главная
о нас
партнеры
оборудование
контакты
статьи
      
     насосы
     компрессоры
     воздухосборники
     пневмотранспорт
     дизельные генераторы
     прочее   оборудование

 
карта сайта
тел.: +38 (0542) 791-600

поиск по сайту


наши проекты
наши заказчики
 
 
сервис и ремонт
рассрочка платежа
визуализация проектов

 

Мобильные электростанции. Стратегия выбора



При выборе мобильной электростанции каждый руководствуется личными приоритетами. Одному подавайте мобильность и малый вес, второму необходимые возможность автоматизации и длительной работы, а третий хочет все сразу, да еще и дешево. Но в каждом разе, придется, так или иначе, решать задание выбора агрегата соответствующей мощности.

    Мощность

Как рассчитать мощность генератора?

Возьмем, например, 2-киловаттный обогреватель, 1-киловаттный пылесос и 300-ватную морозильную камеру. Что совмещает такие разные нагрузки? Оказывается, чтобы «заживить» каждое из них, необходимый генератор мощностью, как минимум, 3кВт или кВА.

Возникает два вопроса. Первое: почему та же величина (мощность) указывается в разных единицах? И второе: почему потребителей электрической энергии нельзя «стричь под одну гребенку»?

Многие производители в каталогах наводят, так называемую, максимальную исходную мощность. Имейте в виду: этот параметр предусматривает кратковременную работу агрегата (от нескольких секунд до нескольких минут). Реальна номинальная мощность на несколько (иногда на десятки) процентов ниже.

Что такое коэффициент мощности?

Допустим, электростанция производит 3 кВА и имеет коэффициент мощности (так называемый cos ) 0,8. В этом случае можно получить от нее лишь 3 кВА х 0,8 = 2,4 кВт. Здесь и кроется разница между кВт и КВА. Некоторые производители и продавцы по-разному указывают значение мощности. Например, наводят сразу две величины (3000 ВА при cos = 0,8 и 2400 ВА при cos = 1) или только одну (2400 ВА при cos =1). К сожалению, некоторые продавцы не указывают cos, пытаясь выдать электростанцию за более мощную.

Какие бывают нагрузка?

Теперь ответим на второй вопрос. Начнем с пылесоса: почему относительно него нельзя полностью реализовать мощность генератора? Немного «ликбеза»: активные (омические) нагрузки - это те, в которых вся потребляемая энергия превращается в тепло (лампы накаливания, обогреватели, электроплиты, утюги и тому подобное).

Все другие нагрузки - реактивные (индуктивные и емкостные). Пример первых - катушка, вторых - конденсатор. У реактивных потребителей энергия превращается не только в тепло - часть ее тратится на другие цели, например, на создание электромагнитных полей.

Электрическое сопротивление пылесоса имеет индуктивную реактивную составляющую. Главный «виновник» этого - электродвигатель с обмотками, которые добавляют к разнице фаз генератора электростанции собственную разницу фаз того же знака (направлению). В итоге придется применять еще один - поправочный коэффициент мощности, которая характеризует потребителя.

Посчитаем, пылесос какой мощности сможет «заживить» станция. Притом, что для типичного пылесоса cos составляет где-то 0,5. Следовательно: 3 кВА х 0,8 х 0,5 = 1,2 кВт.

Обогреватель реактивности не имеет (cos = 1), потому станции полностью «по зубам» прибор мощностью 3 кВА х 0,8 х 1 = 2,4 кВт.

Высокие пусковые перегрузки

А как быть с морозильной камерой? Почему для работы ее двигателя необходим такой колоссальный запас мощности? В момент включения двигатель морозильника потребляет намного больше энергии, чем в процессе работы. Он должен выйти на рабочие обороты и сразу начать перекачку хладагенту.

А что будет, если, не ввиду расчетов, подсоединить 300-ватный холодильник к станции мощностью 1 кВА? Ситуация может развиваться по-разному. Если генератор не оборудован системами, которые повышают пусковые токи, то он просто выключится (сработает предохранительный автомат). Но, некоторые умельцы горя блокируют это устройство. После такой переработки обязательно что-либо «сгорает»: или сам агрегат, или электродвигатель.

