Дизель-генератор

Отличия генераторов

Эти два класса генераторов различаются по принципу работы. Оба приводятся в действие двигателем внутреннего сгорания, но если в дизельных генераторах (ДГУ) смесь воспламеняется благодаря сжатию, то в карбюраторном (бензиновом) – благодаря электрической искре, которую производит специальная система зажигания.

Бензиновые моторы работают на бензине (иногда на бензине или газе, в таком случае их называют двухтопливными), а дизельные – на соляре.

Как следствие, двигатели имеют различные характеристики:

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

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.

Нюансы установки и подключения

Дизель генератор относится к сложному и опасному оборудованию, обслуживание которого должны выполнять обученные люди.
Поэтапный ввод бытового ДГ в эксплуатацию:

1. Выбирают помещение с хорошей принудительной вентиляцией и, желательно, со звукоизоляцией, соответствующей требованиям безопасной эксплуатации, обозначенных в паспорте производителя.
2. Перед установкой изучают техдокументацию на агрегат.
3. Выполняют подвод электролинии к домовому щитку дома с самостоятельным рубильником, для этого этапа привлекают специализированный аттестованный электроперсонал.
4. Рекомендуется при монтаже агрегата обустроить систему автоуправления и защиты, которая запускает и прогревает его при отключении основного питания.

Охлаждающая система

Двигатель дизельного генератора греется от трения движущихся частей и от тепла сгораемых газов

Очень важно удержать температуру двигателя в заданных пределах и отвести лишнее тепло

Очень часто в генераторах в качестве охлаждающего вещества применяется обычная вода. Для обмоток самого генератора часто применяют водород, благодаря своей хорошей теплоотдаче он работает превосходно. Тепловая энергия передается через газ вторичному контуру охлаждения, который отбирает ее посредством дистиллированной воды. Оконечным контуром системы охлаждения является радиатор с принудительной подачей воздуха.

За охлаждающей системой необходимо тщательно следить и проверять уровень хладагента. Так же нужно следить за исправностью помпы (устройство подачи охлаждающей жидкости). Завод изготовитель обычно рекомендует, через какое количество времени работы нужно проводить профилактику системы охлаждения. Сам генератор обязательно должен находиться в проветриваемом помещении.

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 различают электроагрегаты небольшой мощности (до 50кВт), средней (50-200 кВт) и высокой (больше 200кВт).

Таких способов существует три: воздушный, радиаторный (называемый также водо-воздушным) и двухконтурный (или водо-водяной).

Также электростанции классифицируются на осветительные, силовые, а также станции специального назначения (к примеру, инструментальные).

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

• Линейный или традиционный генератор вращения.
• 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=n60{\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=pn60{\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. 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.

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!

Подробнее о дизель генераторах

Что такое судовой дизель генератор, можно рассмотреть на примере его устройства. Дизель генератор включает в конструкцию дизельный поршневой двигатель (дизель) внутреннего сгорания, работающий от самовоспламенения разогретой при сжатии воздушно-топливной смеси, а также электрогенератор, вырабатывающий электроэнергию вращением ротора с обмоткой в статоре и передающий эту энергию через регулятор напряжения судовым потребителям.

Рядом с дизель генератором также располагаются приборы управления энергоустановкой.

Дизельный двигатель генератора включает в себя шатунно-поршневую группу, состоящую из камер сгорания с расположенными в них поршнями и шатунами. Энергия воспламенения дизельного топлива передается через поршни и шатуны на коленчатый вал, обеспечивая его возвратно-поступательное движение и его передачу через муфту на вал электрогенератора.

Циклы впуска и выпуска газов в камерах сгорания двигателя управляются подвижными клапанами, расположенными в головках его цилиндров.

В морской промышленности используются как двухтактные, обеспечивающие рабочий цикл в камере за один оборот коленвала, так и четырехтактные (за два оборота) дизельные генераторы.

В качестве основной силовой установки распространено использование дизельного двигателя (часто двухтактного) с низкой скоростью вращения вала, однако для вспомогательной мощности часто применяется дополнительный четырехтактный высокоскоростной судовой дизель генератор, что увеличивает гибкость судовой энергосистемы.

Современные генераторы для судовых дизелей также часто оснащаются звукопоглощающим кожухом, одновременно служащим для уменьшения вибраций силовой установки.

Размеры дизельного двигателя определяются скоростью вращения его коленвала, но из-за падения ресурса двигателя с ее увеличением постоянно работающие дизельные генераторы имеют частоту вращения 250-750 оборотов в минуту – т. н. средне- и малооборотные двигатели. Для современных, особенно частных, судов этот показатель находится в пределах 1500-3600 об/мин.

Потребление топлива судовым дизель генератором в среднем находится в диапазоне 220-230 г на 1 кВт·ч вырабатываемой им электроэнергии.

Виды дизельных генераторов

Сейчас в продаже можно встретить широкий ассортимент устройств. Приобретая дизельный генератор надо учитывать область его применения

Кроме того, важно знать классификацию:

1. По вырабатываемой энергии: маломощные до 50 кВт, средней до 200 кВт и высокой мощности свыше 200 кВт.
2. По технологии охлаждения: генератор воздушного, радиаторного или двухконтурного типа.
3. По способу применения: силовые, осветительные, инструментальные установки.
4. По способу передвижения: стационарный дизельный генератор, агрегат передвижного типа или портативное устройство.
5. По исполнению: открытые аппараты для использования в помещениях, в защитном корпусе от агрессивного влияния внешних факторов или контейнерные для эксплуатации в суровых условиях.
6. По способу появления электромагнитного поля: аппараты синхронного и асинхронного типа.

Однофазный дизельный генератор

Перед покупкой источника электроэнергии важно понимать различия в моделях устройств. Подбор дизельного генератора надо начать с расчета фазности модели

Выделяют однофазные и трехфазные установки. Первые нашли свое применение в быту и на небольших предприятиях. Однофазный дизельный генератор для коттеджа, дачи способен обеспечивать подачу электроэнергии приборам до 380 В. Такие устройства используются:

• в офисных помещениях;
• в школах;
• в учреждениях здравоохранения;
• на стройплощадках;
• в быту.

Недостаток у такого устройства только один – ограничение в подключении электроприборов. Преимущества однофазных генераторов:

• невысокая цена;
• простое подключение и эксплуатация;
• экономное потребление топлива.

Трехфазный дизельный генератор

Подобные аппараты являются профессиональными агрегатами. Трехфазная дизельная электростанция может использоваться на производственных предприятиях и выдерживать подключение электроприборов высокой мощности. Установки получили распространение:

• на производственных предприятиях;
• на больших строительных площадках;
• на труднодоступных территориях.

Преимущества трехфазных генераторов:

• универсальность использования;
• возможность подключения приборов мощностью 220 и 380 В.

Недостатки устройства:

• высокая цена;
• сложное подключение;
• большое потребление топлива.