Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Впроваджено найбільшу в світі плавучу сонячну електростанцію
25.05.2017р.

Китай оголосив завершення і під’єднання до місцевої...

ENTSO-E фіналізувала угоду про приєднання ОЕС України
25.05.2017р.

Регіональна група континентальної Європи ENTSO-E...

Замовлення на $30 млн для модернізації лінії електропередачі
24.05.2017р.

Компанія «АББ» отримала замовлення вартістю більше...

Найбільша у світі трамвайна мережа перейде на сонячну енергію
24.05.2017р.

В австралійському Мельбурні мають намір перевести...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

5987
10.10.2008р. |
Мобільні електростанції. Стратегія вибору
При виборі мобільної електростанції кожен керується особистими пріоритетами. Одному подавайте мобільність і малу вагу, другому необхідні можливість автоматизації й тривалої роботи, а третій хоче все відразу, та ще й дешево. Але в кожному разі, доводиться, так чи інакше, вирішувати завдання вибору агрегату відповідної потужності.

ПОТУЖНІСТЬ
Як розрахувати потужність генератора?

Візьмемо, приміром, 2-кіловатний обігрівач, 1-кіловатний пилосос і 300-ватну морозильну камеру. Що поєднує такі різні навантаження? Виявляється, щоб «заживити» кожне з них, необхідний генератор потужністю, як мінімум, 3кВт або кВА.
Виникає два запитання. Перше: чому та сама величина (потужність) вказується в різних одиницях? І друге: чому споживачів електричної енергії не можна «стригти під одну гребінку»?

Багато виробників у каталогах наводять, так звану, максимальну вихідну потужність. Майте на увазі: цей параметр передбачає короткочасну роботу агрегату (від декількох секунд до декількох хвилин). Реальна номінальна потужність на кілька (іноді на десятки) відсотків нижча.

Що таке коефіцієнт потужності?

Припустімо, електростанція виробляє 3 кВА й має коефіцієнт потужності (так званий cosφ) 0,8. У цьому випадку можна отримати від неї лише 3 кВА х 0,8 = 2,4 кВт. Тут і криється різниця між кВт і КВА. Деякі виробники й продавці по-різному вказують значення потужності. Наприклад, наводять відразу дві величини (3000 ВА при cosφ = 0,8 і 2400 ВА при cosφ = 1) або тільки одну (2400 ВА при cosφ =1). На жаль, деякі продавці не вказують cosφ, намагаючись видати електростанцію за потужнішу.

Які бувають навантаження?

Тепер відповімо на друге запитання. Почнемо з пилососа: чому щодо нього не можна повністю реалізувати потужність генератора? Трохи «лікнепу»: активні (омічні) навантаження - це ті, у яких вся споживана енергія перетворюється в тепло (лампи розжарювання, обігрівачі, електроплити, праски тощо).

Всі інші навантаження – реактивні (індуктивні та ємнісні). Приклад перших - котушка, других - конденсатор. У реактивних споживачів енергія перетворюється не тільки в тепло - частина її витрачається на інші цілі, наприклад, на створення електромагнітних полів.
Електричний опір пилососа має індуктивну реактивну складову. Головний «винуватець» цього - електродвигун з обмотками, які додають до різниці фаз генератора електростанції власну різницю фаз того ж знаку (напрямку). У результаті доводиться застосовувати ще один - поправковий коефіцієнт потужності, що характеризує споживача.

Порахуємо, пилосос якої потужності зможе «заживити» станція. Притім, що для типового пилососа cosφ становить десь 0,5. Отже: 3 кВА х 0,8 х 0,5 = 1,2 кВт.

Обігрівач реактивності не має (cosφ = 1), тому станції цілком «по зубах» прилад потужністю 3 кВА х 0,8 х 1 = 2,4 кВт.

Високі пускові перевантаження

А як бути з морозильною камерою? Чому для роботи її двигуна необхідний такий колосальний запас потужності? В момент вмикання двигун морозильника споживає набагато більше енергії, чим у процесі роботи. Він повинен вийти на робочі оберти та відразу розпочати перекачування холодоагенту.

