В полевых условиях контейнер защищает от негативных воздействий окружающей среды, таких как ветер, дождь, низкие или высокие температуры и т.д. Устройство обеспечивает долговечность растения, создавая внутри оптимальный микроклимат.
Дизельный генератор: устройство, принцип работы, виды, критерии выбора
Перебои в электросети могут вывести из строя все оборудование, потребляющее электроэнергию для жизнедеятельности человека. Решение — аварийный источник питания для вашего дома, офиса, предприятия или завода. Надежным автономным источником электроэнергии является дизель-генератор — мини-электростанция, работающая на дизельном топливе.
Установка автономного источника питания решает проблему обеспечения аварийного питания подключенного оборудования. Мини-электростанция обеспечивает непрерывную работу дорогостоящего оборудования, такого как медицинские приборы и системы безопасности. Использование дизельных генераторов с функцией автоматического запуска гарантирует сохранность скоропортящихся продуктов, хранящихся в холодильниках на складах и в продуктовых магазинах.
Устройство и принцип работы
Стационарные и мобильные (см. рис. 1) дизель-генераторы оснащены двумя основными рабочими механизмами: электрогенератором (1) и двигателем внутреннего сгорания (2). Эти части расположены на жесткой раме (3) и соединены так, что вал ротора и коленчатый вал дизельного двигателя находятся на одной оси.
В зависимости от модели и марки электростанции, электростанция оснащается дополнительными компонентами и рабочими органами:
- панелями управления различной сложности;
- системами шумоподавления;
- радиаторами с вентиляторами (для ДВС с водяным типом охлаждения);
- аккумуляторами (4) (см. рисунок 1), стартерами и устройствами для автоматического запуска;
- защитными панелями от бокового дождя;
- системами защиты обслуживающего персонала и другими конструктивными элементами.
Мощные промышленные дизельные генераторы, такие как WattStream (рис. 2), размещаются в специальных защитных контейнерах с дополнительным оборудованием.
Принцип работы основан на процессе преобразования механической энергии, вырабатываемой дизельным двигателем, в электричество. Источником энергии является генератор, приводимый в действие дизельным двигателем. Крутящий момент от вращения коленчатого вала дизельного двигателя передается на ротор генератора (генератора переменного тока). Взаимодействие магнитных полей создает ЭДС, и в обмотках статора возникает переменный ток.
Частота тока поддерживается постоянной скоростью вращения двигателя. Дизельные генераторы оснащены механизмом стабилизации частоты вращения коленчатого вала. Увеличение нагрузки увеличивает подачу дизельного топлива в камеры сгорания, что приводит к повышению КПД двигателя. При снижении нагрузки частота вращения двигателя также снижается до заданного уровня.
Виды и варианты исполнения
На рынке представлены сотни различных моделей дизельных генераторов. Однако, несмотря на такое разнообразие, их можно классифицировать по некоторым основным признакам:
- типу альтернатора, вырабатывающего электроток;
- мощности агрегата;
- количеству фаз на выходе;
- способу охлаждения;
- принципу запуска дизельного двигателя (ручной либо электрический стартер, автоматический пуск при отсутствии напряжения в электрической сети);
- варианту исполнения (переносной или стационарный агрегат).
Давайте подробнее рассмотрим различные типы генераторов переменного тока. Поскольку они вырабатывают электроэнергию, полезно знать некоторые тонкости работы самих генераторов переменного тока.
Существует два типа генераторов переменного тока: синхронные и асинхронные. Основное отличие заключается в конструкции ротора. Якоря синхронных генераторов имеют обмотки. Чтобы возбудить их, необходимо подать постоянный ток. Оно может поступать от независимого источника или часть напряжения может быть снята с обмоток статора и выпрямлена.
Генераторы переменного тока средней и большой мощности имеют независимый генератор постоянного тока на валу, который используется для возбуждения катушек ротора. Напряжение подается на кольца якоря через щетки. По этой причине современные генераторы переменного тока также называют щеточными. Большим преимуществом генераторов переменного тока является то, что они выполняют функцию регулятора напряжения.
На рисунке 3 показана принципиальная схема синхронного генератора переменного тока. Контактные кольца (1) показаны красным цветом, а гнезда для щеток (2) показаны выше. Катушка ротора (зеленая) хорошо видна.
