Все о дизельных генераторах

Как выбрать?

Подбирая дизельный генератор для коттеджа или для частного дома, необходимо обращать внимание прежде всего на мощность. Если этот показатель неудовлетворителен, то никакие другие положительные параметры не выправят дела

Слишком слабые модели попросту не смогут снабдить всех потребителей током. Слишком мощные — станут расходовать бессмысленно значительное количество горючего. Но надо понимать еще, что оценку общей необходимой мощности надо делать «с запасом».

Модели 1,5—2 кВт/ч мощностью выручат на периодически посещаемой даче. Для жилого дома может хватить 5—6 квт/ч. Хотя тут уже все строго индивидуально и определяется прежде всего личными потребностями жильцов. Для загородного коттеджа, отапливаемого электричеством, с подачей воды из скважины нужно ориентироваться минимум на 10—12 квт/ч.

Но важно понимать, что чем мощнее бытовой или используемый в мастерской электрогенератор, тем больше будет общий расход топлива. Потому надо ориентироваться только на самые необходимые приборы, когда речь идет об аварийном электропитании

Уличный аппарат стоит дороже предназначенного для эксплуатации внутри дома. Однако он многократно лучше переносит неблагоприятные воздействия внешней среды.

Следующий важный параметр — способ запуска. Ручной пусковой шнур подойдет, если надо будет только периодически использовать устройство. Модели с таким элементом стоят недорого и устроены весьма просто.

Для сколько-нибудь регулярного применения подойдут только модификации с электростартером. Подобная опция делает использование генератора гораздо удобнее. А там, где сбои в электроснабжении происходят постоянно, нужно предпочесть электростанцию, запускаемую автоматически.

Воздушное охлаждение преобладает в бытовом сегменте. Оно существенно дешевле, чем отвод тепла водой

Рекомендуется обращать внимание на вместимость бака. Увеличение его размера повышает время автономной работы между заправками

Но устройство становится объемнее, тяжелее, а заправлять его придется дольше.

Стопроцентно бесшумными дизельные генераторы не бывают. Немного сократить громкость помогает шумозащита. Надо лишь понимать, что она понижает интенсивность звука максимум на 10—15%. Потому сократить неудобства помогает лишь выбор минимально мощного устройства.

Отдельно стоит сказать про зарядные устройства. Такие приспособления используют, чтобы поддерживать номинальный заряд свинцово-кислотных батарей. Именно подобные аккумуляторы продолжают широко применяться в портативных электростанциях. Подзарядка происходит за счет стабилизированного напряжения. Ток заряда строго ограничен. Зарядные устройства могут быть применены и для прямого питания устройств с ограниченным потреблением.

Критерии выбора дизельного генератора для частного дома

Перед тем как сделать правильный выбор изучают в интернете ассортимент моделей, их положительные и отрицательные стороны и определяются с необходимой мощностью. Для аварийного электропитания частных домов вполне достаточно мобильных машин мощностью до 5 кВт, эта модификация относится к наиболее популярным моделям. Устройства в 7.0 кВт способны обеспечить электроприборы большого объекта: освещение, тепловые калориферы, насос для воды, электробойлер, кондиционеры и другие бытовые приборы.

Далее, важным параметром функционирования установки является количество  фаз генератора, которое зависит от фактической энергосхемы потребителей – трех или однофазной. Домашние сети обычно однофазные с 220 В и частотой 50-60 Гц.

При выборе ДГ также учитывают следующие характеристики:

  • Цена;
  • масса и габариты;
  • производительность;
  • уровень шума;
  • часовой расхода дизеля;
  • тип охлаждающей системы;
  • системы пуска, управления и защиты — автоматическая/ручная и стартерная.

Что такое дизельная электростанция?

Дизельная электростанция — это стационарная или подвижная энергетическая установка, оборудованная электрическим генератором с приводом от дизельного двигателя внутреннего сгорания, существуют также электростанции с приводом от бензинового двигателя.

Возможны стационарный и подвижные варианты исполнения дизельной электростанции. Бензиновый двигатель обойдется Вам заметно дешевле, однако дизельный прослужит дольше и гораздо более экономичен в эксплуатации.

Дизельные электрические станции применяют в качестве автономного, резервного или аварийного источника электропитания потребителей электроэнергии как в стационарных условиях, так и в передвижных установках (на автомобилях, прицепах, энергопоездах).

Основным элементом передвижных и стационарных ДЭС является дизель-генератор, собранный на общей сварной раме. Первичный двигатель-дизель и генератор, который служит для преобразования механической энергии двигателя в электрическую, соединены между собой жесткой муфтой.

