Генератор внутреннего сгорания. Генераторная установка. Варианты систем «двигатель внутреннего сгорания - генератор»
Многие хозяева рано или поздно начинают задумываться об альтернативных источниках энергии. Предлагаем рассмотреть, что такое автономный бестопливный генератор Тесла, Хендершота, Романова, Тариеля Канападзе, Смита, Бедини, принцип работы агрегата, его схема и как сделать устройство своими руками.
ОБЗОР ГЕНЕРАТОРОВ
При использовании безтопливного генератора, двигатель внутреннего сгорания не требуется, поскольку устройство не должно преобразовывать химическую энергию топлива в механическую, для выработки электроэнергии. Данный электромагнитный прибор работает таким образом, что электричество, вырабатываемое генератором рециркулируют обратно в систему по катушке.
Фото — Генератор Капанадзе
Обычные электрогенераторы работают на основе:
1. Двигателя внутреннего сгорания, с поршнем и кольцами, шатуном, свечами, топливным баком, карбюратором, ... и
2. С использованием любительских двигателей, катушек, диодов, AVR, конденсаторами и т.д.
Двигатель внутреннего сгорания в бестопливных генераторах заменен электромеханическим устройством, которое принимает мощность от генератора и используя такую же, преобразует её в механическую энергию с эффективностью более 98%. Цикл повторяется снова и снова. Таким образом, концепция здесь заключается в том, чтобы заменить двигатель внутреннего сгорания, который зависит от топлива с электромеханическим устройством.
Фото — Схема генератора
Механическая энергия будет использоваться для приведения в действие генератора и получения тока, создаваемого генератором для питания электромеханического прибора. Генератор без топлива, который используется для замены двигателя внутреннего сгорания, сконструирован таким образом, что использует меньше энергии на выходе мощности генератора.
Видео: самодельный бестопливный генератор
ГЕНЕРАТОР ТЕСЛА
Линейный электрогенератор Тесла является основным прототипом рабочего прибора. Патент на него был зарегистрирован еще в 19 веке. Главным достоинством прибора является то, что его можно построить даже в домашних условиях с использованием солнечной энергии. Железная или стальная пластина изолируется внешними проводниками, после чего она размещается максимально высоко в воздухе. Вторую пластину размещаем в песке, земле или прочей заземленной поверхности. Провод запускается из металлической пластины, крепление производится с конденсатором на одной стороне пластины и второй кабель идет от основания пластины к другой стороне конденсатора.
Фото — Бестопливный генератор тесла
Такой самодельный бестопливный механический генератор свободной энергии электричества в теории полностью работающий, но для реального осуществление плана лучше использовать более распространенные модели, к примеру изобретателей Адамса, Соболева, Алексеенко, Громова, Дональда, Кондрашова, Мотовилова, Мельниченко и прочих. Собрать рабочий прибор можно даже при перепланировке какого-либо из перечисленных устройств, это выйдет дешевле, нежели самому все подсоединять.
Кроме энергии Солнца, можно использовать турбинные генераторы, которые работают без топлива на энергии воды. Магниты полностью покрывают вращающиеся металлические диски, также к прибору добавляется фланец и самозапитанный провод, что значительно снижает потери, благодаря этому данный теплогенератор работает более эффективно, чем солнечный. Из-за высоких асинхронных колебаний этот ватный бестопливный генератор страдает от вихревой электроэнергии, так что его нельзя использовать в автомобиле или для питания дома, т.к. на импульсе могут сгореть двигатели.
Фото — Бестопливный генератор Адамса
Но гидродинамический закон Фарадея также предлагает использовать простой вечный генератор. Его магнитный диск разделен на спиральные кривые, которые излучают энергию из центра к внешнему краю, уменьшая резонанс.
В данной высоковольтной электрической системе, если есть два витка рядом расположенных, электроток передвигается по проводу, ток, проходящий через петлю, будет создавать магнитное поле, которое будет излучаться против тока, проходящего через вторую петлю, создавая сопротивление.
КАК СДЕЛАТЬ ГЕНЕРАТОР
Существует два варианты выполнения работы.
Варианты систем «двигатель внутреннего сгорания - генератор»
Такие системы применяются на транспортных средствах с тяговым электроприводом. В последнее время на транспорте, кроме тягового электропривода постоянного тока, широко применяются тяговые асинхронные, синхронные и вентильные электроприводы. Использование вращающегося преобразователя энергии - генератора, в частности, в составе автотранспортных средств обусловлено тем, что статические преобразователи непригодны для отбора механической мощности с вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
В качестве примера на рис. 1.23 представлена принципиальная схема системы «генератор постоянного тока независимого возбуждения - двигатель постоянного тока последовательного возбуждения».
На валу ДВС расположен генератор Г и возбудитель В, вырабатывающий ток возбуждения генератора. Валы электродвигателя М и исполнительного механизма ИМ соединены механически. Якорные цепи генератора и электродвигателя - электрически. Переключатель К меняет соединение ОВД на обратное, тем самым обеспечивая изменение направление вращения (реверс) электродвигателя М.
Величины токов возбуждения и, соответственно, магнитных потоков электрических машин регулируются сопротивлениями Я рвг и Л швд. Выходное напряжение генератора Г зависит как от угловой скорости его вращения со г, так и от величины тока возбуждения 1 вг. Семейство механических характеристик системы «генератор - двигатель» имеет две зоны (рис. 1.24).
В первой зоне сопротивление Я швд равно бесконечности. Электродвигатель работает при максимальном магнитном потоке Ф дв. Регулирование происходит за счет изменения выходного напряжения генератора и, от нуля до номинального значения. Во второй зоне система работает при номинальном значении выходного напряжения
Рис. 1.23.
тока последовательного возбуждения:
ИМ - исполнительный механизм; ДВС - двигатель внутреннего сгорания; Г - генератор; ОВГ - обмотка возбуждения генератора; Н. рвг - добавочное сопротивление в цепи возбуждения генератора, Ом; М - двигатель постоянного тока; ОВД - обмотка возбуждения двигателя; Я швд - шунтирующее сопротивление обмотки возбуждения двигателя, Ом; В - возбудитель; К - переключатель обмотки возбуждения двигателя; 1 Я - ток якоря, А; 1 вд - ток возбуждения двигателя, А;
1 Ш - ток шунта, А; 1 вг - ток возбуждения генератора, А
Д-я зона Фд = У а2
> и г =у а2
Рис. 1.24. Семейство механических характеристик «генератор - двигатель»
и г = и гн. Регулирование скорости происходит за счет изменения магнитного потока электродвигателя Ф дв.
Уравнение механической характеристики для этой системы имеет следующий вид:
/ к овд -К-швд р, р 4
К яд + К яг
У^-ОВД +К-ШВД
- (кФдв) 2
- (1.60)
где Е - электродвижущая сила генератора, В;
М - момент двигателя, Нм;
Я 0 вд - сопротивление обмотки возбуждения двигателя, Ом;
К яд - сопротивление якоря двигателя, Ом;
Я яг - сопротивление якоря генератора, Ом.
Общий диапазон регулирования скорости в разомкнутой системе «генератор - двигатель» не превышает значения О = 16:1.
Принципиальная электрическая схема, представленная на рис. 1.25, дает общее представление о работе системы «генератор - двигатель». Во всех учебниках по электроприводу генератор приводится в движение асинхронным двигателем, включенным в трехфазную сеть переменного тока. При современном уровне полупроводниковой техники достаточно включить между сетью питания и асинхронным двигателем преобразователь частоты - напряжения, чтобы получить требуемые механические характеристики электропривода. Систему «генератор - двигатель» можно исключить. Однако существует перспективная область применения системы «генератор - двигатель» в автотранспортных средствах с тяговым электроприводом, где генератор приводится от двигателя внутреннего сгорания, который входит в состав общей схемы регулирования. В них применяется объединенное регулирование двигателя внутреннего сгорания и тягового электропривода. Рассмотрим некоторые из подобных систем.
Установки «двигатель внутреннего сгорания - генератор» являются основным источником питания автотранспортного средства с тяговым электроприводом. Основной вид двигателя внутреннего сгорания - дизели.