Кстати, с точки зрения пусковых токов один из самых «страшных» приборов - глубинный насос, в которого в момент старта потребления может подскочить в 7-9 раз.

В асинхронных генераторах применяется стартовое усиление для поддержания больших пусковых токов. Если потребляемый от генератора ток превысит определенную величину, то специальное устройство подключает к конденсаторам основного возбуждения еще один или несколько конденсаторов. Тем самым мощность генератора существенно вырастет и спад напряжения, вызванный высокой нагрузкой; будет компенсирован. Чтобы не повредить обмотку генератора, дополнительное возбуждение выключается с помощью специальной электроники приблизительно через 8 секунд. Этого времени, с одной стороны, вполне достаточно для пуска электродвигателя, а с другой стороны - генератор не успевает перегреться. Стартовое усиление нельзя применять, если от генератора питается сварочный аппарат. При сварке прыжки тока возникают в каждом случае зажжения дуги, и устройство будет постоянно включаться, увеличивая ток возбуждения генератора, что, со временем, приведет к повреждению защиты или обмотки. Для пользователей, которые планируют использовать электроагрегат для сварки, в генераторах предусмотренная выключка стартового усиления.

Последнее замечание к нашим примерам: соединительные проводы тоже имеют сопротивление, а следовательно, они являются потребителями электроэнергии. Об этом нельзя забывать при расчете мощности.

     Генератор

Электрогенератор превратит механическую энергию вращения вала двигателя в электрическую энергию переменного тока. В зависимости от его типу и конструкции, электростанции лучше подходят для решения тех или других заданий.

Синхронный или асинхронный?

Для возбуждения ЕРС (электродвижущей силы) в обмотках статора нужно создать переменное магнитное поле. Это достигается вращением намагниченного ротора (якоря). «Намагничивание» может проходить разными способами.

Да, у синхронного генератора на якоре есть обмотки, на которые подается электрический ток. Изменяя его величину, можно влиять на магнитное поле, а следовательно, и на напряжение на выходе статорных обмоток. Роль регулятора исполняет электрическая схема с обратной связью за током и напряжением. Благодаря этому способность синхронного генератора «проглатывать» кратковременные перегрузки высокая и ограниченная лишь активным сопротивлением его обмоток, он легче переносит пусковые нагрузки. Однако у такой схемы есть и недостатки. В первую очередь, ток придется подавать на оборотный ротор, для чего используют щеточный узел. Работая с достаточно большими (особенно во время перегрузок) токами, щетки перегреваются и частично «выгорают». Это приводит к их плохому прилеганию к коллектору, повышению омического сопротивления и перегрева узла. Кроме того, подвижной контакт искрит, а следовательно, является источником радиопомех. И основной недостаток - низкая степень защиты от внешних влияний, например: пыль, грязь, вода, потому что синхронный генератор охлаждается, «протягивая» сквозь себя воздух, соответственно, все, что есть в воздухе, может попасть в генератор. Если генератор щеточный, то во избежание преждевременного изнашивания щеточного узла, рекомендуется контролировать его состояние и при необходимости очищать или менять щетки. Много современных синхронных генераторов оборудованы безщеточными системами возбуждения (brash-less). Они не имеют упомянутых недостатков, а потому более приоритетны.

Асинхронный генератор вообще не имеет обмоток на роторе. Для возбуждения ЕРС в его исходном кругу используют остаточную намагниченность якоря. Конструктивно такой генератор намного проще, более надежный и более долговечный. Кроме того, поскольку обмотку ротора охлаждать не нужно (их просто нет), корпус асинхронного генератора закрыт, что позволяет избежать попадания пыли и влаги. Асинхронные генераторы не восприимчивы к коротким замыканиям, потому лучше подходят для питания сварочных аппаратов.

К сожалению, асинхронники тоже не лишены недостатков. Их способность «проглатывать» пусковые перегрузки являются ниже, чем у синхронных генераторов. Но этот недостаток компенсируется путем оснастки станций системой «стартового усиления».