В качестве первичных двигателей в основном применяют бескомпрессорные четырех- и двухтактные дизели мощностью 5-2000 л.с., имеющие частоту вращения 375-1500 об/мин.

Дизели комплектуются синхронными генераторами трехфазного переменного тока.

Термины дизельная электростанция, дизельэлектрический агрегат и дизель-генератор — это несколько разные понятия:

  • 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, комплекты ЗИП.

Наряду с централизованным способом электроснабжения потребителей от сетей энергосистем в ряде случаев необходимо предусматривать местные источники электроснабжения. К ним относятся дизельные электростанции, которые широко используются также в качестве резервных установок, обеспечивающих электрической энергией потребителей при отключении питания в случае аварий на линиях энергосистемы. Для потребителей с повышенными требованиями к бесперебойности электроснабжения установка резервных источников электроснабжения обязательна.

Из чего состоит генератор

Движущей силой любого генератора является двигатель, который приводит в действие сам генератор. Для работы двигателя необходима топливная система, а для стабильности напряжения, вырабатываемого генератором, регулятор напряжения. Не менее необходимой является и система охлаждения, как двигателя внутреннего сгорания, так и самого генератора. Еще одним важным компонентом является система смазки. На станине, которая содержит все узлы и агрегаты находится так же зарядное устройство для аккумулятора и панель управления. Также в обязательном порядке присутствует глушитель шума.

Параметры выбора

Конструкция дизельного генератора довольно проста. В её основе — четырёхтактный одноцилиндровый (реже — с большим количеством поршней) двигатель, крутящий момент от коленчатого вала которого передаётся на генератор — узел, преобразующий вращение в электрическую энергию. Дополнительные системы служат для смазки двигателя, стабилизации напряжения, а также для управления процессами запуска и нормальной работы устройства.

Мощность

Этот показатель обычно определяющий. От него зависит, какую нагрузку «вытянет» генератор, какое количество потребителей электрического тока можно запитать от него без риска, что они будут работать на пониженных значениях.

Показатель активной мощности, который традиционно измеряется в ваттах, может колебаться от 500 Вт до сотен десятков и даже сотен киловатт (при этих значениях дизель-генераторы уже называются дизель-электростанциями). Расчёт необходимой мощности для постоянного использования должен производить специалист.

Однако если генератор берётся на всякий случай, для подстраховки, а не для питания ответственного узла, то приблизительно прикинуть можно и самостоятельно. Для этого берётся максимальная потребляемая мощность всех приборов, которые одновременно могут быть включены в сеть, после чего к этому показателю добавляется от 30 до 70% запаса.

Следует также учесть, что дизель-генераторы могут работать в нескольких режимах. Например, штатный нагружает прибор не более, чем на 75%. Режим полной мощности подразумевает отбор около 90% возможностей агрегата, однако длительность работы в этом случае сокращается. Экстремальный режим, когда идёт 100%-ная выработка ресурса, уменьшает срок службы дизель-генератора до нескольких сотен часов.

Количество фаз

Дизель-генераторы могут быть одно- и трёхфазными. Это значит, что номинальное выдаваемое ими напряжение составит 220 и 380 вольт соответственно. И если первый показатель — это привычная для быта величина, то второй необходим для функционирования мощного оборудования или большого количества потребителей. Например, если устройство берётся для запитывания сварочного аппарата, то лучше остановиться на трёхфазном варианте. В бытовом использовании на даче хватит однофазника.

Особенности генератора

В большинстве устройств используются асинхронные генераторы переменного тока. Это довольно простые и надёжные аппараты давно известной конструкции. Но технический прогресс не стоит на месте: сегодня в продаже можно встретить модели с инверторными генераторами. Их преимущество в тихой работе, а также более точной выдаче необходимых показателей напряжения.

Каким генератором пользуетесь Вы?

ДизельнымБензиновым

Особенности мотора

Центральный элемент топливного генератора — дизельный двигатель

Пользователю стоит обратить внимание на такую характеристику, как количество оборотов. Низкооборотистые дизеля не так шумят при работе и имеют более длительный срок службы

Оптимальным является показатель в 1500 — 2000 оборотов в минуту.

Также стоит обратить внимание на систему охлаждения. В большинстве однофазных устройств умеренной мощности — воздушное охлаждение, для этого на цилиндре предусмотрено развитое оребрение

Жидкостное охлаждение требует радиатор и вентилятор, а также систему каналов — оно ставится значительно реже ввиду его сложности. Иногда встречается масляное охлаждение.

