Через аварії, що трапляються в електричній мережі, припиняється робота всіх електроприладів, які споживають електричну енергію для забезпечення життєдіяльності людини. Вихід із ситуації - в резервному електропостачанні будинку, офісу, установи або виробничого підприємства. Надійним автономним джерелом електроенергії є дизель генератор - міні електростанція, що працює на дизельному паливі.
установка автономного електропостачання вирішує проблему із забезпеченням резервного живлення підключеного обладнання. Міні електростанція дозволяє зберегти безперервний процес функціонування дорогої апаратури, включаючи медичне обладнання та охоронні системи. Застосування дизельних генераторів з функцією автоматичного запуску гарантує збереження швидкопсувних продуктів, що зберігаються в холодильниках на складах і в продовольчих магазинах.
Пристрій і принцип роботи
Конструкція стаціонарних і пересувних (див. Рис.1) дизельних електростанцій передбачає наявність в них двох основних робочих механізмів: генератора електричного струму (1) і ДВС (2). Ці деталі розташовані на жорсткій рамі (3) і з'єднані між собою таким чином, що вал ротора і колінвал дизельного двигуна знаходяться на одній осі.
Мал. 1. Переносний стартерний дизель генератор
Залежно від типу моделі і марки електроустановки станції обладнуються додатковими елементами і робочими вузлами:
- панелями управління різної складності;
- системами шумозаглушення;
- радіаторами з вентиляторами (для ДВС з водяним типом охолодження);
- акумуляторами (4) (див. рисунок 1), стартерами і пристроями для автоматичного запуску;
- захисними панелями від бокового дощу;
- системами захисту обслуговуючого персоналу та іншими конструктивними елементами.
Потужні промислові дизельні генератори, наприклад, станції марки WattStream (рис. 2), розміщуються в спеціальних захисних контейнерах з додатковим обладнанням.
Мал. 2. Стаціонарна електростанція для промислових потреб
В основі принципу роботи лежить процес перетворення механічної енергії, виробленої дизельним двигуном, в електричний струм. Джерелом електроенергії є генератор, який приводиться в дію дизельним двигуном. Момент сили від обертання колінчастого вала ДВС передається на ротор генератора (альтернатора). В результаті взаємодії магнітних полів виникає ЕРС. В обмотках статора з'являється змінний струм.
Частота струму підтримується шляхом забезпечення стабільних оборотів двигуна. Для цього в конструкції дизель генераторів передбачений механізм стабілізації швидкості обертання коленвала. При зростанні навантаження збільшується подача дизельного палива в камери згоряння, в результаті чого потужність ДВС зростає. Коли навантаження падає - двигун також скидає обертів до заданого рівня.
Види і варіанти виконання
У продажу можна зустріти сотні різних моделей дизельних генераторів. Але, незважаючи на таке розмаїття, їх можна класифікувати за кількома основними ознаками:
- типу альтернатора, який виробляє електрострум;
- потужності агрегату;
- кількості фаз на виході;
- способу охолодження;
- принципом запуску дизельного двигуна (ручний або електричний стартер, автоматичний пуск при відсутності напруги в електричній мережі);
- варіанту виконання (переносний або стаціонарний агрегат).
Зупинимося детальніше на видах застосовуваних альтернують. Оскільки вони генерують струм, то корисно буде знати деякі нюанси в роботі самих генераторів.
Альтернатори бувають двох видів: синхронні і асинхронні. Головна їхня відмінність криється в конструкції ротора. Якоря синхронних генераторів мають обмотки. Для їх порушення необхідно подати постійний струм. Його можна взяти з незалежного джерела або зняти частину напруги з обмоток статора і випрямити його.
У альтернатори середньої і великої потужності встановлюють на валу незалежний генератор постійного струму, який використовується для збудження котушок ротора. Напруга подається через щітки на кільця якоря. Тому синхронні генератори ще називають щітковими альтернаторамі. Велика перевага таких альтернують в тому, що вони мають функцію регулятора напруги.
Схема будови синхронного генератора показана на малюнку 3. Червоним кольором позначені контактні кільця (1), а зверху видно Щіткотримачі (2). Добре видно полюсна котушка ротора (зелений колір).
Мал. 3. Схема синхронного дизель генератора
Альтернатор синхронного типу забезпечує стабільні параметри напруги при різних допустимих навантаженнях. Відхилення в будь-яку сторону не перевищує 5%. Це досягається завдяки застосуванню регулятора напруг. На виході генератора знімається високоякісний електричний струм.
Ротори асинхронних генераторів позбавлені дротяних котушок. Функції обмоток виконують короткозамкнені, найчастіше алюмінієві смуги, впресовані в муздрамтеатр. По суті, вони утворюють суцільну масивну болванку. Плюсом такої конструкції є те, що для збудження не потрібно подача постійного струму. Досить струмів самонаводкі.
Ще гідності:
- немає щіток;
- компактні габарити і невелика вага;
- несприйнятливість до коротких замикань (вони просто перестають виробляти електроенергію);
- низька ціна.
На жаль, у цих генераторів є серйозний мінус в технічних характеристиках - струм низької якості на виході. Напруга нестабільно і може коливатися в межах більше 10%. У багатьох випадках це не суттєво, проте для харчування точної апаратури і електронних пристроїв застосовувати такі генератори не бажано.
