О генераторах немного подробнее

По всей России 8 800 500-92-62 Москва +7 (495) 120-07-78 Санкт-Петербург +7 (812) 318-75-80

Отличительными особенностями современных электростанций являются экономичность, компактные размеры, различные конструктивные решения шумоподавления, наличие интеллектуальных устройств мониторинга и управления процессом выработки электроэнергии, переключения нагрузки, синхронизации генераторов с сетью и между собой.

Автономные электростанции на базе ДВС являются основными «рабочими лошадками» там, где по разным причинам централизованное электроснабжение недоступно либо качество его поставок оставляет желать лучшего. Нет ничего удивительного в широкой популярности таких агрегатов: они обеспечивают низкую стоимость вырабатываемой электроэнергии (следовательно, и быстро окупаются) и обладают большим моторесурсом. Все более востребованы генераторы на основе многотопливных двигателей, работающих при воспламенении газовоздушной смеси от самовоспламенения запальной дозы жидкого топлива (5-12% от цикловой порции при работе на жидком топливе). Газ - попутный нефтяной, шахтный, природный без предварительной очистки.

Основные характеристики и достоинства генераторов на основе ДВС:

Удельный эффективный расход топлива, кг/(кВт•ч) 0,184 - 0,220
Удельный расход масла, г/кВт•ч 0,30 - 1,40
КПД (без утилизации теплоты) 0,39 - 0,47
КПД (с утилизацией теплоты) 0,70 - 0,80
Мощность единичной установки, МВт 0,10 - 5,00
Напряжение, кВ 0,4 - 13
Диапазон рабочих режимов, % от номинальной мощности 10 - 110
Ресурс до текущего ремонта (не менее), тыс. ч 10 - 60
Ресурс до капитального ремонта (не менее), тыс. ч 60 - 100
Срок службы двигателя (не менее), тыс. ч 150 - 300
Затраты на ремонт, % от стоимости 5 - 20
Уровень шума на расстоянии 1 м (не более), дБ 85


Основа генераторной установки – двигатель-генераторный агрегат, состоящий из ДВС и электрического генератора, напрямую соединенных между собой и укрепленных через амортизаторы на стальном основании. Двигатель оснащен системами запуска, стабилизации частоты вращения, смазки, охлаждения, подачи воздуха и выхлопа, обеспечивающими надежную работу. Запуск двигателя чаще всего осуществляется с помощью электростартера, работающего от стартерного аккумулятора и управляемого блоком АВР. В агрегате используются синхронные или асинхронные самовозбуждаемые бесщеточные генераторы. Электростанции снабжаются блоком автоматики, с помощью которого осуществляются управление станцией, контроль за ее состоянием и защита от аварийных ситуаций.

Для правильного подбора мощности генератора необходимо оценить, какова доля так называемых активных и реактивных нагрузок. Активные нагрузки – самые простые, в них вся потребляемая энергия преобразуется в тепло (освещение, электроплиты, электронагреватели и др.). В этом случае расчет прост: для их питания достаточно агрегата с мощностью, равной суммарной мощности нагрузки. Сложнее с реактивными нагрузками, которые в свою очередь, подразделяются на индуктивные (например, электродвигатели) и емкостные (блоки питания с балластным конденсатором на входе). У реактивных потребителей часть энергии расходуется на образование электромагнитных полей. Показателем меры этой части расходуемой энергии является коэффициент мощности cos φ. Мощность, деленная на cos φ, даст «реальное» (то есть равное геометрической сумме активной и реактивной мощностей) потребление мощности. Например, если на электроустановке-потребителе указаны мощность 500 Вт и cos φ = 0,6, это означает, что на самом деле инструмент будет потреблять от генератора 500:0,6=833 Вт. Также надо иметь в виду, что и генератор имеет собственный cos φ, который обязательно нужно учитывать. Так, если он равен 0,8, то для работы вышеназванной электроустановки потребуется 833:0 8=1041 ВА. Кстати, именно по этой причине грамотное обозначение выдаваемой электростанцией мощности – ВА (вольт-ампер), а не Вт (ватт).

Проблема высоких пусковых токов связана с тем, что любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. Стартовая перегрузка по времени не превышает долей секунды, поэтому главное – чтобы электростанция смогла ее выдержать, не отключаясь (автоматом защиты) и тем более не выходя из строя. Обязательно необходимо знать, какие стартовые перегрузки способен выдержать тот или иной агрегат.

Генератор (другое его название – альтернатор) вырабатывает электрический ток. В зависимости от типа электрогенератора электростанция лучше справляется с теми или иными задачами. С точки зрения классификации, генераторы бывают синхронными и асинхронными. Синхронный генератор конструктивно сложнее: к примеру, у него на роторе находятся катушки индуктивности. Асинхронный генератор устроен гораздо проще: его ротор напоминает обычный маховик. Как следствие такой генератор защищен от попадания влаги и грязи (имеет «закрытую» конструкцию). Синхронный и асинхронный генераторы отличаются своими возможностями. Синхронные генераторы справляются с энергоснабжением электроинструментов и электродвигателей с реактивной нагрузкой до 65% от своего номинала. Они легче переносят пусковые нагрузки, способны кратковременно (не более 1 секунды) выдавать ток в 3-4 раза выше номинального и вырабатывают более стабильный ток. Рекомендуются для питания электродвигателей, насосов, компрессоров и другого электроинструмента, а также (в некоторых случаях) для подключения сварочных аппаратов.

В силу простоты конструкции асинхронные электрогенераторы более устойчивы к короткому замыканию и перегрузкам, выходное напряжение имеет меньше нелинейных искажений (очень плавная синусоидальная волна); за счет этого обеспечивают поддержание напряжения с высокой точностью. Применение асинхронного генератора позволяет «запитывать» от агрегата не только промышленные устройства, не критичные к форме входного напряжения, но и аппаратуру, чувствительную к перепадам напряжения (медицинское оборудование, электронную технику). Асинхронный генератор – идеальный источник тока для подключения активной, или омической, нагрузки: ламп накаливания, бытовых электроплит, электронагревателей и других соответствующих потребителей. Позволяет подключать электроинструменты и электродвигатели с реактивной мощностью до 30 % от номинала. При подключении индуктивных нагрузок необходим запас по мощности в 3-4 раза. Являясь внутриполюсной, саморегулируемой машиной без щеток и контактных колец генератор имеет степень защиты IР-54 и не требует технического обслуживания.

Степень защиты обозначается кодом вида IРXX, где IP – аббревиатура от термина Ingress Protection (международный знак защиты). Первая цифра обозначает степень защиты от проникновения твердых механических предметов, вторая – степень защиты от воздействия жидкости.

0 – защита отсутствует;
1 – защита от твердых предметов размером более 50 мм; вторая цифра – защита от капель воды, падающих вертикально.
2 – защита от твердых предметов размером более 12 мм; вторая цифра – защита от капель воды, падающих под углом 15° от вертикали.
3 – защита от твердых предметов размером более 2,5 мм; вторая цифра – защищенность от дождя.
4 – защита от твердых предметов размером более 1 мм; вторая цифра – защита от водных брызг.
5 – защита от пыли; вторая цифра – защита от водяных струй.
6 – полная пылезащищенность; вторая цифра – защищенность от волн и струй под давлением.

При выборе электростанции необходимо обратить особое внимание на число фаз. К однофазным генераторам, вырабатывающим ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц, можно подключать только однофазные нагрузки, тогда как к трехфазным (380/220 В, 50 Гц) – и те, и другие. При использовании трехфазных электростанций необходимо соблюдать условие примерного равенства мощности потребителей, находящихся на различных фазах. Для нормальной работы генератора разница электрических мощностей на разных фазах не должна превышать 20-25%.

Выходная мощность – один из главных параметров. Обратим внимание на две важные особенности: многие производители приводят так называемую максимальную выходную мощность. А ведь этот параметр предусматривает кратковременную работу агрегата (от нескольких секунд до нескольких минут). Реальная номинальная мощность обычно на несколько (иногда на десятки) процентов ниже. Генератор, как и любой другой прибор, обладает собственным cos φ. Одни производители при указании выходной мощности его учитывают, а другие – нет. Во втором случае пользователю придется самому подсчитать реальную номинальную мощность. Для синхронных генераторов мощность рассчитывается из следующих соотношений: для активных потребителей нужно просуммировать мощность всех одновременно подключаемых приборов, прибавить примерно 15-20% запаса по мощности, и получится необходимая мощность генератора. А индуктивные потребители нуждаются в момент пуска в большей мощности, поэтому их суммарную мощность необходимо увеличить в 2,5-3 раза для обеспечения работоспособности станции.

© 1997 — 2017 «ГазТехника»