Сколько же в нем фаз?

Действительно, зачем нужны непонятные три фазы, когда и с одной не разберешься? Начнем с того, что трехфазная схема подключения позволяет передавать энергию трех однофазных источников лишь по трем проводам (в случае однофазной схемы нужно было бы выделить по двое проводов на каждое такой источник). В итоге, при ровной исходной мощности трехфазный генератор более компактный, более легкий и имеет больший КПД. К тому же, он более универсален - на выходе дает как бытовые 220 вольт, так и промышленные 380 вольт.
Один или трехфазные генераторы. Их название выплывает из назначения - питать соответствующих потребителей. При этом, к однофазным генераторам, можно подключать только однофазные нагрузки, тогда как к трехфазному (380/220 В, 50 Гц) - и те, и другие.
С однофазными генераторами все более-менее ясно: главное - правильно «посчитать» всех своих потребителей, учесть возможные проблемы и выбрать агрегат соответствующей мощности. При подключении к трехфазным генераторам трехфазных нагрузок ситуация аналогична.

А вот при подключении к трёхфазников однофазных потребителей возникают перекос фаз.

Что такое перекос фаз?

При подключении нагрузки на одну фазу трехфазного генератора используется только одна обмотка статора, тем временем как в нормальном режиме задействованы все три, соответственно, выходит, что реально снять можно не более чем 33% трехфазной мощности для синхронных, или порядку 70-80% для асинхронных и синхронных. Если попробовать нагрузить агрегат сильнее, статорная обмотка окажется перегруженной и может «сгореть».

Другое дело, когда генератор сделан с «запасом». Например, когда при работе на три фазы его обмотки работают в треть силы. Тогда неравномерность распределения нагрузки (это и есть так называемый «перекос фаз») может составить все 100%. Во всяком случае, не в зависимости от предельных возможностей электростанции, нагрузки стоит распределять равномерно - это увеличит КПД и снизит нагревание в статорных обмотках.


     Двигатель

Даже наилучший генератор не выдаст и вата мощности, если его не будет вращать двигатель. Какие они бывают и чем различаются?

Бензиновые двигатели

Обычно на станциях малой и средней мощности применяются карбюраторные, или, как их еще часто называют, бензиновые двигатели (полный правильный срок - «двигатель внутреннего сгорания с внешним получением шума»). Как следует из названия, топливом для них служит бензин. Сгорая, он отдает часть своей энергии поршню, который выполняет полезную работу, а вся энергия, которая осталась, тратится на нагревание атмосферы и деталей двигателя. Поняло, чем больше джоулей идут в полезную работу, тем лучше. Повышение КПД - сложное техническое задание, для решения которого применяют много разных приемов.

Достичь качественного прыжка в борьбе за снижение затраты топлива удалось при переходе к верхнеклапанной компоновке двигателя. Одна из таких схем с распределительным валом в картере и штанговом поводе получила в последние годы наибольшее распространение и отражается «OHV». Ее внедрение позволило уменьшить площадь поверхности камеры сгорания, а следовательно, уменьшить нагревание деталей двигателя. Кроме того, появилась возможность повысить степень сжатия (с 5-6 до 7-9 единиц) при использовании бензина той же марки, что привело к еще большей эффективности.

К сожалению, последующее повышение КПД бензинового двигателя за счет увеличения степени сжатия является нецелесообразным - это нуждается в значительном увеличении октанового числа топлива (а следовательно, и его стоимости). В противоположном случае горючая смесь, детонируя, будет сгорать заблаговременно, толкая поршень против его движения. Для следующего качественного шага необходимо кардинально улучшить сам процесс получения смеси, то есть отказаться от карбюратора в интересах систем впрыскивания с электронным управлением. А цена самого простого из них впритык приближается к стоимости недорогого двигателя вместе с его карбюратором.

Дизельные двигатели

Дизель владеет недосягаемый низкой для бензинового двигателя затратой топлива. У него степень сжатия ограниченная, главным образом, прочностью и термостойкостью деталей поршневой и кривошипно-шатунной группы. Для нормальной работы в жестких режимах их придется делать очень крепкими, то есть тяжелыми. Как следствие, при высоких оборотах вала они изнашиваются быстрее, чем более легкие детали карбюраторного двигателя. Вышесказанное в любом случае не значит, что дизель менее долговечен (здесь именно время вспомнить о высоком запасе прочности), а лишь объясняет причину, через которую он «предпочитает» сниженные обороты.

У такого двигателя есть два серьезных недостатка: высокая стоимость и относительно большая масса. Сложность и дороговизну ремонта в расчет брать не будем - они компенсированы надежностью и долговечностью

Общее сравнение бензиновых и дизельных генераторов:

если аварийный режим - бензиновый,
если длительная работа - дизельный;
бензиновый - более дешево, дизельный - дороже.

Дизель более экономический чем бензиновый двигатель, за счет этого окупается разница в цене (при длительной работе).
Дизельный 1500 об/мин (жидкостное охлаждение) превышает бензиновый двигатель за ресурсом приблизительно в 5-6 раз, дизельный 3000 об/мин (воздушное охлаждение) за ресурсом превышает в 3-4 раза (в данном случае для дизельных двигателей фирм Hatz, IVECO).
Гарантированный запуск: бензиновый -20°С, дизельный -5 °С
Уровень шума: бензиновый 55-72 дБ, дизельный 80-110 дБ.
При постоянной работе допустимая минимальная нагрузка кВт: бензиновый - любое, дизельный - 40%.

     Итоги выбора

Следовательно, следует предварительно определить, какие потребители будут подключаться одновременно к генератору. При подсчете - лучше (по возможности) проверить мощность потребителей по их паспортным данным.

Особенное внимание нужно обратить на потребителей, которые имеют электродвигатели: холодильники, насосы, газонокосилки и тому подобное. Это связано с тем, что для пуска электродвигателя нужная мощность, что в 3-3,5 раза превышает его номинальную мощность. Приведенные цифры характерны для большинства бытовых приборов. Для подсчета возьмите тройное значение номинальной мощности электроприбора с наибольшим электродвигателем, добавляйте к нему номинальные значения мощностей других приборов, которые содержат электродвигатели, если уверенные, что они не будут включаться одновременно, и добавляйте к сумме мощности всех других активных потребителей (освещение, электроплита, бойлер и тому подобное), которые будут работать вместе с первыми. Полученную мощность увеличить на 10% - это и будет мощность необходимого генератора.

После чего останется решить, для которого типа работ будет использоваться генератор - постоянные или аварийные, и соответственно, купить бензиновый или дизельный генератор.


Источник материала:    Всеукраинская отраслевая газета "Электротема"

При полной и/или частичной публикации наших материалов на Вашем сайте или в печатном издании в обязательном порядке должна присутствовать гиперссылка на автора статьи и сайт компании «ПК Энергомаш»    www.energo-mash.com


Статьи о дизельных генераторах

Статьи о дизельных генераторах


Данный раздел содержит собрание статей посвященных дизельным генераторам. Подробно рассматриваются генераторы переменного и постоянного тока, бытовые и профессиональные, бензиновые и дизельные электростанции. Статьи также содержат информацию по устройству и принципу работы оборудования, схемы, чертежи и рекомендации по выбору, эксплуатации и ремонту оборудования


  • Первые генераторы переменного тока
  • Генераторы переменного тока
  • Генераторы постоянного тока
  • Автономно – значить качественно
  •  
  • Мобильные электростанции. Стратегия выбора
  • Дизель-генераторы - рекомендации по выбору
  • Основные характеристики дизель-генераторов
  • Дизель-генераторы - последний аргумент защиты

  • Ещё статьи о дизельных генераторах . . .

    Пневмокамерные насосы   |   Компрессоры   |   Насосы   |   Генераторы   |   Редукторы   |   Муфты Контакты

    2007 - 2013 © PK Energomash Ltd

    ▲ ВВЕРХ