Устройство и работа механизмов и систем двигателей электростанций - Авто мастер
Avtonova37.ru

Авто мастер
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и работа механизмов и систем двигателей электростанций

Устройство и принцип работы дизель-генератора

Дизельный генератор — установка, преобразующая энергию сгорающего топлива в электроэнергию. Устройство дизель-генератора основано на разработках двух ученых-изобретателей, работавших еще в 19 веке.

Первый вклад сделал Майкл Фарадей, создавший в 1831 году прототип электрогенератора, в котором под воздействием магнитного поля во вращающемся проводнике индуцировалась электродвижущая сила. Вторым изобретателем стал Рудольф Дизель, получивший в 1892 году патент на двигатель внутреннего сгорания с повышенным КПД. Отметим, что схема устройства дизель-генератора в привычном современном исполнении разработана спустя 100 лет, а массовый выпуск ДЭС был организован компаниями Perkins и Caterpillar.

Устройство и принцип работы

Конструкция стационарных и передвижных (см. рис.1) дизельных электростанций предусматривает наличие в них двух основных рабочих механизмов: генератора электрического тока (1) и ДВС (2). Эти детали расположены на жёсткой раме (3) и соединены между собой таким образом, что вал ротора и коленвал дизельного двигателя находятся на одной оси.

Рис. 1. Переносной стартерный дизель генератор

В зависимости от типа модели и марки электроустановки станции оборудуются дополнительными элементами и рабочими узлами:

  • 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, например, станции марки WattStream (рис. 2), размещаются в специальных защитных контейнерах с дополнительным оборудованием.

Рис. 2. Стационарная электростанция для промышленных нужд

В основе принципа работы лежит процесс преобразования механической энергии, выработанной дизельным двигателем, в электрический ток. Источником электроэнергии является генератор, который приводится в действие дизельным двигателем. Момент силы от вращения коленчатого вала ДВС передаётся на ротор генератора (альтернатора). В результате взаимодействия магнитных полей возникает ЭДС. В обмотках статора появляется переменный ток.

Частота тока поддерживается путём обеспечения стабильных оборотов двигателя. Для этого в конструкции дизель генераторов предусмотрен механизм стабилизации скорости вращения коленвала. При возрастании нагрузки увеличивается подача дизельного топлива в камеры сгорания, в результате чего мощность ДВС возрастает. Когда нагрузка падает – двигатель также сбрасывает обороты до заданного уровня.

Читать еще:  Ваз 2112 с каким двигателем лучше брать

Плюсы и минусы

У любого технического устройства есть свои достоинства и недостатки, это в полной мере относится и к дизельным электростанциям.

Так к плюсам использования установок данного типа, относятся:

  1. Значительная электрическая мощность, в сравнении с бензиновыми аналогами.
  2. Возможность выполнить стабилизацию вырабатываемого напряжения, тем самым обеспечить его качественные показатели, вне зависимости от пиковых нагрузок при запуске электрических двигателей и прочих электрических устройств.
  3. Высокий КПД.
  4. Способность работать в непрерывном цикле продолжительное время без снижения эксплуатационных показателей.
  5. Относительно низкий уровень шума при генерации электрической энергии.
  6. Способность работать в широком температурном диапазоне окружающего воздуха.
  7. Ремонтно-пригодность и относительно небольшие затраты на выполнение технического обслуживания.

Минусами использования, можно считать:

  1. Большая масса установок и значительные габаритные размеры.
  2. Для монтажа моделей большой мощности необходимо устройство специального основания (рамы) или фундамента, обеспечивающих прочность закрепления элементов конструкции и их дальнейшую безопасную эксплуатацию.
  3. Необходимость следить за качеством используемого топлива, зависящего от времени года (температуры окружающего воздуха).
  4. При не полной загрузке (ниже 40,0%), происходит значительный износ узлов и механизмов, что приводит к необходимости выполнения дополнительного обслуживания и как следствие, к финансовым затратам.
  5. Высокая стоимость установки.

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 [ править | править код ]

  • 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 [ править | править код ]

  • 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.
Читать еще:  Что обозначает буква с в маркировке двигателя

По роду тока [ править | править код ]

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 [ править | править код ]

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 = n 60 <60>>> , где f — частота в герцах; n — число оборотов ротора в минуту.

Если генератор имеет число пар полюсов p , то соответственно этому частота электродвижущей силы такого генератора будет в p раз больше частоты электродвижущей силы двухполюсного генератора: f = p n 60 <60>>> .

ЭДС синхронного генератора регулируется изменением тока возбуждения.

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 [ править | править код ]

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.

Читать еще:  Что будет если не прогревать двигатель автомобиля

Разновидности дизельных электростанций

Существует несколько классификаций современных дизельных электростанций.

В зависимости от назначения выделяют дизельные электростанции:

  • передвижные – применяются в качестве переносного или резервного источника электроснабжения;
  • стационарные – интегрированы в единую систему энергокомплекса.

В зависимости от конструктивного наполнения выделяют дизельные электростанции:

  • 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, генерируемых оборудованием, выделяют дизельные электростанции:

  • однофазные – вырабатывают напряжение 220 Вольт
  • трехфазные – вырабатывают от 220 до 400 Вольт.

В зависимости от вида напряжения выделяют дизельные электростанции:

  • низкого напряжения (до 1 кВт)
  • высокого напряжения (свыше 1 кВт).

Области применения бензинового электрогенератора

Бензиновые электрогенераторы используются в областях, не требующих длительной работы без перерыва и очень высокой мощности. Это:

  • обеспечение электропитания бытовых приборов в жилых домах при кратковременном отключении электроэнергии;
  • питание электрических инструментов и оборудования на строительных площадках, удаленных от источников централизованного электроснабжения или их недостаточной мощности;
  • организация освещения на выездных массовых мероприятиях, фотосессиях, обеспечение работ кофемашин, холодильников, агрегатов для приготовления попкорна;
  • обеспечение автономной работы инструмента и оборудования аварийных бригад.

Применение

На сегодняшний день электродвигатели со спецификацией на переменный ток распространены во всех сферах промышленности и жизнедеятельности. На электростанциях они устанавливаются в качестве генераторов, используются в производственном оборудовании, автомобилестроении и даже бытовой технике. Сегодня в каждом доме можно встретить как минимум одно устройство с электрическим двигателем переменного тока, например, стиральную машину. Причины столь большой популярности заключаются в универсальности, долговечности и легкости обслуживания.

Среди асинхронных электрических машин наибольшее распространение получили устройства с трехфазной спецификацией. Они являются наилучшим вариантом для использования во многих силовых агрегатах, генераторах и высокомощных установках, работа которых связана с необходимостью контроля скорости вращения вала.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector