характеристики всей техники. Существуют тонкости использования оборудования этих двух категорий.
Синхронные ДГУ характеризуются сложностью исполнения, стабильностью работы при пусковых токах, способностью генерировать выходное напряжение заданного напряжения, но, в то же время, им свойственны и погрешности в точности – перегрузка по току. Впрочем, этого вполне достаточно для задействования конструкций в качестве источников резервного электроснабжения. Также они находят свое применение в качестве оборудования, обслуживающего механизмы с высокой реактивной нагрузкой. Потребители подключают к ним компрессоры, двигатели, насосы.
Асинхронные ДГУ пользуются спросом за сверхнадежность, способность работать в любых условиях. Они крайне просты с конструктивной точки зрения, но, по этой же причине, невероятно долговечны. За счет того, что такие системы дают плавное течение тока, их актуально использовать для работы с оборудованием, чутким к изменению напряжения. Чаще всего можно встретить асинхронные дизель-генераторы в качестве средства поставки электричества к технике с активными нагрузками (осветительные приборы, нагревательные системы, АКБ). Большим преимуществом этих ДГУ является и то, что они не нуждаются в блоке охлаждения, а значит, есть возможность при производстве герметизировать конструкцию, делать ее всепогодной. Минусом эксплуатации этих систем является их нестабильность при перегрузках, хотя современные разработчики научились нивелировать этот эффект в дизельных генераторах за счет встраивания специального стартерного усилителя.
Разновидности исполнений.
Ввиду того, что генераторы на дизельном топливе часто применяются в специфических условиях, в жару и холод, под снегом и дождем, производители стали разделять стандартные исполнения этой техники и специальные. Так, среди моделей ДГУ, представленных на рынке, можно выделить:
стационарные системы (установка на объекте раз и навсегда) и мобильные, рассчитанные на частую передислокацию (оснащаются шасси, колесами, выстраиваются на прицепах или полуприцепах);
дизельные генераторы для определенных погодно-температурных условий (умеренного, морского, тропического, северного климата);
забранные в специальные защитные оболочки (кожуха), отличающиеся пыле-, влаго-, шумозащитой.
Чтобы узнать, какой класс защиты техники представлен в каждом конкретном случае, требуется смотреть на показатель IP. Если первая цифра в нем 2 – то речь идет о защите от твердых предметов, имеющих диаметр 12 миллиметров, если 4 – то это свидетельствует о том, что изделие может выдержать взаимодействие с проволокой и инструментом диаметром от 1 миллиметра, если 5 – то это идеальный показатель, говорящий о полной защите, в том числе – от пыли. Вторая цифра в IP указывает на степень защиты дизельного генератора от влаги: 3 – от направленных потоков воды, падающих под углом 60°, 4 – от потоков, поступающих под любым углом.
Что такое дизельный генератор?
Дизель-генератор (дизельная электростанция) – источник электроснабжения, представляющий собой установку, преобразующую механическую энергию вращения коленвала дизельного двигателя внутреннего сгорания в электрическую энергию, вырабатываемую генератором переменного тока (альтернатором).
В литературе обычно для обозначения менее мощных автономных дизельных источников электроснабжения используют термин дизельный генератор (ДГ), для более мощных – дизельная электростанция (ДЭС). Также используются названия дизель генераторная установка (ДГУ) и дизель электрическая установка (ДЭУ).
ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА
Энергия расширения газов, образующихся при сгорании воспламененного от сжатия топлива, в дизельном двигателе внутреннего сгорания преобразуется посредством кривошипно-шатунного механизма в механическую энергию вращения коленвала. Приводимый от двигателя ротор электрогенератора, вращаясь, возбуждает электро-магнитное поле, создающее индукционный переменный ток в обмотке генератора, который подается на выход – потребителю.
ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА
К основным составным частям дизель генератора (дизельной электростанции) относятся:
дизельный двигатель с подсистемами его жизнеобеспечения(подача топлива, воздуха, охлаждение);
синхронный или асинхронный генератор переменного тока – альтернатор;
система автоматического управления, мониторинга и контроля дизель генератора;
рама (тент-каркас, кожух, контейнер) на которой крепится все оборудование, и которая может выполнять дополнительные функции (защита от воздействия внешней среды, шумопоглощение и т.д.)
ДВИГАТЕЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРАХ
Одни из основных отличий двигателей, которые связаны с их мощностью и определяют их использование в дизель генераторах различной производительности, касаются систем охлаждения и подачи воздуха. Так по способу охлаждения различают двигатели:
воздушного охлаждения (применяются в дизель генераторах малой мощности);
жидкостного охлаждения (применяемые жидкости – вода, тосол и т.п.)
По способу подачи воздуха различают двигатели:
с турбонаддувом (турбокомпрессор нагнетает воздух в камеру сгорания двигателя, используя привод от выхлопных газов дизеля);
с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.
По сравнению, например, с бензиновыми генераторами, использование дизельных двигателей в составе дизель генераторов имеет ряд преимуществ: меньшая стоимость и расход топлива (т.е. более высокая производительность), больший ресурс, относительно более высокая пожаробезопасность. Эти факторы особенно важны в случае долговременного применения дизельной электростанции в качестве основного автономного источника электроснабжения, а также при частом и продолжительном подключении ее в качестве резервного источника.
Ведущими мировыми производителями двигателей, используемых в дизель генераторах, являются Cummins (США-Великобритания), Deutz (Германия), Perkins (Великобритания). Среди отечественных производителей можно отметить надежную продукцию Ярославского (ЯМЗ) и Минского моторного заводов (ММЗ).
ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Генераторы переменного тока, называемые также альтернаторы, служат для преобразования посредством электромагнитной индукции механической энергии вращения в электрическую. Различают синхронные и асинхронные генераторы. Дизель генераторы могут быть однофазные или трехфазные. Выбор однофазной или трехфазной установки зависит от фазности потребителей и равномерности распределения нагрузки между ними. В трехфазных дизель генераторах перекос нагрузки между фазами обычно не должен превышать 25 %.
Класс защиты генераторов обозначается двумя буквами (IР) и двумя цифрами. Первая цифра означает:
2 – защита от касания пальцами и от проникновения твердых посторонних предметов диаметром более 12 мм;
4 – защита от касания инструментом, пальцами или проволокой диаметром более 1 мм, защита от проникновения твердых посторонних частиц диаметром более 1 мм;
5 – полная защита от касания вспомогательными средствами любого типа и от проникновения пыли.
3 – защита от струй воды, падающих под углом до 60 градусов от вертикали;
4 – защита от струй воды, падающих под любым углом.
Ведущие марки на мировом рынке генераторов переменного тока Stamford (Великобритания), Mecc Alte (Италия), Leroy Sommer (Франция).
Дизель генераторы выпускаются в разнообразных исполнениях, в соответсвии со специфическими требованиями заказчиков. Наиболее часто встречаются следующие исполнения:
тропическое, северное, морское (в соответствии с климатическими условиями места эксплуатации);
стационарное или мобильное (дизель генераторы на прицепах, полуприцепах или самоходных шасси);
с шумопоглощающей решеткой (кожухом) и без.
Дизель генераторы (дизельные электростанции) широко используются в качестве автономных источников основного или резервного электроснабжения.
Отличаясь надежностью, низкой стоимостью вырабатываемой электроэнергии, быстрой окупаемостью, большим моторесурсом и долговечностью, дизель генераторы незаменимы в качестве автономных источников электроснабжения.
В качестве резервного источника питания дизель генераторы могут использоваться на промышленных предприятиях, в офисах банков, медицинских, дошкольных и школьных детских учреждениях, в торговых организациях и в складских помещениях. Это позволит избежать отключения важной дорогостоящей аппаратуры и оборудования (в том числе охранного или медицинского), продолжить функционирование соответствующих учреждений в нормальном режиме, сберечь материальные ценности (например, скоропортящиеся продукты питания в морозильниках и т.д.). Достаточно упомянуть перебои с подачей электроэнергии в Нью-Йорке в 1977 г. и в целом на западном побережье США в 2003 г., когда огромный ущерб был нанесен как ограблениями и кражами в рекламных агентствах, так и простой порчей продуктов питания.
В качестве автономного основного источника питания дизель генераторы широко применяются там, где централизованная система энергоснабжения либо полностью отсутствует (удаленные загородные дома, фермы, геологоразведочные экспедиции, вахтовые поселки и т.д.) либо расходы по ее проводке несоизмеримо выше затрат на приобретение и эксплуатацию дизель генератора (использования дизель генераторов для привода погружных насосов в поливном земледелии и т.п.).
ВЫБОР МОЩНОСТИ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА
Выбор мощности дизель генератора зависит от предполагаемой нагрузки на него потребителями электроэнергии. При этом необходимо учитывать их вид.
Активные нагрузки – приборы, в которых вся потребляемая энергия преобразуется в тепло: электроплиты, обогреватели, утюги и т.д. Для определения мощности дизель генератора в данном случае достаточно просуммировать мощности всех электроприборов с активным видом нагрузки и добавить около 10-20 %.