Основные требования к регулированию системы «двигатель внутреннего сгорания - генератор»: полное использование максимальной мощности двигателя внутреннего сгорания независимо от включения - выключения вспомогательных нагрузок, изменения температуры и давления окружающего воздуха и других факторов; отсутствие перегрузки двигателя внутреннего сгорания в статических и динамических режимах; возможность получения частичных режимов по мощности; экономичность работы двигателя внутреннего сгорания во всех режимах; минимум дымления и вредных выбросов; работа в благоприятных для двигателя внутреннего сгорания зонах; снижение уровня шума на частичных режимах.
Регулирование при работе генератора с постоянной скоростью
Как правило двигатель внутреннего сгорания работает с постоянной скоростью на автотранспортном средстве с резко переменной нагрузкой (тракторы с тяговым электроприводом, танки, грейдеры, скреперы). Возможны варианты использования двигателя внутреннего сгорания - генератора в качестве электростанции в системе дополнительной энергетики на сверхтяжелых автотранспортных средствах.
Функциональная схема регулирования «двигатель внутреннего сгорания - генератор» с постоянной скоростью представлена на рис. 1.25.
Блок управления возбуждением представляет собой многоканальное устройство сравнения. Сравниваются мощность, ток, напряжение, скорость вращения. На основании соотношений вырабатывается сигнал управления дельта (А).
Увеличение мощности сопровождается небольшим снижением скорости, и наоборот. Резкое увеличение нагрузки приводит к добавлению инерционной составляющей и увеличению суммарного крутящего момента двигателя внутреннего сгорания.
Величина тока ограничивается значением 1 зад, мощность - Р зад и напряжение - и зад.
На рис. 1.26 представлены выходные характеристики синхронного генератора при различных токах возбуждения.
Регулирование осуществляется по принципу:
пусть Р зад Т; Р зад - Рос >0; Л>0; 1 ВСГ Т, Р 0С Т-
Если увеличилась Р ос, то картина противоположна. Канал регулирования мощности является основным, другие каналы работают как ограничительные по заданным току, напряжению, скорости. Пусть Рзад = const, оказалось, что 1 ос больше, чем 1 зад. Дельта становится меньше нуля, 1 всг уменьшается, Р ос уменьшается. Отсечка по напряжению реализуется аналогично. Пусть Р зад = const, оказалось что п ос
Рис. 1.25.
ОВВГ - обмотка возбуждения вспомогательного генератора; ТД - тепловой двигатель; ДЧВ - датчик частоты вращения; ВГ - вспомогательный генератор; СГ - синхронный генератор; УВ - управляемый выпрямитель; ВИ - датчик напряжения; ВА - датчик тока; УМ - умножитель; БУВ - блок управления возбуждением; ПХ - педаль хода; ТЭД - тяговый электродвигатель; Р зад - мощность задания, Вт; 1 зад - ток задания А; и зад - напряжение задания. В; Р ос - мощность обратной связи, Вт; 1 ос - ток обратной связи, A; U oc - напряжение обратной связи, В; 1 всг - ток возбуждения синхронного генератора, А; п ос - скорость обратной связи, об/мин
Рис. 1.26.
Достоинства системы: схема всегда готова к приему максимальной мощности; просто реализована защита от перегрузки дизеля при изменении внешних условий:
]^шах = +Р /т
где ДМ ном - потери на привод вспомогательных механизмов;
ДТ^ен - мощность собственных нужд двигателя внутреннего сгорания;
Р г - мощность генератора.
Высокая приемистость автотранспортного средства; малое дымление при приеме также являются достоинствами.
Недостатки: высокий расход топлива на частичных режимах, снижение долговечности двигателя; высокий уровень шума на частичных режимах.
Регулирование при работе генератора
с переменной скоростью
Регулирование угловой скорости может вестись плавно и ступенчато. Задача регулирования в том, чтобы на частичных режимах мощность и скорость вращения теплового двигателя соответствовали возможно меньшему удельному расходу топлива.
На основании данных об удельном расходе топлива строят линию наибольшей экономичности (ЛНЭ). Эта линия проходит через точку максимальной мощности и через зоны наименьшего расхода топлива.
Функциональная схема системы регулирования при работе двигателя внутреннего сгорания с переменной угловой скоростью представлена на рис. 1.27.
Обозначения в схеме такие же, как для рис. 1.25.
ФП - функциональный преобразователь, формирует сигнал управления в соответствии с ЛНЭ.
Семейство выходных характеристик генератора при различных уровнях мощности, напряжения и тока представлены на рис. 1.28.
Работа каналов происходит аналогично ранее рассмотренной.
Достоинства системы: реализовано регулирование по линии наибольшей экономичности; обеспечена защита от перегрузки двигателя внутреннего сгорания; снижен уровень шума на частичных режимах; повышенная долговечность двигателя внутреннего сгорания.
Рис. 1.27.
Рис. 1.28.
Недостатки системы: величина Р зад не учитывает изменение собственных нужд двигателя внутреннего сгорания, и мощность не всегда отбирается полностью; повышенный расход топлива и дымление при увеличении нагрузки.
Объединенное регулирование двигателя внутреннего сгорания и генератора
На рис. 1.29 представлена функциональная схема объединенного регулирования двигателя внутреннего сгорания и генератора.
При перемещении рейки топливного насоса высокого давления меняется индуктивность обмотки и появляется сигнал Я ос.
Для наиболее точного определения состояния двигателя, то есть возможности отдачи максимальной мощности и получения экономичной работы, устанавливается соответствие между скоростью вращения и подачей топлива. Данное соответствие реализуется ФП1. ФП2 реализует связь между п ос и заданной мощностью.
Рис. 1.29. Функциональная схема объединенного регулирования ДВС и тягового
генератора:
ТНВД - топливный насос высокого давления; ИД - индуктивный датчик в составе топливного насоса высокого давления (индуктивный датчик связан механически с рейкой топливного насоса высокого давления); ФП - функциональные преобразователи; q 3 - заданная подача топлива; ч ос - текущая подача топлива; Дq - разностный сигнал по подаче топлива; Ви - датчик напряжения
В системе используются два задающих сигнала. Задание топливного расхода и задание мощности. Основным задающим сигналом является Р 3 . Он определяет быстродействие системы и динамическую ошибку. Регулирование по Р 3 ведется по ранее рассмотренному принципу. Сигнал Дц является корректирующим. Если при данной Р 3 ц ос оказывается избыточной, то Р 3 уменьшается. Если ц ос оказалась недостаточным, то Р 3 , увеличивается. Таким образом, электрическая мощность генератора увязывается с подачей топлива в дизель. Этот способ регулирования называется объединенным.
Достоинства системы: возможность точной реализации полной мощности дизеля независимо от изменения в окружающей среде и изменения нагрузки; точная отработка линий наибольшей экономичности.
Недостатки системы проявляются в переходных режимах.
Если в установившемся режиме обеспечивается требуемое соответствие подачи топлива и воздуха, то в переходных режимах оно резко уменьшается, для автотранспортного средства количество переходных режимов занимает значительную долю времени и составляет 20-30 %. Переходные режимы вызываются изменением управляющего воздействия водителем (перемещение педали топлива) и нагрузки (ухудшение дорожных условий и уклонов).
Наибольшие неприятности связаны с переходным режимом при увеличении скорости И МОЩНОСТИ.
Автоматическое регулирование
вспомогательного генератора
Вспомогательный генератор предназначен для обеспечения питания вспомогательных потребителей и обмотки возбуждения генератора. Если нагрузкой вспомогательного генератора является только обмотка возбуждения, то его называют возбудителем. Вспомогательный генератор применяют на тяжелых автопоездах и тяжелых шасси. Возбудители используются на карьерных самосвалах. На выходе вспомогательного генератора поддерживается постоянное напряжение в рабочем диапазоне скоростей двигателя внутреннего сгорания. Функциональная схема регулирования вспомогательного генератора представлена на рис. 1.30.
Работа схемы в статических режимах. Для заданного а поддерживается равновесие между п ос и п езад.