Конструкция ДГУ

Основные части дизельного генератора составляют:

  • двигатель;
  • генератор переменного тока (его также называют “альтернатор”);
  • система управления установкой, контроля и мониторинга;
  • рама, к которой крепятся составные части;
  • топливный бак (может быть встроен в раму);
  • воздушный фильтр;
  • система охлаждения двигателя.

Стоит отметить, что один из значимых факторов при выборе дизель-генератора — тип системы охлаждения двигателя. Эта характеристика важна при учёте планируемых нагрузок на оборудование. Система охлаждения бывает воздушной и жидкостной. Первый тип применяется на станциях малой мощности. Второй — на более мощных. Обычно в качестве охлаждающей жидкости используют воду или тосол.

Элементы конструкции дизельного генератора

Дизельный электрогенератор состоит из:

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

В конструкцию устройства также входят дополнительные элементы:

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

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

Устройство и принцип работы

Дизельный генератор представляет собой комбинацию дизельного двигателя и генератора переменного тока или электрического генератора, который вырабатывает электрическую энергию.

Принцип работы дизель-генератора основан на законе преобразования энергии: «Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, но может быть преобразована из одной формы в другую».  Во время сгорания топлива химическая энергия преобразуется в тепло и силу. Эта сила известна как механическая энергия, которая вращает генератор. Сгорание происходит при самовозгорании топлива при впрыскивании в сильно сжатую струю воздуха, температура которой достигает 750 С.

Для обеспечения непрерывной работы дизельного двигателя, когда поршень движется вверх и вниз в цилиндре, он выполнять четыре процесса: впуск, сжатие, работа и выпуск воздуха. Четыре процесса вместе называются рабочим циклом, а сам агрегат называется четырехтактным дизельным двигателем.

Поршень перемещается из центра благодаря открытию впускного клапана, затем воздух втягивается в цилиндр. Когда под давлением всасывается достаточное количество воздуха, всасывающий в конце хода клапан закрывается. Топливо вводится в горячий сжатый воздух и начинает гореть поддерживая давление. Когда поршень достигает верхнего центра, подача топлива отключается. Впрыск топлива в конце такта сжатия продолжается до точки отсечки.

Впускной и выпускной клапан остаются закрытыми, и горячие газы и сжатый воздух теперь расширяются в цилиндре, что заставляет поршень двигаться, пока он не достигнет нижней мертвой точки. Во время этого хода поршень снова перемещается вверх и позволяет выпускному клапану открываться, а впускной и топливный клапан закрываться. Сгоревшие топливные газы выходят из-за их собственного расширения, остальные газы выталкиваются движением поршня вверх через выпускной клапан. В конце этого хода, выпускной клапан закрывается, и цикл завершается.

Как выглядит дизельный генератор для дома

Компоненты дизельного генератора для дома:

  • Двигатель;
  • генератор;
  • топливная система;
  • регулятор напряжения;
  • системы охлаждения и выпуска;
  • система смазки;
  • маховик;
  • панель управления.

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.

Немного истории

Официальным изобретателем электрогенератора называют Рудольфа Дизеля. Но прототип установки – агрегат, состоящий из катушки из медной проволоки и магнита, был представлен общественности Майклом Фарадеем в 1831 году. Магнит вращался относительно катушки, создавая магнитное поле, под воздействием которого и возникал электрический ток. Впоследствии изобретение было усовершенствовано. Закрепив катушку в стационарном положении, Фарадей сумел добиться, чтобы его оборудование вырабатывало непрерывный ток.

Сам Рудольф Дизель приступил к работе над своим изобретением в 1890 году. Он выдвинул теорию о том, что увеличить коэффициент полезного действия двигателя можно путем впрыскивания топлива в цилиндр со сжатым воздухом. Реализация такой идеи позволяла увеличить КПД двигателя с 12 (таким показателем обладал мотор, созданный немцем Николаем Отто) до 70 процентов.

Патент на свое изобретение Дизель получил в 1892 году. В первых моделях в качестве топлива использовалась угольная пыль. Постепенно ученый пришел к выводу, что она для этой цели непригодна. Проведя ряд экспериментов, он определил, что установка гораздо лучше работает на частично очищенной нефти. Этот вид топлива позволил изобретателю реализовать свой план.

1893 год стал датой рождения первого агрегата. Он весил несколько тонн, и работа над его усовершенствованием длилась до 1897 года. В результате мир получил машину, КПД которого не отвечало запланированным 70 %, но значительно превышало результат ранее используемых установок, и составляло 27 процентов.

