Двигатель -генератор представляет собой комбинацию электрического генератора и двигателя ( первичного двигателя ), смонтированных вместе и образующих единую часть оборудования. Эту комбинацию также называют двигателем-генераторной установкой или генераторной установкой . Во многих контекстах двигатель воспринимается как нечто само собой разумеющееся, а комбинированный блок называют просто генератором . Двигатель-генератор может быть стационарной установкой, частью транспортного средства или достаточно небольшим, чтобы его можно было переносить.
Помимо двигателя и генератора, двигатели-генераторы обычно включают в себя систему подачи топлива, регулятор постоянной частоты вращения двигателя (регулятор) на дизеле и регулятор напряжения генератора , системы охлаждения и выхлопа, систему смазки. Агрегаты мощностью более 1 кВт часто имеют аккумулятор и электрический стартер; очень большие агрегаты могут запускаться с помощью сжатого воздуха, подаваемого либо в стартер с пневматическим приводом, либо подаваемого непосредственно в цилиндры двигателя для запуска вращения двигателя. Резервные электрогенераторы часто включают в себя систему автоматического запуска и резервный переключатель для отключения нагрузки от источника электропитания в случае сбоя питания и подключения ее к генератору.
Двигатели-генераторы доступны в широком диапазоне номинальных мощностей. К ним относятся небольшие портативные устройства, которые могут выдавать мощность в несколько сотен ватт, устройства, монтируемые на ручной тележке , которые могут выдавать несколько тысяч ватт, а также стационарные или смонтированные на прицепе устройства, которые могут выдавать мощность более миллиона ватт. Независимо от размера, генераторы могут работать на бензине , дизельном топливе , природном газе , пропане , биодизельном топливе , воде , канализационном газе или водороде . [1] Большинство меньших агрегатов построены для использования бензина (бензина) в качестве топлива, а более крупные используют различные виды топлива, включая дизельное топливо, природный газ и пропан (жидкость или газ). Некоторые двигатели могут также работать одновременно на дизельном топливе и газе ( битопливный режим ). [2]
Многие двигатели-генераторы используют поршневой двигатель с топливом, упомянутым выше. Это может быть паровой двигатель , такой как большинство угольных электростанций, работающих на ископаемом топливе. Некоторые двигатели-генераторы используют турбину в качестве двигателя, например, промышленные газовые турбины, используемые на пиковых электростанциях , и микротурбины, используемые в некоторых гибридных электрических автобусах .
Номинальные напряжение генератора (В), частота (Гц) и мощность (Вт) выбираются в соответствии с подключаемой нагрузкой. Портативным двигателям-генераторам может потребоваться внешний стабилизатор напряжения для безопасной работы некоторых типов электронного оборудования.
Генераторы с приводом от двигателя, работающие на природном газе, часто составляют основу небольших (менее 1000 кВт) комбинированных теплоэнергетических установок.
В США доступно всего несколько моделей портативных трехфазных генераторов. Большинство доступных портативных устройств представляют собой однофазные генераторы , а большинство производимых трехфазных генераторов представляют собой большие генераторы промышленного типа. В других странах, где трехфазное питание более распространено в домашних хозяйствах, доступны портативные генераторы мощностью от нескольких кВт и выше.
Небольшие портативные генераторы могут использовать инвертор . Инверторные модели могут работать на более низких оборотах, чтобы генерировать необходимую мощность, тем самым снижая шум двигателя и делая его более экономичным. Инверторные генераторы лучше всего подходят для питания чувствительных электронных устройств, таких как компьютеры и светильники, в которых используется балласт, поскольку они имеют низкий общий коэффициент гармоник .
Поскольку нагрузка на электрогенератор приводит к падению частоты вращения двигателя, это отрицательно сказывается на частоте и напряжении электрической мощности. Используя электронный инвертор для производства необходимой мощности переменного тока, его напряжение и частота могут быть стабильными в диапазоне мощности генератора.
Другое преимущество состоит в том, что генерируемая электроэнергия от генератора с приводом от двигателя может быть многофазной на выходе с более высокой частотой и формой волны, более подходящей для выпрямления для создания постоянного тока для питания инвертора. Это уменьшает вес и размер устройства.
Типичный современный инвертор-генератор выдает мощность 3кВА и весит ~26 кг, что делает его удобным для работы одним человеком.