Рис. 1.30. Функциональная схема системы объединенного регулирования вспомогательного генератора:
ДЧВ - датчик частоты вращения; ВГ - вспомогательный генератор; СГ - силовой генератор; УМ - умножитель; ФП - функциональный преобразователь, определяет зависимость п сзад = Да), соответствующую линии наибольшей экономичности; а - угол поворота дроссельной заслонки; БДК - блок динамической коррекции; РМ - регулятор мощности
Пусть п ос > п езад, тогда дельта больше нуля, что приводит к увеличению 1 в силового генератора. Соответственно увеличивается Р ос, п ос і. При обратном сочетании все наоборот - Р ос і, п 0С Т. Блок динамической коррекции включается в работу при п езад Т. Пусть а возрастает резко (открытие заслонки), п езад Т, п езад » п ос. В этом случае блок динамической коррекции вырабатывает сигнал ДР, т. е. сигнал коррекции большой величины, тем самым уменьшая п езад І в і, двигатель - генератор разгоняется без нагрузки. По завершении разгона подается заданная нагрузка.
При аі блок динамической коррекции в работе не участвует.
Подобная схема используется на четырехосном ЗИЛе и на ЛАЗе.
Электрическая схема вспомогательного генератора представлена на рис. 1.31.
Рис. 1.31. Электрическая схема регулирования вспомогательного генератора:
ВГ - трехфазная обмотка генератора; ОВВГ - обмотка возбуждения вспомогательного генератора; АБ - аккумуляторная батарея; УБ1 -УБЗ - управляемый выпрямитель; НВ - неуправляемый выпрямитель нагрузки; Ю1 - обратный диод; Б - кнопка запуска генератора; Я - токоограничивающее сопротивление;
ТК - транзисторный ключ; Т)2 - защитный диод
Работа схемы. Генератор предварительно приводится во вращение. Включается Б (без фиксации), появляется 1 в по цепи: АБ, ОВВГ, масса. Появляется и г.
Размыкаем 5. Открывается транзисторный ключ, появляется 1 в, по цепи: ВГ, ОВВГ, У8. Получаем режим самовозбуждения генератора. Поддерживание нужного уровня напряжения осуществляется включением, выключением транзисторного ключа.
Один из вариантов электронной схемы системы автоматического регулирования вспомогательного генератора представлен на рис. 1.32.
Диодный оптрон разделяет схему на две части. Первая включает устройство сравнения - формирования на операционном усилителе ДА и усилитель на транзисторе УТЗ. Вторая часть является исполнительной и представляет собой транзисторный ключ ТК.
УЭ позволяет получить потенциальную развязку между высоковольтными и низковольтными частями схемы. Блок уравнивает два сигнала по разности (и ос - и он).
Величина опорного напряжения устанавливается при настройке с помощью Я 2 .
Рис. 1.32. Электронная схема системы регулирования вспомогательного генератора: Т) - диодный оптрон; ДА - операционный усилитель; ДН - датчик напряжения (трансформатор с выпрямителем); ТП - тиристорный трехфазный преобразователь (выпрямитель); и ос - напряжение обратной связи; и оп - опорное напряжение 15 В
Электрическим генератором называется машина или установка, предназначенная для преобразования энергии неэлектрической — в электрическую: механической — в электрическую, химической — в электрическую, тепловой — в электрическую и т. д. Сегодня в основном, произнося слово «генератор», мы имеем ввиду преобразователь механической энергии - в электрическую.
Это может быть дизельный или бензиновый переносной генератор, генератор атомной электростанции, автомобильный генератор, самодельный генератор из асинхронного электродвигателя, или тихоходный генератор для маломощного ветряка. В конце статьи мы рассмотрим в качестве примера два наиболее распространенных генератора, но сначала поговорим о принципах их работы.
Так или иначе, с физической точки зрения принцип работы каждого из механических генераторов — один и тот же: , когда при пересечении линиями магнитного поля проводника - в этом проводнике возникает ЭДС индукции. Источниками силы, приводящей к взаимному перемещению проводника и магнитного поля, могут быть различные процессы, однако в результате от генератора всегда нужно получить ЭДС и ток для питания нагрузки.
Принцип работы электрического генератора — Закон Фарадея
Принцип работы электрического генератора был открыт в далеком 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем. Позже этот принцип назвали законом Фарадея. Он заключается в том, что при пересечении проводником перпендикулярно магнитного поля, на концах этого проводника возникает разность потенциалов.