Синхронный генератор обеспечивает постоянные параметры напряжения при различных допустимых нагрузках. Отклонение не должно превышать 5 % в любом направлении. Это достигается с помощью регулятора напряжения. На выходе генератора получается высококачественный электрический ток.
Роторы асинхронных генераторов не имеют проволочных катушек. Обмотки состоят из короткозамкнутых алюминиевых полос, обычно залитых в сердечник магнита. По сути, они образуют сплошную компактную катушку. Преимущество такой конструкции заключается в том, что для возбуждения не требуется постоянный ток. Достаточно самостимулирующих токов.
Больше преимуществ:
- нет щёток;
- компактные габариты и небольшой вес;
- невосприимчивость к коротким замыканиям (они просто перестают вырабатывать электроэнергию);
- низкая цена.
К сожалению, эти генераторы имеют серьезный недостаток в своих технических характеристиках — низкое качество выходной мощности. Напряжение нестабильно и может изменяться более чем на 10 %. Во многих случаях нет необходимости и нежелательно использовать такие генераторы для питания точного оборудования и электронных устройств.
Однако они подходят и даже желательны для сварочных аппаратов, при условии, что их мощность достаточна для подключения этих устройств. Существуют даже специальные сварочные генераторы на основе асинхронных генераторов переменного тока (рис. 4).
Существует два типа охлаждения: жидкостное и воздушное. Наличие водяного охлаждения позволяет двигателю работать длительное время под большой нагрузкой. Эти двигатели производятся, в частности, японской компанией KUBOTA. Основываясь на дизельных двигателях, производитель поставляет на рынок очень надежные дизельные генераторы, чей бренд стал известен во всем мире.
Принцип работы ДЭС
- В цилиндры двигателя подаётся воздух, где он сжимается и разогревается до высоких пределов. Затем в рабочую камеру под давлением поступает дизельное топливо и происходит его возгорание.
- Образовавшиеся в результате горения газы запускают двигатель в работу. Коленчатый вал начинает вращаться, запуская в движение ротор электрического генератора.
- Ротор генератора при вращении возбуждает электромагнитное поле, которое, в свою очередь, создает в обмотке генератора индукционный переменный ток, на выходе превращающийся электрическую энергию.
Сферы применения дизельных электростанций
Дизельные электростанции в основном используются в районах, где нет центрального электроснабжения или возникают определенные трудности с подачей электроэнергии. Обычно это:
- малые населенные пункты, расположенные в отдаленных и арктических территориях;
- предприятия сельского хозяйства (фермы, совхозы), а также дачные поселки и садовые товарищества, расположенные на периферии;
- производственные объекты, на которых ведется добыча нефти, газа и других природных ресурсов, расположенные в труднодоступных местах.
Дизельные электростанции могут быть единственным возможным источником электроэнергии. Однако следует помнить, что дизельные электростанции могут выполнять и вспомогательные функции:
- резервного источника электроэнергии, когда ДЭС только дополняют основные источники электропитания – централизованные сети;
- аварийного источника электроэнергии, когда ДЭС устанавливают на крупных предприятиях с целью защиты потребителя от возможных аварий и организации бесперебойного энергоснабжения.
Разновидности дизельных электростанций
Существуют различные классификации современных дизельных двигателей.
В зависимости от назначения дизельные генераторные установки делятся на различные категории:
- передвижные – применяются в качестве переносного или резервного источника электроснабжения;
- стационарные – интегрированы в единую систему энергокомплекса.
Дизельные генераторные установки различаются в зависимости от строительного наполнения:
- открытые – ничем не защищены, могут располагаться только в специально оборудованном помещении;
- в шумозащитном кожухе – кожух снимает уровень шума, что позволяет использовать данные электростанции в населенных пунктах;
- контейнерные – для дополнительной защиты и снижения уровня шума помещается в специальный контейнер или блок-модуль.
В зависимости от количества фаз, вырабатываемых агрегатом, различают дизельные электростанции:
- однофазные – вырабатывают напряжение 220 Вольт
- трехфазные – вырабатывают от 220 до 400 Вольт.
В зависимости от типа напряжения дизельные генераторные установки делятся на следующие категории:
- низкого напряжения (до 1 кВт)
- высокого напряжения (свыше 1 кВт).