А що буде, якщо, не зважаючи на розрахунки, під'єднати 300-ватний холодильник до станції потужністю 1 кВА? Ситуація може розвиватися по-різному. Якщо генератор не обладнаний системами, що підвищують пускові струми, то він просто вимкнеться (спрацює запобіжний автомат). Але, деякі горе-умільці блокують цей пристрій. Після такої переробки обов'язково що-небудь «згоряє»: або сам агрегат, або електродвигун.

До речі, з погляду пускових струмів один із «найстрашніших» приладів - глибинний насос, у якого в момент старту споживання може підскочити в 7-9 разів.

В асинхронних генераторах застосовується стартове посилення для підтримання більших пускових струмів. Якщо споживаний від генератора струм перевищить певну величину, то спеціальний пристрій підключає до конденсаторів основного збудження ще один або кілька конденсаторів. Тим самим потужність генератора істотно зросте й спад напруги, викликаний високим навантаженням; буде скомпенсований. Щоб не пошкодити обмотки генератора, додаткове збудження вимикається за допомогою спеціальної електроніки приблизно через 8 секунд. Цього часу, з одного боку, цілком достатньо для пуску електродвигуна, а з іншого боку - генератор не встигає перегрітися. Стартове посилення не можна застосовувати, якщо від генератора живиться зварювальний апарат. При зварюванні стрибки струму виникають у кожному випадку запалювання дуги, і пристрій буде постійно вмикатися, збільшуючи струм збудження генератора, що, із часом, призведе до ушкодження захисту або обмотки. Для користувачів, які планують використовувати електроагрегат для зварювання, у генераторах передбачене вимкнення стартового посилення.

Останнє зауваження до наших прикладів: з’єднувальні проводи теж мають опір, а отже, вони є споживачами електроенергії. Про це не можна забувати при розрахунку потужності.

ГЕНЕРАТОР

Електрогенератор перетворить механічну енергію обертання вала двигуна в електричну енергію змінного струму. Залежно від його типу й конструкції, електростанції краще підходять для вирішення тих чи інших завдань.

Синхронний чи асинхронний?

Для збудження ЕРС (електрорушійної сили) в обмотках статора потрібно створити змінне магнітне поле. Це досягається обертанням намагніченого ротора (якора). «Намагнічування» може проходити різними способами.

Так, у синхронного генератора на якорі є обмотки, на які подається електричний струм. Змінюючи його величину, можна впливати на магнітне поле, а отже, і на напругу на виході статорних обмоток. Роль регулятора виконує електрична схема зі зворотним зв'язком за струмом й напругою. Завдяки цьому здатність синхронного генератора «проковтувати» короткочасні перевантаження висока й обмежена лише активним опором його обмоток, він легше переносить пускові навантаження.

Однак у такої схеми є й недоліки. Насамперед, струм доводиться подавати на обертовий ротор, для чого використовують щітковий вузол. Працюючи з досить великими (особливо під час перевантажень) струмами, щітки перегріваються й частково «вигорають». Це призводить до їх поганого прилягання до колектора, підвищення омічного опору й перегріву вузла. Крім того, рухомий контакт іскрить, а отже, є джерелом радіоперешкод. І основний недолік - низький ступінь захисту від зовнішніх впливів, як-от: пил, бруд, вода, тому що синхронний генератор охолоджується, «протягуючи» крізь себе повітря, відповідно, все, що є в повітрі, може потрапити в генератор. Якщо генератор щітковий, то щоб уникнути передчасного зношування щіткового вузла, рекомендується контролювати його стан й за потреби очищати або міняти щітки. Багато сучасних синхронних генераторів обладнані безщітковими системами збудження (brash-less). Вони не мають згаданих недоліків, а тому піоритетніші.

Асинхронний генератор взагалі не має обмоток на роторі. Для збудження ЕРС у його вихідному колі використовують залишкову намагніченість якоря. Конструктивно такий генератор набагато простіший, надійніший й довговічніший. Крім того, оскільки обмотки ротора охолоджувати не потрібно (їх просто немає), корпус асинхронного генератора закритий, що дозволяє уникнути потрапляння пилу й вологи. Асинхронні генератори не сприйнятливі до коротких замикань, тому краще підходять для живлення зварювальних апаратів.

На жаль, асинхронники теж не позбавлені недоліків. Їх здатність «проковтувати» пускові перевантаження є нижчою, ніж у синхронних генераторів. Але цей недолік компенсується шляхом оснащення станцій системою «стартового посилення».

Скільки ж у ньому фаз?

Справді, навіщо потрібні незрозумілі три фази, коли й з однією не розберешся? Почнемо з того, що трифазна схема підключення дозволяє передавати енергію трьох однофазних джерел лише по трьох проводах (у випадку однофазної схеми треба було б виділити по два проводи на кожне таке джерело). У підсумку, при рівній вихідній потужності трифазний генератор компактніший, легший і має більший ККД. До того ж, він більш універсальний - на виході дає як побутові 220 вольт, так і промислові 380 вольт.
Одно- чи трифазні генератори. Їхня назва випливає із призначення - живити відповідних споживачів. При цьому, до однофазних генераторів, можна підключати тільки однофазні навантаження, тоді як до трифазного (380/220 В, 50 Гц) - і ті, й інші.

З однофазними генераторами усе більш-менш ясно: головне - правильно «порахувати» всіх своїх споживачів, урахувати можливі проблеми і вибрати агрегат відповідної потужності. При підключенні до трифазних генераторів трифазних навантажень ситуація аналогічна.

А от при підключенні до трифазників однофазних споживачів виникає перекос фаз.

Що таке перекос фаз?

При підключенні навантаження на одну фазу трифазного генератора використовується тільки одна обмотка статора, тимчасом як у нормальному режимі задіяні всі три, відповідно, виходить, що реально зняти можна не більш ніж 33% трифазної потужності для синхронних, або порядку 70-80% для асинхронних і синхронних. Якщо спробувати навантажити агрегат сильніше, статорна обмотка виявиться перевантаженою й може «згоріти».

Інша річ, коли генератор зроблений із «запасом». Наприклад, коли при роботі на три фази його обмотки працюють у третину сили. Тоді нерівномірність розподілу навантаження (це і є так званий «перекос фаз») може скласти всі 100%. У кожному разі, не залежно від граничних можливостей електростанції, навантаження варто розподіляти рівномірно - це збільшить ККД й знизить нагрівання в статорних обмотках.

Мобільні електростанції. Стратегія вибору

ДВИГУН


Навіть найкращий генератор не видасть і вата потужності, якщо його не обертатиме двигун. Які вони бувають і чим розрізняються?

Бензинові двигуни

Зазвичай на станціях малої й середньої потужності застосовуються карбюраторні, або, як їх ще часто називають, бензинові двигуни (повний правильний термін - «двигун внутрішнього згоряння із зовнішнім сумішоутворенням»). Як випливає з назви, паливом для них слугує бензин. Згоряючи, він віддає частину своєї енергії поршню, який виконує корисну роботу, а вся енергія, що залишилася, витрачається на нагрівання атмосфери й деталей двигуна. Зрозуміло, чим більше джоулів іде в корисну роботу, тим краще. Підвищення ККД - складне технічне завдання, для вирішення якого застосовують багато різних прийомів.

Досягти якісного стрибка в боротьбі за зниження витрати палива вдалося при переході до верхньоклапанного компонування двигуна. Одна з таких схем з розподільним валом у картері й штанговому приводі отримала останніми роками найбільше поширення й позначається «OHV». Її впровадження дозволило зменшити площу поверхні камери згоряння, а отже, зменшити нагрівання деталей двигуна. Крім того, з'явилася можливість підвищити ступінь стискування (з 5-6 до 7-9 одиниць) при використанні бензину тієї ж марки, що призвело до ще більшої ефективності.

На жаль, подальше підвищення ККД бензинового двигуна за рахунок збільшення ступеня стискування є недоцільним - це потребує значного збільшення октанового числа палива (а отже, і його вартості). У протилежному випадку горюча суміш, детонуючи, буде згоряти завчасно, штовхаючи поршень проти його руху. Для наступного якісного кроку необхідно кардинально поліпшити сам процес сумішоутворення, тобто відмовитися від карбюратора на користь систем упорскування з електронним керуванням. А ціна найпростішого з них впритул наближається до вартості недорогого двигуна разом з його карбюратором.

Дизельні двигуни

Дизель володіє недосяжно низькою для бензинового двигуна витратою палива. У нього ступінь стискування обмежена, головним чином, міцністю й термостійкістю деталей поршневої й кривошипно-шатунної групи. Для нормальної роботи у жорстких режимах їх доводиться робити дуже міцними, тобто важкими. Як наслідок, при високих обертах вала вони зношуються швидше, ніж легші деталі карбюраторного двигуна. Вищесказане в жодному разі не означає, що дизель менш довговічний (тут саме час згадати про високий запас міцності), а лише пояснює причину, через яку він «воліє» знижені оберти.

У такого двигуна є два серйозних недоліки: висока вартість і відносно велика маса. Складність і дорожнечу ремонту в розрахунок брати не будемо - вони скомпенсовані надійністю й довговічністю.

Загальне порівняння бензинових і дизельних генераторів:

- якщо аварійний режим – бензиновий, якщо тривала робота – дизельний;
- бензиновий – дешевше, дизельний – дорожче.
Дизель економічніший за бензиновий двигун, за рахунок цього окупається різниця в ціні (при тривалій роботі).
Дизельний 1500 об/хв (рідинне охолодження) перевищує бензиновий двигун за ресурсом приблизно в 5-6 разів, дизельний 3000 об/хв (повітряне охолодження) за ресурсом перевищує в 3-4 рази (в даному випадку для дизельних двигунів фірм Hatz, IVECO).
Гарантований запуск: бензиновий –20°С, дизельний –5 °С.
Рівень шуму: бензиновий 55-72 дБ, дизельний 80-110 дБ.
При постійній роботі допустиме мінімальне навантаження кВт: бензиновий – будь-яке, дизельний – 40%.

ПІДСУМКИ ВИБОРУ

Отже, слід попередньо визначити, які споживачі будуть підключатися одночасно до генератора. При підрахунку - краще (по можливості) перевірити потужність споживачів за їхніми паспортними даними.

Особливу увагу потрібно звернути на споживачів, що мають електродвигуни: холодильники, насоси, газонокосарки тощо. Це пов'язано з тим, що для пуску електродвигуна потрібна потужність, що в 3-3,5 раза перевищує його номінальну потужність. Наведені цифри характерні для більшості побутових приладів. Для підрахунку візьміть потроєне значення номінальної потужності електроприладу з найбільшим електродвигуном, додайте до нього номінальні значення потужностей інших приладів, що містять електродвигуни, якщо впевнені, що вони не будуть вмикатися одночасно, і додайте до суми потужності всіх інших активних споживачів (освітлення, електроплита, бойлер тощо), які працюватимуть разом з першими. Отриману потужність збільшіть на 10% - це й буде потужність необхідного генератора.

Після чого залишиться вирішити, для якого типу робіт буде використовуватися генератор - постійні чи аварійні, і відповідно, вибрати дизельний або бензиновий генератор.



За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"
Теги та ключові фрази
перекос фаз у трифазних колах, який кращий генератор одно чи трохфазний, Що таке перекос фаз в трифазних колах, мобільна електростанція на селах, конденсатор збудження генератора бензинового, дизельні двигуни ціна, Мобільні електростанції, генератор з 3-фазного електродвигуна, електростанції мобільні, Електростанція 3 фази


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.