Изобретение получило название «экономичный термический двигатель». Свое новое имя – «дизельный ДВС», оно получило после смерти автора, в 1903 году.

Массовый выпуск ДГУ начался спустя более 100 лет. Первые конвейеры заработали в производственных помещениях английской компании «Perkins» и американской «Caterpillar». Их продукция постепенно усовершенствовалась, и пользуется большим спросом в наши дни.

Электрические генераторы на морских судах

СУДОВЫЕ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРЫ

Вопросы к лекции (для конспектирования):

  1. Что такое дизель-генератор?
  2. Для чего нужны электрические генераторы на судах?
  3. Какое напряжение индуцируют судовые генераторы?
  4. Какие учреждения сертифицируют дизельгенераторы?

Опишите принцип работы дизель-генератора.

  1. Какое устройство приводит в действие генератор на судне?
  2. Какое устройство используется для синхронизации вращения генератора с внешним приводом?
  3. Какие токи и напряжения применяются на современных судах?
  4. Какие операции требуют подключения нескольких генераторных групп?
  5. Что приводит во вращение валогенератор? Какие преимущества и недостатки дает установка валогенератора?

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

Судовые дизель генераторы

Судовые дизель генераторы предназначены для установки на речных и морских судах для использования их в качестве вспомогательного или аварийного источника электроэнергии 380В. В соответствии с действующими нормами и законодательством, судовые дизельгенераторы должны быть обязательно сертифицированы Речным или Морским регистром.

Принцип работы дизель-генератора

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.

Электрические генераторы на морских судах

Электрические генераторы состоят из дизельного двигателя, непосредственно связанного с генератором. В этом случае частота вращения дизельного двигателя и генератора одинаковы. Если генераторы приводятся в действие вспомогательными паровыми турбинами, то между ними устанавливают редуктор. Ранее на судах применялся постоянный ток напряжением 110, 220 и 380 В; в настоящее время часто используют также переменный ток аналогичного напряжения. Схема типов дизель-генераторной установки показана на рисунке — а. Электрическая энергия от генератора подается на распределительный щит, откуда по кабелю она идет к отдельным потребителям (на освещение, отопление, питание электродвигателей и т. д.). С учетом большой влажности, температурных колебаний, воздействия морской воды и т. д. к электрическим установкам, т. е. как к электрическим машинам, так и к электрокабелям, предъявляются более высокие требования, чем к аналогичным наземным. На одном судне находится, как правило, несколько генераторных групп. Их мощность рассчитана так, что для обеспечения нормального хода судна в море достаточно бывает электроэнергии, вырабатываемой одной группой генераторов. При заходе в порт или выходе из порта, подъеме якоря, а также при выполнении грузовых работ с собственными электрическими лебедками или кранами необходимо подключать и другие группы. Возможным вариантом привода для группы генераторов является валогенератор (рис. b). Он приводится в движение от гребного вала, соединяющего главный двигатель с гребным винтом. Мощность генератора должна удовлетворять потребности в электроэнергии судовых механизмов и систем при нормальном плавании в море. С установкой валогенератора КПД судовой энергетической установки повышается. Для поддержания постоянной частоты вращения генератора валогенератор может работать только на переднем ходу и при номинальной частоте вращения главного двигателя. При маневрировании, уменьшении частоты вращения двигателя и на заднем ходу валогенератор не может работать. В этом случае необходимо включать другие группы генераторов.

а — с генератором, приводимым в движение от дизеля;

Источник

Преимущества

Топливные генераторы — это наиболее распространённый и часто безальтернативный способ возместить необходимость в питании электротоком целого ряда технических потребителей. Эти устройства функционируют на жидком топливе газе, бензине или солярке. Из этих трёх видов именно дизельные генераторы используются чаще всего, а также обладают наиболее высоким уровнем универсальности:

Дизельное топливо незначительно, но всё же дешевле высокооктанового бензина.

  • Дизельные генераторы потребляют солярку более экономично, чем их собраться, а значит, их использование более выгодно.
  • Благодаря общей массивной конструкции дизельный генератор надёжнее в работе.
  • Физический принцип сжигания топливовоздушной смеси в генераторе на солярке обеспечивает его большую по сравнению с бензиновым агрегатом пожаробезопасность.
  • Дизельные генераторы рассчитаны на длительные нагрузки. В зависимости от вида устройства термин непрерывной работы может измеряться сутками. Соседний класс — портативные топливные электростанции — без исключения работают на дизельном топливе.

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:

  • 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.).