Первый генератор был построен самим Фарадеем согласно открытому им принципу, это был «диск Фарадея» - униполярный генератор, в котором медный диск вращался между полюсами подковообразного магнита. Устройство давало значительный ток при незначительном напряжении.
Позже было установлено, что отдельные изолированные проводники в генераторах проявляют себя гораздо эффективнее с практической точки зрения, чем сплошной проводящий диск. И в современных генераторах применяются теперь именно проволочные обмотки статора (в простейшем демонстрационном случае — виток из проволоки).
Генератор переменного тока
В подавляющем своем большинстве современные генераторы — это синхронные генераторы переменного тока. У них на статоре располагается якорная обмотка, от которой и отводится генерируемая электрическая энергия. На роторе располагается обмотка возбуждения, на которую через пару контактных колец подается постоянный ток, чтобы получить вращающееся магнитное поле от вращающегося ротора.
За счет явления электромагнитной индукции, при вращении ротора от внешнего привода (например от ДВС), его магнитный поток пересекает поочередно каждую из фаз обмотки статора, и таким образом наводит в них ЭДС.
Чаще всего фаз три, они смещены физически на якоре друг относительно друга на 120 градусов, так получается трехфазный синусоидальный ток. Фазы можно соединить по схеме «звезда» либо «треугольник», чтобы получить .
Частота синусоидальной ЭДС f пропорциональна частоте вращения ротора: f = np/60, где — p - число пар магнитных плюсов ротора, n - количество оборотов ротора в минуту. Обычно максимальная скорость вращения ротора — 3000 оборотов в минуту. Если подключить к обмоткам статора такого синхронного генератора трехфазный выпрямитель, то получится генератор постоянного тока (так работают, кстати, все автомобильные генераторы).
Трехмашинный синхронный генератор
Конечно, у классического синхронного генератора есть один серьезный минус — на роторе располагаются контактные кольца и щетки, прилегающие к ним. Щетки искрят и изнашиваются из-за трения и электрической эрозии. Во взрывоопасной среде это не допустимо. Поэтому в авиации и в дизель-генераторах более распространены бесконтактные синхронные генераторы, в частности — трехмашинные.
У трехмашинных устройств в одном корпусе установлены три машины: предвозбудитель, возбудитель и генератор — на общем валу. Предвозбудитель — это синхронный генератор, он возбуждается от постоянных магнитов на валу, генерируемое им напряжение подается на обмотку статора возбудителя.
Статор возбудителя действует на обмотку на роторе, соединенную с закрепленным на ней трехфазным выпрямителем, от которого и питается основная обмотка возбуждения генератора. Генератор генерирует в своем статоре ток.
Газовые, дизельные и бензиновые переносные генераторы
Сегодня очень распространены в домашних хозяйствах , которые в качестве приводных двигателей используют ДВС — двигатель внутреннего сгорания, передающий механическое вращение на ротор генератора.
У генераторов на жидком топливе имеются топливные баки, газовым генераторам — необходимо подавать топливо через трубопровод, чтобы затем газ был подан в карбюратор, где превратится в составную часть топливной смеси.
Во всех случаях топливная смесь сжигается в поршневой системе, приводя во вращение коленвал. Это похоже на работу автомобильного двигателя. Коленвал вращает ротор бесконтактного синхронного генератора (альтернатора).
Андрей Повный
1. Бензиновые генераторы
Основные средние характеристики бензоэлектроагрегата
Основные достоинства бензиновых электростанций
Как выбрать генератор (электростанцию)
Требуемая мощность электростанции
Активные нагрузки
Реактивные нагрузки
Высокие пусковые токи
Двигатель
Профессиональные и бытовые агрегаты
Советы по выбору моторного масла для бензогенераторов
2. Как устроены и какими бывают современные двигатели (моторы) для автомобилей?
Как всё начиналось
Двигатель (мотор) на автомобиле в наши дни
Долой половину цилиндров в двигателе (моторе)
Недалекое будущее автомобильных двигателей (моторов)
Тюнинг двигателей
BMW: эволюция двигателестроения свершилась
1. Бензиновые генераторы
Генераторы - собственный, независимый источник электроэнергии - это не только желательное дополнение к оборудованию частного дома или солидного предприятия. В нашей стране это необходимость и гарантия от возникновения ненужных финансовых и производственных проблем. Вместе с тем, для некоторых видов человеческой деятельности, таких, например, как добыча полезных ископаемых или проведение аварийно-спасательных работ, автономный источник питания просто жизненно необходим. Отличительными особенностями современных электростанций являются экономичность, компактные размеры, различные конструктивные решения шумоподавления, наличие интеллектуальных устройств мониторинга и управления процессом выработки электроэнергии, переключения нагрузки, синхронизации генераторов с сетью и между собой. Существует множество терминов для обозначения одного и того же оборудования, которое понимается под термином электростанция:
Портативная электростанция;
Переносная электростанция;
Бензиновая электростанция;
Дизельная электростанция;
Газовая электростанция;
Бензогенератор;
Дизельгенератор;
Стационарная, промышленная, передвижная и контейнерная электростанция;
Все они объединяются общим принципом работы – преобразованием тепловой энергии топлива в электрическую. КПД таких электростанций 25-30%. Для повышения КПД (или для утилизации тепла, вырабатываемого электростанцией), созданы МИНИ-ТЭЦ, утилизирующие тепло для систем отопления. В общем, все электростанции можно разделить:
По назначению – бытовые, профессиональные (до 15кВА); -по применению – резервные, основные:
По виду топлива – бензин, дизтопливо, газ (сжиженный или магистральный);
По исполнению – открытые, в шумопоглощающем корпусе, в контейнере, в кунге и т.п.;
По виду пуска – ручной (для малогабаритных), электростартерный или автоматический;
По фирме – производителю. Основными и самыми популярными являются бензиновые и дизельные электростанции.
Бензиновая электростанция или бензогенератор
В качестве первичного двигателя используется карбюраторный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием. Часть энергии, которая выделяется при сгорании топлива, в ДВС преобразуется в механическую работу, а оставшаяся часть в теплоту. Механическая работа на валу двигателя используется для выработки электроэнергии генератором электрического тока. Топливо для бензогенератора - высокооктановые сорта бензина. Применение антидетонационных присадок, смесей бензина со спиртами и пр. возможно только по согласованию с производителем. Конкретный состав и другие характеристики топлива, используемого для работы электростанции, определяет производитель двигателя. Необходимо заметить, что бензиновый генератор - это источник электроэнергии относительно небольшой мощности. Она подойдет в том случае, если Вы планируете осуществлять резервное, сезонное или аварийное энергообеспечение Вашего объекта. Подобные агрегаты обычно имеют меньший ресурс и мощность по сравнению с дизельгенераторами, однако более удобны в эксплуатации за счет меньшего веса, габаритов и уровня шума при работе. Варианты использования и исполнения бензиновых электростанций: в качестве резервного источника электроснабжения малой мощности в стационарном исполнении, в качестве единственно возможного источника при проведении аварийно-спасательных и ремонтных работ, работ, выполняемых в полевых условиях и на удаленных объектах, для обеспечения электроэнергией различного рода передвижных объектов в носимом или мобильном исполнении.
Проще говоря, бензиновая электростанция - идеальный выбор для собственников малых предприятий (бензоколонка, магазин), владельцев загородных домов, туристов, строительных бригад, телекомпаний и пр.
Компактная и надежная, экономичная и малошумная автономная бензостанция возьмет на себя решение проблем с энергообеспечением.
Основные средние характеристики бензоэлектроагрегата
Удельный расход топлива, кг/кВтч – 0,3-0,45
Удельный расход масла, г/кВтч – 0,4-0,45
КПД% - 0,18-0,24
Диапазон мощности бензоэлектроагрегатов кВт – 0,5-15,00
Напряжение, В – 240/400
Диапазон рабочих режимов, % от ном. Мощности – 15-100
Требуемое давление газа, кг/см2 – 0,02-15
Ресурс до текущего ремонта (не менее), тыс. ч – 1,5-2,0 -Ресурс до капитального ремонта (не менее), тыс. ч – 6,0-8,0
Затраты на ремонт, % от стоимости –5-20
Вредные выбросы (СО),% 2,55
Уровень шума на расстоянии 1м (не более), дБ 80.
Основные достоинства бензиновых электростанций
Относительно низкая стоимость оборудования по сравнению с дизельными и газовыми электростанциями;
Компактность и хороший показатель соотношения массы оборудования к величине вырабатываемой энергии;
Легкий пуск в условиях низких температур;
Невысокий уровень шума электростанции;
Простота эксплуатации.
Как выбрать генератор (электростанцию)
Рассматривается техника с ограниченной выходной мощность до 15кВА и обычными (бензиновыми или дизельными) моторами. Основой любой мини-электростанции (или генераторной установки) является двигатель-генераторный агрегат, состоящий из дизельного или бензинового двигателя и электрического генератора.
Двигатель и генератор напрямую соединены между собой и укреплены через амортизаторы на стальном основании. Двигатель оснащен системами (запуска, стабилизации частоты вращения, топливной, смазки, охлаждения, подачи воздуха и выхлопа), обеспечивающими надежную работу электростанции. Запуск двигателя ручной или с помощью электростартера или автозапуск, работающего от стартерной 12и вольтовой аккумуляторной батареи. В двигатель-генераторном агрегате используются синхронные или асинхронные самовозбуждаемые бесщеточные генераторы. Электростанция также может иметь панель управления и устройства автоматики (или блок автоматики), с помощью которых осуществляется управление станцией, контроль за ее состоянием и защита от аварийных ситуаций. Максимально упрощенный принцип действия мини-электростанции состоит в следующем: мотор "превращает" топливо во вращение своего вала, а генератор с ротором, связанным с валом двигателя, по закону Фарадея преобразует обороты в переменный электрический ток. На самом деле не все так просто. Зачастую происходят странные, на первый взгляд, ситуации, когда, например, при подключении обыкновенного погружного насоса типа “Малыш” с заявленной потребляемой мощностью 350-400Вт к мини-электростанции 2,0кВА, насос отказывается работать. Постараемся дать краткие рекомендации, которые помогут правильно ориентироваться при выборе станции.
Требуемая мощность электростанции . Для решения этой проблемы сначала необходимо определить приборы, которые планируется подключить.
Активные нагрузки . Самые простые, вся потребляемая энергия преобразуется в тепло (освещение, электроплиты, электронагреватели и т.п.). В этом случае расчет прост: для их питания достаточно агрегата с мощностью, равной их суммарной мощности.
Реактивные нагрузки . Все остальные нагрузки. Они, в свою очередь, подразделяются на индуктивные (катушка, дрель, пила, насос, компрессор, холодильник, электродвигатель, принтер) и емкостные (конденсатор). У реактивных потребителей часть энергии расходуется на образование электромагнитных полей. Показателем меры этой части расходуемой энергии является так называемый cos. Например, если он равен 0,8, то 20% энергии преобразуется не в тепло. Мощность, деленная на cos, даст “реальное” потребление мощности. Пример: если на дрели написано 500 Вт и cos=0,6 , это означает, что на самом деле инструмент будет потреблять от генератора 500:0,6=833 Вт. Надо иметь в виду также следующее: каждая электростанция имеет собственный cos , который обязательно нужно учитывать. Например, если он равен 0,8, то для работы вышеназванной дрели от электростанции потребуется 833 Вт: 0,8 = 1041 ВА. Кстати, именно по этой причине грамотное обозначение выдаваемой электростанцией мощности ВА (вольт-амперы), а не Вт (ватты).
Высокие пусковые токи . Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. Стартовая перегрузка по времени не превышает долей секунды, поэтому главное – чтобы электростанция смогла ее выдержать, не отключаясь и, тем более, не выходя из строя. Обязательно необходимо знать, какие стартовые перегрузки способен выдержать тот или иной агрегат. Из-за высоких пусковых токов самыми “страшными” приборами являются те, у которых отсутствует холостой ход. Работа сварочного аппарата с точки зрения мини-электростанции, выглядит как банальное короткое замыкание. Поэтому для их энергоснабжения рекомендуется использовать специальные генераторные установки, либо, по крайней мере, “ варить” через сварочный трансформатор. У погружного же насоса потребление в момент пуска может подскочить в 7 – 9 раз.