А ось для зварювальних апаратів вони придатні і навіть бажані, за умови, що їх потужності достатньо для підключення цих пристроїв. Існують навіть спеціальні зварювальні генератори на базі асинхронних альтернують (Рис. 4).
Мал. 4. Зварювальний дизельний генератор
За способом охолодження електростанції діляться на два типи: з рідинним і повітряним охолодженням. Наявність водяного охолодження дозволяє двигуну тривалий час працювати при великих навантаженнях. Зокрема такі двигуни випускає японська фірма KUBOTA. На базі своїх дизелів виробник постачає на ринок дуже надійні дизельні генератори, бренд яких завоював всесвітню популярність.
застосування
В якості резервних джерел в постачанні електроенергії дизельні генератори знайшли застосування в багатьох сферах:
- в котеджних містечках і на дачах;
- на будівельних майданчиках;
- в закладах громадського харчування;
- на автозаправних станціях;
- на СТО, в виробничих цехах, магазинах, фермерських господарствах, лікарнях, а також для обслуговування багатьох інших об'єктів.
На відміну від бензинових моделей дизельні електростанції виявилися надійнішими. Їх ефективність вище, а термін експлуатації більш тривалий. Дизельні станції менш вибагливі і прості в обслуговуванні. Вони відрізняються:
- високим ККД;
- меншою витратою палива;
- стійкістю до підвищених навантажень;
- великим ресурсним запасом;
- тривалістю безперервної роботи.
Все це сприяє зростанню популярності дизельних моделей генераторів.
критерії вибору
- При покупці міні електростанції визначитеся, в першу чергу, які завдання вам належить вирішувати. Від цього залежить вибір типу альтернатора, його потужності і рівня автоматизації. Для резервного живлення приватного будинку підійде дизель генератор потужністю від 3 до 5 кВт. Бажано з синхронним альтернатором, який забезпечує стабільну роботу комп'ютера і інших електронних пристроїв. Наприклад, PRORAB 3000 D.
- При виборі потужності ДГУ враховуйте не лише передбачувану сумарне навантаження всіх електричних приладів, а також тип навантаження: теплова або реактивна. До теплової відносяться навантаження нагрівальних приладів, а до реактивної - ємнісні і індуктивні.
- При розрахунках, до сумарного навантаження додавайте 15 - 20% потужності. Реактивне навантаження підрахувати трохи складніше, так як в ній враховується так званий коефіцієнт Косинус ФМ. Він різний для різних інструментів і моторів (вказується в паспорті). Щоб обчислити реальну навантаження треба потужність розділити на cos (Fi).
- Існують ще стартові навантаження електромоторів. При запуску вони можуть в 6 - 9 разів перевищувати номінальне навантаження двигуна. Тому вибирайте генератори з достатнім запасом потужності.
- Якщо ви не плануєте використовувати установку для забезпечення харчування насосів теплопостачання, камер стеження і охоронної сигналізації, то навряд чи варто витрачати додаткові гроші на складну апаратуру автоматичного включення. Запустити двигун ручним стартером не складає ніяких труднощів.
- Немає потреби в автоматиці для мобільних дизельних генераторів, що використовуються в умовах повної відсутності електропостачання. Якщо установка застосовується тільки для освітлення і для забезпечення роботи електродвигунів і різних інструментів - сміливо вибирайте більш дешевий варіант з асинхронним альтернатором.
- Дизельний генератор, який ви плануєте використовувати поза приміщенням в якості основного джерела живлення, вибирайте з добре захищеним кожухом, а ще краще - модель в шафовому виконанні.
- Трифазні генератори переважно використовуються у виробничих цілях. Але якщо ви користуєтеся трифазним обладнанням, то звичайно такі моделі для вас.
- Що стосується марок та виробників, то вибір за вами. Сьогодні навіть наші вітчизняні дизель генератори не сильно поступаються зарубіжним, хоча ціни їх більш демократичні. Можна порадити наш ВЕПР або Prorab. Непогано зарекомендували себе генератори фірми SDMO.
Правила експлуатації та обслуговування
Дизельні двигуни досить невибагливі і витривалі. Їх обслуговування в основному полягає у своєчасній заміні масла і контролі рівня дизельного палива в баку. Додаткового контролю вимагає водяне охолодження, якщо воно є. Необхідно вчасно доливати воду або тосол, щоб уникнути перегріву ДВС.
Особливу увагу звертаємо на обслуговування дизельних генераторів, обладнаних пусковий автоматикою. З огляду на те, що двигун запускається стартером від акумуляторної батареї, необхідно стежити за станом цих деталей. При розряду акумулятора двигун просто не зможе запуститися в потрібний момент. А це загрожує далекосяжними наслідками.
Асинхронний альтернатор обслуговування не вимагає протягом усього терміну служби. А ось синхронний генератор з щітками вимагає до себе уваги. Заміна щіток - стандартна процедура. Терміни заміни залежать від інтенсивності експлуатації. Зазвичай раз в 2 - 4 роки.
Старі моделі синхронних альтернують слабо захищені від попадання пилу на щітковий механізм. Це призводить до підвищеного зносу деталей генератора. Своєчасне технічне обслуговування продовжить термін служби генератора, захистить вашу електротехніку від непередбачених ситуацій.