Изображенный здесь стационарный двигатель-генератор среднего размера представляет собой установку мощностью 100 кВА , которая выдает напряжение 415 В при токе около 110 А. Он оснащен 6,7-литровым двигателем Perkins Phaser 1000 Series с турбонаддувом и потребляет около 27 литров топлива в час при баке емкостью 400 литров. Дизельные двигатели в Великобритании могут работать на красном дизеле и вращаться со скоростью 1500 или 3000 об/мин. Это производит мощность с частотой 50 Гц, которая является частотой, используемой в Европе . В регионах, где частота составляет 60 Гц, например, в Северной Америке, генераторы вращаются со скоростью 1800 об/мин или другим делителем 3600. Дизельные генераторные установки, работающие с максимальной эффективностью, могут производить от 3 до 4 киловатт-часов электроэнергии на каждый литр. потребляемого дизельного топлива с меньшим КПД при частичных нагрузках.
Многие генераторы производят достаточно киловатт, чтобы обеспечить энергией что угодно: от бизнеса до полноразмерной больницы. Эти устройства особенно полезны в обеспечении решений резервного питания для компаний, которые несут серьезные экономические затраты , связанные с остановкой, вызванной незапланированным отключением электроэнергии. [3] Например, больница постоянно нуждается в электричестве, поскольку некоторые медицинские устройства, предназначенные для сохранения жизни, работают на электричестве, например, аппараты искусственной вентиляции легких.
Очень часто используется железнодорожный дизель-электровоз , мощность некоторых агрегатов превышает 4000 л.с. (2983 кВт).
Большие генераторы также используются на судах с дизель-электрической трансмиссией. Напряжения и частоты могут различаться в разных установках.
Двигатели-генераторы используются для обеспечения электроэнергией в районах, где коммунальное электричество (центральная станция) недоступно или где электричество требуется только временно. Небольшие генераторы иногда используются для обеспечения электроэнергией электроинструментов на строительных площадках. Генераторы, установленные на прицепе, служат для временных установок освещения, систем звукоусиления, аттракционов и т. д. Диаграмму мощности можно использовать для расчета расчетной потребляемой мощности для различных типов оборудования, чтобы определить, сколько ватт необходимо для портативного генератора. [4]
Генераторы, установленные на прицепе или мобильные генераторы, дизельные генераторы также используются в чрезвычайных ситуациях или в качестве резервного копирования, когда требуется резервная система или генератор отсутствует на объекте. Чтобы сделать подключение более быстрым и безопасным, рядом с распределительным устройством здания часто устанавливают врезную панель , содержащую такие разъемы, как замки. Панель врезки может также содержать индикатор чередования фаз (для 3-фазных систем) и автоматический выключатель. Разъемы Camlock рассчитаны на системы от 400 А до 480 В и используются с кабелем типа W 4/0, подключаемым к генератору. Конструкции со встроенными панелями распространены в приложениях на 200 и 3000 А.
Резервные электрические генераторы устанавливаются стационарно и используются для немедленного обеспечения электроэнергией критически важных нагрузок во время временных перебоев в электроснабжении. Больницы, объекты связи, центры обработки данных, канализационные насосные станции и многие другие важные объекты оснащены резервными генераторами электроэнергии. Некоторые резервные генераторы электроэнергии могут автоматически обнаруживать потерю мощности в сети, запускать двигатель, работать на топливе из газопровода, определять, когда мощность сети восстанавливается, а затем отключаться без участия человека. [5]
Частные генераторы особенно популярны в регионах, где электроэнергия ненадежна или недоступна. Генераторы, установленные на прицепе, можно буксировать в районы стихийных бедствий, где энергоснабжение временно нарушено.
Ежегодно неправильное использование портативных генераторов приводит к смертельным случаям отравления угарным газом . [7] [8] Портативный генератор мощностью 5,5 кВт будет генерировать такое же количество угарного газа, как шесть автомобилей, которое может быстро вырасти до смертельного уровня, если генератор будет размещен в помещении. [9] [10] Использование портативных генераторов в гаражах, возле открытых окон или вентиляционных отверстий кондиционера также может привести к отравлению угарным газом. [11]
Кроме того, важно предотвратить обратную подачу при использовании портативного двигателя-генератора, которая может нанести вред работникам коммунальных предприятий или людям в других зданиях. Прежде чем включать дизельный или бензиновый генератор, пользователи должны убедиться, что главный выключатель находится в положении «выключено», чтобы гарантировать, что электрический ток не изменится на противоположное. [12] [7]
Отвод чрезвычайно горячих дымовых газов из генераторных установок может осуществляться с помощью дымоходов с положительным давлением заводского изготовления (сертифицированных по стандарту испытаний UL 103) или черных железных труб общего назначения по графику 40. Рекомендуется использовать изоляцию, чтобы снизить температуру оболочки трубы и уменьшить чрезмерный приток тепла в механическое помещение. Имеются также клапаны сброса избыточного давления, позволяющие снизить давление при возможных обратных вспышках и сохранить целостность выхлопной трубы . [13]
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )