Elektrigeneraator on masin või seadeldis, mis on ette nähtud mitteelektrilise energia muundamiseks elektrienergiaks: mehaaniline elektrienergiaks, keemiline elektrienergiaks, termiline elektrienergiaks jne. Tänapäeval, kui me ütleme sõna "generaator", peame üldiselt silmas muundurit mehaaniline energia - elektrienergiaks.

See võib olla kaasaskantav diisel- või bensiinigeneraator, tuumaelektrijaama generaator, auto generaator, omatehtud generaator alates asünkroonne elektrimootor, või väikese võimsusega tuuliku jaoks väikese kiirusega generaator. Artikli lõpus vaatleme näitena kahte kõige levinumat generaatorit, kuid kõigepealt räägime nende tööpõhimõtetest.

Ühel või teisel viisil on iga mehaanilise generaatori tööpõhimõte füüsilisest vaatepunktist sama: millal, kui jooned ristuvad magnetväli dirigent - selles juhis tekib indutseeritud emf. Juhi ja magnetvälja vastastikusele liikumisele viivad jõuallikad võivad olla erinevaid protsesse, kuid selle tulemusena on koormuse toiteks alati vaja saada generaatorist elektromagnetvälja ja voolu.

Elektrigeneraatori tööpõhimõte - Faraday seadus

Elektrigeneraatori tööpõhimõtte avastas juba 1831. aastal inglise füüsik Michael Faraday. Seda põhimõtet nimetati hiljem Faraday seaduseks. See seisneb selles, et kui juht ületab magnetvälja risti, tekib selle juhi otstes potentsiaalide erinevus.

Esimese generaatori ehitas Faraday ise vastavalt tema avastatud põhimõttele, see oli "Faraday ketas" - unipolaarne generaator, milles hobuserauamagneti pooluste vahel pöörles vaskketas. Seade tootis madalal pingel märkimisväärset voolu.

Hiljem leiti, et generaatorites olevad üksikud isoleeritud juhid on praktilisest seisukohast palju tõhusamad kui tahke juhtiv ketas. Ja tänapäevastes generaatorites kasutatakse nüüd staatori mähiseid (lihtsamal näidisjuhtumil traadi mähis).

Generaator

Valdav enamus tänapäevastest generaatoritest on sünkroonsed vahelduvvoolugeneraatorid. Nendel on staatoril armatuurimähis, millest tekkiv elektrienergia eemaldatakse. Rootoril on ergutusmähis, millesse juhitakse alalisvool läbi libisemisrõngaste, et tekitada pöörlevast rootorist pöörlev magnetväli.

Elektromagnetilise induktsiooni nähtuse tõttu, kui rootor pöörleb väliselt ajamilt (näiteks sisepõlemismootorilt), läbib selle magnetvoog vaheldumisi staatori mähise iga faasi ja kutsub seega esile nendes EMF-i.

Enamasti on kolm faasi, need on füüsiliselt nihutatud armatuuril üksteise suhtes 120 kraadi võrra, nii et saadakse kolmefaasiline sinusoidne vool. Et saada, saab faase ühendada tähe- või kolmnurgakonfiguratsioonis.

Sinusoidse EMF f sagedus on võrdeline rootori pöörlemissagedusega: f = np/60, kus - p on rootori magnetiliste plusside paaride arv, n on rootori pöörete arv minutis. Tavaliselt maksimaalne kiirus rootori pöörlemine - 3000 pööret minutis. Kui ühendate sellise sünkroongeneraatori staatori mähistega kolmefaasilise alaldi, saate generaatori alalisvool(Nii töötavad muide kõik autogeneraatorid).

Kolme masina sünkroongeneraator

Muidugi on klassikalisel sünkroongeneraatoril üks tõsine puudus - rootoril on libisemisrõngad ja nendega külgnevad harjad. Harjad sädevad ja kuluvad hõõrdumise ja elektrilise erosiooni tõttu. See ei ole plahvatusohtlikus keskkonnas lubatav. Seetõttu on lennunduses ja diiselgeneraatorites levinumad kontaktivabad sünkroongeneraatorid, eriti kolme masinaga generaatorid.

Kolme masinaga seadmetel on ühte korpusesse paigaldatud kolm masinat: eelerguti, erguti ja generaator - ühisele võllile. Eelerguti on sünkroongeneraator, ergastatakse võllil olevate püsimagnetitega, tema tekitatav pinge suunatakse erguti staatorimähisele.

Erguti staator toimib selle külge kinnitatud kolmefaasilise alaldiga ühendatud rootori mähisele, millest toidetakse generaatori peaergastusmähisega. Generaator genereerib oma staatoris voolu.

Gaasi, diisli ja bensiini kaasaskantavad generaatorid

Tänapäeval on need väga levinud majapidamistes, kus ajamimootoritena kasutatakse sisepõlemismootoreid – sisepõlemismootorit, mis edastab mehaanilise pöörlemise generaatori rootorile.

Vedelkütuse generaatoritel on kütusepaagid, samas kui gaasigeneraatoritel on vaja kütust tarnida torujuhtme kaudu, nii et gaas suunatakse seejärel karburaatorisse, kus see muutub komponent kütuse segu.

Kõikidel juhtudel põletatakse kütusesegu väntvõlli käitades kolvisüsteemis. See sarnaneb auto mootori tööga. Väntvõll pöörleb kontaktivaba sünkroongeneraatori (generaatori) rootorit.

Andrei Povnõi

1. Bensiinigeneraatorid

Gaas-elektrigeneraatori keskmised põhiomadused

Bensiinielektrijaamade peamised eelised

Kuidas valida generaatorit (elektrijaama)

Elektrijaama nõutav võimsus

Aktiivsed koormused

Reaktiivsed koormused

Suured sisselülitusvoolud

Mootor

Professionaalsed ja majapidamisüksused

Näpunäiteid gaasigeneraatorite mootoriõli valimiseks

2. Kuidas need on üles ehitatud ja millised need on kaasaegsed mootorid(mootorid) autodele?

Kuidas see kõik algas

Mootor (mootor) täna autos

Alla pooled silindrid mootoris (mootor)

Automootorite (mootorite) lähitulevik

Mootori häälestamine

BMW: mootoritehnoloogia areng on lõppenud

1. Bensiinigeneraatorid

Generaatorid - teie enda sõltumatu elektriallikas - pole mitte ainult soovitav lisa eramaja või maineka ettevõtte seadmetele. Meie riigis on see vajadus ja tagatis asjatute finants- ja tootmisprobleemide vastu. Mõne liigi puhul siiski inimtegevus, nagu kaevandamine või päästeoperatsioonid, iseseisev allikas toitumine on lihtsalt ülioluline. Kaasaegsete elektrijaamade eripäraks on efektiivsus, kompaktne suurus, mitmekesine Konstruktiivsed otsused müra vähendamine, intelligentsete seadmete olemasolu elektritootmise protsessi jälgimiseks ja juhtimiseks, koormuse ümberlülitamine, generaatorite sünkroniseerimine võrguga ja üksteisega. Sama varustuse kohta on palju termineid, mida mõiste all mõistetakse elektrijaam:

Kaasaskantav elektrijaam;

Kaasaskantav elektrijaam;

Bensiini elektrijaam;

diiseljõujaam;

Gaasielektrijaam;

Bensiini generaator;

diiselgeneraator;

Statsionaarsed, tööstuslikud, mobiilsed ja konteinerelektrijaamad;

Generaatori komplekt.

Nad kõik ühinevad üldpõhimõte töö - kütuse soojusenergia muundamine elektrienergiaks. Selliste elektrijaamade kasutegur on 25-30%. Tõhususe suurendamiseks (või elektrijaama toodetud soojuse kasutamiseks) on loodud MINI-CHP-d, mis kasutavad soojust küttesüsteemide jaoks. Üldiselt võib kõik elektrijaamad jagada:

Eesmärgi järgi - kodune, professionaalne (kuni 15 kVA); -taotluse alusel - reserv, peamine:

Kütuse tüübi järgi - bensiin, diislikütus, gaas (veel- või põhigaas);

Disaini järgi - avatud, mürasummutavas ümbrises, konteineris, kungis jne;

Käivituse tüübi järgi - manuaalne (väikeste jaoks), elektriline starter või automaatne;

Tootja järgi. Peamised ja populaarsemad on bensiin ja diiselelektrijaamad.

Bensiinielektrijaam või gaasigeneraator

Peamootorina kasutatakse karburaatori sisepõlemismootorit (ICE), millel on väline segu moodustamine ja sädesüüte. Osa kütuse põlemisel vabanevast energiast muundatakse sisepõlemismootoris mehaaniliseks tööks ja ülejäänud osa soojuseks. Mootori võlli mehaanilist tööd kasutatakse elektrienergia tootmiseks elektrivoolu generaatori abil. Gaasigeneraatori kütus on kõrge oktaanarvuga bensiin. Detonatsioonivastaste lisandite, bensiini ja alkoholide segude jms kasutamine on võimalik ainult kokkuleppel tootjaga. Elektrijaama töös kasutatava kütuse spetsiifilise koostise ja muud omadused määrab mootori tootja. Tuleb märkida, et bensiinigeneraator on suhteliselt väikese võimsusega elektriallikas. See sobib, kui plaanite oma rajatisele varu-, hooaja- või avariitoite. Tavaliselt on sellised agregaadid diiselgeneraatoritega võrreldes lühema tööea ja võimsusega, kuid neid on mugavam kasutada tänu väiksemale kaalule, mõõtmetele ja müratasemele töö ajal. Bensiinielektrijaamade kasutamise ja teostamise võimalused: väikese võimsusega toiteallika varuallikana statsionaarses konstruktsioonis, ainsa võimaliku allikana hädaabi ja päästetööde ajal. remonditööd, põllul ja kaugemates objektides tehtavad tööd, et varustada elektriga erinevat tüüpi kaasaskantavaid või mobiilseid objekte.

Lihtsamalt öeldes, bensiini elektrijaam - ideaalne valik väikeettevõtete omanikele (tankla, kauplus), omanikele maamajad, turistid, ehitusmeeskonnad, telefirmad jne.

Kompaktne ja töökindel, ökonoomne ja madala müratasemega autonoomne tankla lahendab energiavarustusega seotud probleemid.

Gaas-elektrigeneraatori keskmised põhiomadused

Kütuse erikulu, kg/kWh – 0,3-0,45

Õli erikulu, g/kWh – 0,4-0,45

Kasutegur% - 0,18-0,24

Bensiini-elektri agregaatide võimsusvahemik kW – 0,5-15,00

Pinge, V – 240/400

Töörežiimide vahemik, % nimiväärtusest. Võimsus – 15-100

Nõutav gaasirõhk, kg/cm2 – 0,02-15

Eluiga enne jooksvat remonti (mitte vähem), tuhat tundi - 1,5-2,0 - Eluiga enne kapitaalremonti (mitte vähem), tuhat tundi - 6,0-8,0

Remondikulud, % maksumusest –5-20

Kahjulikud heitmed(SD),% 2,55

Müratase 1 m kaugusel (mitte rohkem), dB 80.

Bensiinielektrijaamade peamised eelised

Suhteliselt madal seadmete hind võrreldes diisel- ja gaasielektrijaamadega;

Kompaktsus ja hea näitaja seadmete massi ja toodetava energia hulga suhte kohta;

Lihtne käivitamine tingimustes madalad temperatuurid;

Elektrijaama madal müratase;

Lihtne kasutada.

Kuidas valida generaatorit (elektrijaama)

Arvestame piiratud väljundvõimsusega kuni 15 kVA seadmeid ja tavalisi (bensiini- või diiselmootoreid). Iga minielektrijaama (või generaatorikomplekti) aluseks on mootor-generaator, mis koosneb diisel- või bensiinimootorist ja elektrigeneraatorist.

Mootor ja generaator on omavahel otse ühendatud ja tugevdatud läbi terasalusel olevate amortisaatorite. Mootor on varustatud süsteemidega (käivitamine, kiiruse stabiliseerimine, kütus, määrimine, jahutus, õhu juurde- ja väljalaskesüsteem), mis tagavad elektrijaama töökindla töö. Mootori käsitsi käivitamine või 12-voldise aku toitel elektrilise starteri või automaatkäivituse kasutamine. Mootor-generaatorseade kasutab sünkroonseid või asünkroonseid iseergastavaid harjadeta generaatoreid. Elektrijaamas võib olla ka juhtpult ja automaatikaseadmed (või automaatikaplokk), mille abil jaama juhitakse, jälgitakse, kaitstakse avariiolukordade eest. Minielektrijaama kõige lihtsam tööpõhimõte on järgmine: mootor "muudab" kütuse oma võlli pöörlemiseks ja mootori võlliga ühendatud rootoriga generaator muudab pöörded vastavalt Faraday seadusele vahelduvaks elektriliseks. praegune. Tegelikult pole see nii lihtne. Tihtipeale tuleb esmapilgul kummalisi olukordi ette näiteks tavalise ühendamisel sukelpump tüüp “Baby”, mille deklareeritud energiatarve on 350–400 W 2,0 kVA minielektrijaama jaoks, keeldub pump töötamast. Püüame anda lühikesed soovitused, mis aitab jaama valimisel õigesti navigeerida.

Elektrijaama nõutav võimsus. Selle probleemi lahendamiseks peate esmalt määrama seadmed, millega kavatsete ühendada.

Aktiivsed koormused. Kõige lihtsamad, kogu tarbitud energia muundatakse soojuseks (valgustus, elektripliidid, elektrikerised jne). Sel juhul on arvutus lihtne: nende toiteks piisab seadmest, mille võimsus on võrdne nende koguvõimsusega.

Reaktiivsed koormused. Kõik muud koormused. Need jagunevad omakorda induktiivseteks (mähis, puur, saag, pump, kompressor, külmik, elektrimootor, printer) ja mahtuvuslikeks (kondensaator). Reaktiivtarbijates kulub osa energiast elektromagnetväljade tekkeks. Selle tarbitud energia osa mõõt on nn cos. Näiteks kui see on 0,8, siis 20% energiast ei muundu soojuseks. Võimsus jagatud cos-iga annab "tegeliku" energiatarbimise. Näide: kui trell ütleb 500 W ja cos=0,6, tähendab see, et tööriist tarbib generaatorist tegelikult 500:0,6=833 W. Peame silmas pidama ka järgmist: igal elektrijaamal on oma cos, millega tuleb arvestada. Näiteks kui see on võrdne 0,8-ga, siis ülalmainitud külviku kasutamiseks vajab elektrijaam 833 W: 0,8 = 1041 VA. Muide, just sel põhjusel on elektrijaama väljundvõimsuse õige tähistus VA (volt-amprid), mitte W (vatid).

Suured sisselülitusvoolud. Iga elektrimootor tarbib sisselülitamise hetkel mitu korda rohkem energiat kui tavarežiimis. Käivitamise ülekoormus ei ületa ajas murdosa sekundist, seega peaasi, et elektrijaam kannataks välja lülitamata ja pealegi katki minemata. Kindlasti on vaja teada, milliseid käivitusülekoormusi konkreetne seade talub. Suurte sisselülitusvoolude tõttu on kõige “kohutavamad” seadmed need, millel pole tühikäiku. Töö keevitusmasin minielektrijaama seisukohalt tundub see banaalne lühis. Seetõttu on nende energiaga varustamiseks soovitatav kasutada spetsiaalseid generaatorikomplektid või vähemalt "küpsetada" läbi keevitustrafo. Sukelpumba puhul võib tarbimine käivitamise ajal hüpata 7-9 korda.

“Kaasaegne sisepõlemismootor ei ole oma olemuselt tehnoloogiliselt kõige silmapaistvam toode. See tähendab, et seda saab lõputult täiustada” (Matt Trevitnick, Rockefelleri pere riskifondi Venrock president).

Vabakolbmootor on ühendusvarrasteta lineaarne sisepõlemismootor, milles kolvi liikumist ei määra mitte mehaanilised ühendused, vaid paisuvate gaaside jõudude ja koormuse suhe.

Juba selle aasta novembris jõuab Ameerika turule elektriauto Chevrolet Volt, millel on parda elektrigeneraator. Volt varustatakse võimsa elektrimootoriga, mis keerab rattaid ja kompaktse sisepõlemismootoriga, mis laeb ainult tühjenenud liitiumioonakut. See seade töötab alati kõige tõhusamal kiirusel. Selle ülesandega saab hõlpsasti hakkama tavaline sisepõlemismootor, mis on harjunud palju suurema koormaga. Peagi võidakse see aga asendada palju kompaktsemate, kergemate, tõhusamate ja odavamate seadmetega, mis on spetsiaalselt loodud töötama elektrigeneraatorina.

Kui rääkida põhimõtteliselt uutest sisepõlemismootorite konstruktsioonidest, hakkavad skeptikud nina kirtsutama, noogutama riiulitel tolmu koguvate sadade pseudo-revolutsiooniliste projektide peale ning raputama nelja poti ja nukkvõlli püha reliikviaid. Klassikalise sisepõlemismootori sada aastat domineerimist veenab kõiki uuenduste kasutuses. Kuid mitte termodünaamika valdkonna professionaalid. Üks neist on professor Peter Van Blarigan.

Energia lukus

Üks ajaloo radikaalsemaid sisepõlemismootorite kontseptsioone on vabakolbmootor. Esimesed mainimised selle kohta erialakirjanduses pärinevad 1920. aastatest. Kujutage ette pimedate otstega metalltoru, mille sees libiseb silindriline kolb. Toru mõlemas otsas on kütusepihusti, sisse- ja väljalaskeavad. Olenevalt kütuse tüübist võidakse lisada süüteküünlaid. Ja kõik: vähem kui tosin lihtsat osa ja ainult üks liigub. Hiljem ilmusid vaba kolviga (FPE) sisepõlemismootorite keerukamad mudelid - kahe või isegi nelja vastandliku kolviga, kuid see ei muutnud olemust. Selliste mootorite tööpõhimõte jääb samaks - kolvi lineaarne edasi-tagasi liikumine silindris kahe põlemiskambri vahel.

Teoreetiliselt ületab FPE efektiivsus 70%. Need võivad töötada mis tahes tüüpi vedelal või gaaskütusel, on äärmiselt töökindlad ja täiuslikult tasakaalustatud. Lisaks on ilmne nende kergus, kompaktsus ja valmistamise lihtsus. Ainus probleem: kuidas eemaldada võimsus selliselt mootorilt, mis on mehaaniliselt suletud süsteem? Kuidas sõita kuni 20 000 tsüklit minutis ringi tuiskava kolviga? Võite kasutada heitgaasi rõhku, kuid efektiivsus langeb oluliselt. See probleem jäi pikka aega lahendamatuks, kuigi katseid tehti regulaarselt. Viimased, kes selle kallal hambad murdsid, olid General Motorsi insenerid 1960. aastatel eksperimentaalse gaasiturbiiniga auto jaoks kompressorit arendades. FPE-põhiste laevapumpade töönäidised valmistasid 1980. aastate alguses Prantsuse firma Sigma ja Briti firma Alan Muntz, kuid seeriasse need ei läinud.

Võib-olla poleks keegi FPE-d pikka aega mäletanud, kuid õnnetus aitas. 1994. aastal tellis USA energeetikaministeerium Sandia riiklike laborite teadlastelt eri tüüpi vesinikul töötavatel sisepõlemismootoritel põhinevate pardageneraatorite efektiivsuse uurimise. See töö usaldati Peter Van Blarigani rühmale. Projekti käigus suutis FPE kontseptsiooni hästi tundnud Van Blarigan leida geniaalse lahenduse kolvi mehaanilise energia elektriks muundamise probleemile. Selle asemel, et disaini keerulisemaks muuta ja sellest tulenevat efektiivsust vähendada, läks Van Blarigan lahutamise teel, kutsudes appi magnetkolvi ja silindri vaskmähise. Vaatamata oma lihtsusele poleks selline lahendus 1960. ega 1970. aastatel võimalik olnud. Sel ajal polnud piisavalt kompaktseid ja võimsaid püsimagneteid. Kõik muutus 1980. aastate alguses neodüümi, raua ja boori baasil põhineva sulami leiutamisega.

Üks osa ühendab kaks kolvi, kütusepump ja klapisüsteem.

Selle töö eest pälvisid Van Blarigan ja tema kolleegid Nick Paradiso ja Scott Goldsborough 1998. aasta SAE maailmakongressil Harry Lee Van Horningi auhinna. Ilmselge lubadus tasuta kolb-lineaarse generaatori (FPLA) kohta, nagu Van Blarigan oma leiutist nimetas, veenis energeetikaministeeriumi jätkama projekti rahastamist kuni pilootfaasini.

Elektrooniline lauatennis

Blarigani push-pull lineaarne generaator on 30,5 cm pikkune, 13,5 cm läbimõõduga ja veidi üle 22 kg kaaluv elektriline räni terastoru. Silindri sisesein on staator, millel on 78 pööret nelinurkse vasktraadiga. Alumiiniumkolvi välispinnale on integreeritud võimsad neodüümmagnetid. Kütuselaeng ja õhk sisenevad pärast esialgset homogeniseerimist udu kujul mootori põlemiskambrisse. Süttimine toimub HCCI režiimis – kambris toimub korraga palju mikrosütteid. FPLA-l puudub mehaaniline gaasijaotussüsteem – selle ülesandeid täidab kolb ise.

Frank Stelzeri trompet

1981. aastal demonstreeris Saksa leiutaja Frank Stelzer kahetaktilist vabakolbmootorit, mida ta oli oma garaažis arendanud alates 1970. aastate algusest. Tema arvutuste kohaselt oli mootor 30% ökonoomsem kui tavaline sisepõlemismootor. Mootori ainsaks liikuvaks osaks on kahekordne kolb, mis silindri sees meeletu sagedusega ringi tuiskab. Terastoru 80 cm pikkune, mis on varustatud Harley-Davidsoni mootorratta madalrõhukarburaatori ja Honda süütepooliplokiga, võib Stelzeri ligikaudsete hinnangute kohaselt toota kuni 200 hj. võimsus sagedustel kuni 20 000 tsüklit minutis. Stelzer väitis, et tema mootorid võivad olla valmistatud lihtsast terasest ja neid saab jahutada kas õhu või vedelikuga. 1981. aastal tõi leiutaja oma mootori Frankfurdi rahvusvahelisele autonäitusele lootuses äratada juhtivate autofirmade huvi. Alguses tekitas see idee Saksa autotootjate huvi. Opeli inseneride arvustuste kohaselt näitas prototüüpmootor suurepärast soojusefektiivsust ja selle töökindlus oli üsna ilmne - murda polnud praktiliselt midagi. Seal on ainult kaheksa osa, millest üks on liikuv - keeruka kujuga topeltkolb koos tihendusrõngaste süsteemiga kogukaaluga 5 kg. Opeli labor on välja töötanud mitmeid teoreetilised mudelid Stelzeri mootori ülekanded, sealhulgas mehaanilised, elektromagnetilised ja hüdraulilised. Kuid ühtki neist ei peetud piisavalt usaldusväärseks ja tõhusaks. Pärast Frankfurdi autonäitust kadus Stelzer ja tema vaimusünnitus autotööstuse radarilt. Paar aastat pärast seda ilmus ajakirjanduses aeg-ajalt teateid Stelzeri kavatsustest patenteerida tehnoloogia 18 riigis, varustada Omaani magestamistehased oma mootoritega ja Saudi Araabia jne. Alates 1990. aastate algusest on Stelzer igaveseks vaateväljast kadunud, kuigi tema veebisait on endiselt juurdepääsetav.

Maksimaalne FPLA võimsus on 40 kW (55 hobujõudu) keskmise kütusekuluga 140 g 1 kWh kohta. Tõhususe poolest ei jää mootor alla vesinikkütuseelementidele - generaatori soojuslik kasutegur vesiniku kasutamisel kütusena ja survesuhtega 30:1 ulatub 65%-ni. Propaani on veidi vähem - 56%. Lisaks nendele kahele gaasile seedib FPLA kergesti diislikütust, bensiini, etanooli, alkoholi ja isegi kasutatud taimeõli.

Midagi aga ei anta vähe verd. Kui Van Blarigani soojusenergia elektrienergiaks muundamise probleem lahendati edukalt, siis kapriisse kolvi juhtimine muutus tõsiseks peavaluks. Trajektoori ülemine surnud punkt sõltub surveastmest ja kütuselaengu põlemiskiirusest. Tegelikult toimub kolvi pidurdamine kambris kriitilise rõhu tekitamise ja sellele järgneva segu iseenesliku põlemise tõttu. Tavalises sisepõlemismootoris on iga järgnev tsükkel eelmise analoog tänu jäikadele mehaanilistele ühendustele kolbide ja väntvõlli vahel. FPLA-s on kella kestus ja ülemine surnud punkt ujuvad väärtused. Väikseim ebatäpsus kütuse laadimise doseerimisel või põlemisrežiimi ebastabiilsus põhjustab kolvi seiskumise või löögi ühele külgseinale.

Ecomotorsi mootorit ei erista mitte ainult tagasihoidlikud mõõtmed ja kaal. Väliselt meenutab lame agregaat Subaru ja Porsche boksermootoreid, mis pakuvad erilisi paigutuseeliseid madala raskuskeskme ja kapotijoone näol. See tähendab, et auto pole mitte ainult dünaamiline, vaid ka hästi juhitav.

Seega nõuab seda tüüpi mootor võimsat ja kiiretoimelist elektrooniline süsteem juhtimine. Selle loomine pole nii lihtne, kui tundub. Paljud eksperdid peavad seda ülesannet raskesti täidetavaks. General Motorsi jõuallika laboratooriumi teadusdirektor Harry Smythe nendib: „Vabakolviga sisepõlemismootorid pakuvad mitmeid ainulaadseid eeliseid. Kuid selleks, et luua usaldusväärne tootmisüksus, tuleb veel palju õppida FPE termodünaamikast ja õppida segu põlemisprotsessi juhtima. Teda kordab MIT-i professor John Heywood: „Selles piirkonnas on veel palju tühje kohti. Pole tõsi, et FPE jaoks on võimalik välja töötada lihtne ja odav juhtimissüsteem.

Van Blarigan on oma kolleegidest optimistlikum. Ta väidab, et kolvi asendi kontrolli saab usaldusväärselt saavutada sama paari - staatori ja kolvi magnetkesta kaudu. Veelgi enam, ta usub, et 2010. aasta lõpuks on valmis generaatori täisväärtuslik prototüüp koos kohandatud juhtimissüsteemi ja vähemalt 50% efektiivsusega. Selle projekti edusammude kaudseks kinnituseks on Van Blarigani rühma tegevuse paljude aspektide klassifitseerimine 2009. aastal.

Märkimisväärne osa tavaliste sisepõlemismootorite hõõrdekadudest tuleneb ühendusvarda pöörlemisest kolvi suhtes. Lühikesed kepsud pöörlevad suurema nurga all kui pikad. OPOC-il on väga pikad ja suhteliselt rasked kepsud, mis vähendavad hõõrdekadusid. OPOC ühendusvarraste ainulaadne disain ei nõua sisemiste kolbide jaoks kolvitihvtide kasutamist. Selle asemel kasutatakse suure läbimõõduga radiaalseid nõgusaid pesasid, mille sees libiseb ühendusvarda pea. Teoreetiliselt võimaldab selline seadme konstruktsioon muuta kepsu tavapärasest 67% pikemaks. Tavalises sisepõlemismootoris tekivad jõutakti ajal koormatud väntvõlli laagrites tõsised hõõrdekadud. OPOC-is seda probleemi üldse ei eksisteeri - sise- ja väliskolbide lineaarsed mitmesuunalised koormused kompenseerivad üksteist täielikult. Seetõttu vajab OPOC viie väntvõlli tugilaagri asemel vaid kahte.

Konstruktiivne vastuseis

2008. aasta jaanuaris kustutas kuulus riskiinvestor Vinod Khosla salastatuse ühe oma viimastest projektidest – aasta varem kahe tunnustatud mootoriguru John Coletti ja Peter Hoffbaueri loodud ettevõtte EcoMotors. Hoffbaueri saavutuste hulka kuulub palju läbimurdelisi arendusi: esimene turbodiisel sõiduautod Volkswagen ja Audi, Beetle'i boksermootor, Volvo esimene 6-silindriline diisel, esimene reas 6-silindriline diisel Inline-Compact-V, mis paigaldati esmakordselt Golfile, ja selle kaksik-VR6, mis loodi Mercedesele. John Coletti pole autoinseneride seas vähem kuulus. Pikka aega ta juhtis Ford SVT divisjoni laetud autode eriseeriate väljatöötamiseks.

Kokku on Hoffbaueril ja Colettil üle 150 patendi, osalemine 30 projektis uute mootorite arendamiseks ja 25 projektis uute seeriaautode jaoks. EcoMotors loodi spetsiaalselt Hoffbaueri modulaarse kahesilindrilise kahetaktilise OPOC-tehnoloogiaga turbodiiselmootori turustamiseks.

Väike suurus, pöörane erivõimsus 3,25 hj. 1 kg massi kohta (250 hj 1 liitri mahu kohta) ja paagi tõukejõud 900 Nm enam kui tagasihoidliku isuga, võimalus 4-, 6- ja 8-silindrilisi plokke eraldi moodulitest kokku panna - need on sajakilose OPOC EM100 mooduli peamised eelised . Kui kaasaegsed diiselmootorid on 20-40% tõhusamad kui bensiini sisepõlemismootorid, siis OPOC on 50% tõhusam kui parimad turbodiislid. Selle arvutuslik efektiivsus on 57%. Vaatamata oma fantastilisele laengule on Hoffbaueri mootor ideaalselt tasakaalustatud ja töötab väga sujuvalt.

OPOC-is on kolvid pikkade ühendusvarraste abil ühendatud keskel asuva väntvõlliga. Kahe kolvi vaheline ruum toimib põlemiskambrina. Kütusepihusti asub ülemises surnud punkti piirkonnas ning õhu sisselaskeava ja heitgaasi väljalaskeava asuvad alumises surnud punkti piirkonnas. See paigutus koos elektrilise turboülelaaduriga tagab optimaalse silindrite tühjendamise – OPOC-il pole klappe ega nukkvõlli.

Turboülelaadur on mootori lahutamatu osa, ilma milleta on selle töötamine võimatu. Enne mootori käivitamist soojendab turboülelaadur ühe sekundi jooksul osa õhust temperatuurini 100 °C ja pumpab selle põlemiskambrisse. OPOC diiselmootor ei vaja hõõgküünlaid ja külma ilmaga käivitamine ei tekita probleeme. Samal ajal suutis Hoffbauer vähendada surveastet diiselmootoritele tavapäraselt 19−22:1-lt tagasihoidlikule 15−16-le. Kõik see omakorda toob kaasa põlemiskambri töötemperatuuri ja kütusekulu languse.

Trooja hobune

Juba praegu on EcoMotoril kolm erineva võimsusega täielikult tootmisvalmis bokserit: 13,5 hj moodul. (mõõtmed - 95 mm / 155 mm / 410 mm, kaal - 6 kg), 40 hj. (95 mm / 245 mm / 410 mm, 18 kg) ja 325 hj moodul. (400 mm / 890 mm / 1000 mm, 100 kg). Hoffbauer ja Coletti kavatsevad demonstreerida elektri-hübriidset viiekohalist keskmise suurusega sedaani OPOC diiselgeneraatoriga, mis põhineb ühel massimudelid juba sel aastal. Selle auto keskmine diislikütuse kulu ei ületa kombineeritud elektri- ja segarežiimis 2 liitrit sajale. EcoMotors avas hiljuti Michiganis Troys oma tehnilise keskuse ja otsib juba sobivat rajatist oma mootorite masstootmise korraldamiseks. Vaatamata projekti salastatuse kustutamisele tuleb ettevõtte sisikonnast äärmiselt napp infot. Ilmselt otsustas Vinod Khosla oma tapjatrumbid esialgu tagasi hoida.

Kuidas see töötab, vaatame hübriidjõuallikaga Touaregi näidet.

Mida tähendab termin "hübriidajami tehnoloogia"?

Mõiste "hübriid" pärineb ladinakeelsest sõnast hybrida ja tähendab midagi ristatud või segatud. Inseneriteaduses on hübriid süsteem, kus kaks erinevat tehnoloogiat on omavahel kombineeritud. Seoses ajamikontseptsioonidega kasutatakse terminit hübriidajami tehnoloogia kahe suuna tähistamiseks: kahevalentne (või kahe kütusega) jõuallika hübriidjõuallikas

Hübriidajami tehnoloogia puhul räägime kahe erineva jõuallika kombinatsioonist, mille töö põhineb erinevatel tööpõhimõtetel. Praegu tähendab hübriidajami tehnoloogia kombinatsiooni sisepõlemismootorist ja elektrimootorist-generaatorist (elektrimasinast). Seda elektrimasinat saab kasutada generaatorina elektrienergia genereerimiseks, veomootorina auto liigutamiseks ja starterina sisepõlemismootori käivitamiseks. Sõltuvalt põhikonstruktsiooni konstruktsioonist eristatakse kolme tüüpi hübriidjõuallikaid: nn. “mikrohübriidne” jõuallikas, nn. “keskhübriidne” jõuallikas, nn. "täishübriid" jõuallikas.

"Mikrohübriidne" jõuülekanne

Selles ajami kontseptsioonis on elektrikomponent (starter/generaator) mõeldud ainult start-stopp-funktsiooni rakendamiseks. Osa kineetilisest energiast saab taaskasutada elektrienergiana (taaskasutamine). Ainult elektriveojõuga sõitmist ei pakuta. Klaaskiust täiteainega 12-voldise aku parameetrid on kohandatud mootori sagedase käivitamisega.

"Keskhübriid" ajam

Elektriajam toetab sisepõlemismootori tööd. Autol on võimatu liikuda ainult elektri jõul. "Keskhübriidajamiga" regenereeritakse suurem osa kineetilisest energiast pidurdamisel ja salvestatakse elektrienergia kujul kõrgepingeakusse. Kõrgepinge aku ja ka elektrilised komponendid on mõeldud kõrgema elektripinge ja seega ka suurema võimsuse jaoks. Tänu elektrimootor-generaatori toele saab soojusmasina töörežiimi nihutada piirkonda maksimaalne efektiivsus. Seda nimetatakse koormuspunkti nihkeks.

"Täishübriid" jõuülekanne

Võimas elektrimootor-generaator on kombineeritud sisepõlemismootoriga. Liikumine on võimalik ainult elektrilise veojõu abil. Elektrimootor-generaator, kui tingimused seda võimaldavad, toetab sisepõlemismootori tööd. Madala kiirusega liikumine toimub ainult elektrilise veojõu abil. Sisepõlemismootori jaoks on rakendatud Start Stop funktsioon. Kõrgepingeaku laadimiseks kasutatakse taastamist. Tänu sisepõlemismootori ja elektrimootori generaatori vahelisele lahtisidurile on võimalik mõlemad süsteemid lahti ühendada. Sisepõlemismootor pannakse tööle ainult vajaduse korral.

Hübriidtehnoloogia põhitõed

Täishübriidjõuülekandesüsteemid jagunevad kolme alarühma: paralleelhübriidjõuallikas, split-hübriidjõuallikas (eraldi jõuvoogudega), seeriahübriidjõuallikas.

Paralleelhübriid jõuülekanne

Hübriidjõuseadme paralleelkonstruktsioon on lihtne. Seda kasutatakse siis, kui on vaja olemasolevat sõidukit hübridiseerida. Sisepõlemismootor, elektrimootori generaator ja käigukast asuvad samal teljel. Tavaliselt kasutab paralleelne hübriidjõuülekandesüsteem ühte elektrimootori generaatorit. Sisepõlemismootori ühikvõimsuse ja generaatori elektrimootori võimsuse summa vastab koguvõimsusele. See kontseptsioon tagab komponentide ja osade suure laenamise eelmisest autost. Paralleelhübriidjõuallikaga nelikveoliste sõidukite puhul käivad kõik neli ratast Torseni diferentsiaali ja ülekandekasti abil.

Jagatud hübriidajam

Jagatud hübriidajamisüsteemis on lisaks sisepõlemismootorile elektrimootor-generaator. Mõlemad mootorid asuvad kapoti all. Sisepõlemismootori pöördemoment, nagu ka elektrimootor-generaatorilt, suunatakse sõiduki käigukasti planetaarülekande kaudu. Erinevalt paralleelhübriidajamist ei ole sel viisil võimalik üksikute rataste veovõimsuste summat välja võtta. Tekkiv võimsus kulub osaliselt auto juhtimisele ja osaliselt elektrienergia kujul, mis koguneb kõrgepingeakusse.

Järjestikune hübriidjõuallikas

Sõiduk on varustatud sisepõlemismootori, generaatori ja elektrimootor-generaatoriga. Erinevalt mõlemast eelnevalt kirjeldatud kontseptsioonist ei ole sisepõlemismootoril aga võimalust autot iseseisvalt läbi võlli või käigukasti juhtida. Sisepõlemismootori jõud ei kandu ratastele. Auto põhiajami teostab elektrimootor-generaator. Kui kõrgepingeaku võimsus on liiga madal, käivitub sisepõlemismootor. Generaatori kaudu laeb sisepõlemismootor kõrgepingeakut. Elektrimootor-generaator saab taas energiat vastu võtta kõrgepingeakust.

Jaotatud järjestikune hübriidjõuallikas

Jaotatud järjestikune hübriidjõuallikas on kahe ülalkirjeldatud hübriidajami hübriidvorm. Auto on varustatud ühe sisepõlemismootoriga ning kahe elektrimootori ja generaatoriga. Sisepõlemismootor ja esimene elektrimootor-generaator asuvad kapoti all. Teine elektrimootor-generaator asub tagasillal. Seda kontseptsiooni kasutatakse nelikveoliste sõidukite puhul. Sisepõlemismootor ja esimene elektrimootor-generaator suudavad juhtida sõiduki käigukasti läbi planetaarülekande. Ja sel juhul kehtib reegel, mille kohaselt ei saa rataste vedamiseks valida üksikuid veojõude koguvõimsuse näol. Vajadusel aktiveeritakse teine ​​tagasilla elektrimootor ja generaator. Tänu sellisele ajami konstruktsioonile asub kõrgepingeaku sõiduki mõlema telje vahel.

Muud terminid ja määratlused Siin selgitatakse lühidalt teisi termineid ja määratlusi, mida sageli kasutatakse seoses hübriidajamitehnoloogiaga.

Taastumine. Üldiselt tähendab see mõiste tehnoloogias energia tagastamise meetodit. Taaskasutamise ajal muudetakse ühte tüüpi saadaolev energia teist tüüpi energiaks, mida hiljem kasutatakse. Kütuse potentsiaalne keemiline energia muundatakse käigukastis kineetiliseks energiaks. Kui autot pidurdatakse tavapärase piduriga, muundatakse kineetiline energia üle piduri hõõrdumise kaudu soojusenergiaks. Saadud soojus hajub ümbritsevasse ruumi ja seetõttu ei saa seda tulevikus kasutada.

Kui teisest küljest, nagu hübriidajamitehnoloogia puhul, kasutatakse mootoripidurina lisaks klassikalistele piduritele ka generaatorit, siis osa kineetilisest energiast muundatakse elektrienergiaks ja muutub seega hilisemaks kasutamiseks kättesaadavaks. Sõiduki energiabilanss paraneb. Seda tüüpi regeneratiivpidurdust nimetatakse regeneratiivpidurduseks.

Niipea, kui sõiduki kiirust vähendatakse sundtühikäigurežiimis pidurdades piduripedaalile vajutades või kui sõiduk sõidab vabajooksu või liigub allamäge c Hübriidajami süsteem sisaldab elektrimootor-generaatorit ja kasutab seda generaatorirežiimis.

Sel juhul laeb see kõrgepingeakut. Seega sunnitud tühikäigurežiimis
edenedes on võimalik elektrilise hübriidajamiga autosid elektriga “tankida”.
Sõiduki vabajooksul töötavad elektrimootor ja generaator generaatorirežiimis
muundab liikumisenergiast elektrienergiaks ainult sellise energiahulga, mis
vajalik 12-voldise rongisisese võrgu tööks.

Elektrimootor-generaator (elektrimasin)

Terminite generaator, elektrimootor ja starter asemel kasutatakse terminit elektrimootor-generaator ehk elektrimasin. Põhimõtteliselt saab iga elektrimootorit kasutada ka generaatorina. Kui elektrimootori võlli käitab väline ajam, siis elektrimootor genereerib sarnaselt generaatoriga elektrienergiat. Kui elektrimasinale antakse elektrienergiat, töötab see nagu elektrimootor. Seega asendab elektrihübriidsõidukite elektrimootor-generaator tavalist sisepõlemismootori starterit, aga ka tavalist generaatorit (valgustusgeneraatorit).

Elektriline võimendi (E-boost)

Sarnaselt sisepõlemismootorite kickdown-funktsiooniga, mis võimaldab kasutada maksimaalset mootorivõimsust, on hübriidajamil elektriline gaasipedaali funktsioon nimega E-Boost. Funktsiooni kasutamisel toodavad elektrimootor-generaator ja sisepõlemismootor oma maksimaalse individuaalse võimsuse, mis annab kokku rohkem kõrge väärtus koguvõimsus. Mõlemat tüüpi mootorite üksikute võimsuste summa vastab jõuülekande koguvõimsusele.

Elektrimootor-generaatori võimsuskadude tõttu on selle võimsus generaatorirežiimis väiksem kui veomootori režiimis. Elektrimootor-generaatori võimsus mootorirežiimil on 34 kW. Elektrimootor-generaatori võimsus generaatorrežiimis on 31 kW. Hübriidajamiga Touaregil on sisepõlemismootori võimsus 245 kW ja elektrimootor-generaator 31 kW. Veomootori režiimis toodab elektrimootor-generaator võimsust 34 kW. Üheskoos arendavad sisepõlemismootor ja veomootori režiimis elektrimootor-generaator koguvõimsust 279 kW.

Start-stopp funktsioon

Hübriidajami tehnoloogia võimaldab selles sõidukikonstruktsioonis rakendada start-stopp-funktsiooni. Tavalise Start Stop süsteemiga sõiduki puhul peab sõiduk peatuma, et sisepõlemismootor välja lülitada (näide: Passat BlueMotion). Täishübriidajamiga auto võib aga sõita ka elektri jõul. See funktsioon võimaldab Start Stop süsteemil sisepõlemismootori välja lülitada, kui sõiduk liigub või vabajooksul. Sisepõlemismootor lülitatakse sisse vastavalt vajadusele. See võib ilmneda kiirel kiirendamisel, suurel kiirusel sõitmisel, suure koormuse korral või kui kõrgepingeaku on väga tühjenenud. Kui kõrgepingeaku on väga tühjenenud, saab hübriidajam kasutada sisepõlemismootorit koos generaatorina töötava elektrimootori generaatoriga kõrgepingeaku laadimiseks. Muudel juhtudel võib täishübriidajamiga auto sõita elektri jõul. Sisepõlemismootor on seiskamisrežiimis. See kehtib ka aeglase liiklusvoo, fooritules peatumise, sundtühikäigu režiimis allamäge sõitmise või vabajooksu korral. Kui sisepõlemismootor ei tööta, ei tarbi see kütust ega eralda atmosfääri kahjulikke aineid. Hübriidajamisüsteemi integreeritud start-stop funktsioon suurendab sõiduki efektiivsust ja keskkonnasõbralikkust. Kui sisepõlemismootor on seiskamisrežiimis, võib kliimaseade tööd jätkata. Kliimaseadme kompressor on kõrgepingesüsteemi element.

Argumendid hübriidtehnoloogia poolt

Miks ühendame elektrimootori generaatori sisepõlemismootoriga? Pöördemomendi valimiseks ei tohi sisepõlemismootori pöörlemiskiirus olla väiksem tühikäigu pöörlemissagedusest. Seisatuna ei saa mootor pöördemomenti toota. Kui sisepõlemismootori pöörlemiskiirus suureneb, suureneb selle pöördemoment. Elektrimootori generaator toodab esimestel pööretel maksimaalse pöördemomendi. Tühikäiku selle jaoks ei ole. Pöörlemiskiiruse kasvades selle pöördemoment väheneb. Tänu elektrimootor-generaatori tööle on välistatud sisepõlemismootori kõige keerulisem töörežiim: tühikäigu pöörete vahemiku all. Tänu elektrimootor-generaatori toele saab sisepõlemismootorit töötada tõhusamatel režiimidel. Selline koormuspunkti nihe suurendab jõuallika efektiivsust.

Miks kasutatakse täishübriidset jõuülekannet (ajamit)?

Täishübriidseade, erinevalt teistest hübriidajami võimalustest, ühendab endas integreeritud start-stopp-süsteemi, E-Boost-süsteemi, taastumisfunktsiooni ja võimaluse sõita ainult elektrimootoriga (elektri veojõu režiim).

Elektrimootori generaator

Elektrimootor-generaator asub sisepõlemismootori ja automaatkäigukasti vahel. See on kolmefaasiline sünkroonmootor. Toiteelektroonika mooduli abil muundatakse 288 V alalispinge kolmefaasiliseks vahelduvpingeks. Kolmefaasiline pinge tekitab elektrimootori generaatoris kolmefaasilise elektromagnetvälja.

Kõrgepinge aku

Juurdepääs kõrgepingeakule on tagatud läbi pagasiruumi põranda. See on kujundatud moodulina ja sisaldab erinevaid komponente kõrgepingesüsteem Touareg. Kõrgepinge akumoodul kaalub 85 kg ja seda saab vahetada ainult komplektina.

Kõrgepinge akut ei saa võrrelda tavalise 12 V akuga. Kõrgepinge aku töötab normaalse töötamise ajal vabal laadimistasemel 20% kuni 85%. Tavaline 12-voldine aku ei suuda selliseid koormusi pikka aega kanda. Seetõttu tuleks kõrgepingeakut käsitleda elektriajami sidusa energiasalvestusseadmena. Nagu kondensaator, suudab see elektrienergiat uuesti salvestada ja vabastada. Põhimõtteliselt võib taastumist, energia taastamist käsitleda kui võimet tankida autot sõidu ajal energiat. Kõrgepingeaku kasutamist hübriidajamiga sõidukis iseloomustavad vahelduvad kõrgepingeaku laadimis- (rekuperatsiooni-) ja tühjenemistsüklid (elektrisõit).

Näide: Kui võrrelda kõrgepingeaku energiat kütuse põletamisel tekkiva energiaga, vastab aku toota energiahulk ligikaudu 200 ml kütusele. See näide näitab, et elektrisõidukite loomise teel laetavad akud, energia salvestamise võime seisukohalt, tuleb oluliselt kaasajastada.

Bensiini ja diiselmootoriga elektrigeneraatorid on seadmed, mis muudavad sisepõlemismootori võlli pöörlemise mehaanilise energia elektrienergiaks. Neid kasutatakse ajutise või püsiva toiteallikana.

Elektrit tootvatest autonoomsetest seadmetest rääkides kasutavad nad väljendeid “elektrigeneraator” ja “elektrijaam”. Selget vahet neil terminitel ei ole, kuid elektrijaamadest rääkides mõeldakse sageli üsna võimsaid seadmeid (üle 15-20 kW), mis on mõeldud pidevaks tööks. Elektrigeneraatoritest rääkides peetakse silmas suhteliselt väikese võimsusega mobiilseid seadmeid, mida kasutatakse varu- (häda)toiteallikana.

Elektrigeneraatorite tööpõhimõte põhineb elektromagnetilise induktsiooni nähtusel, mis avaldub järgnevas. Kui suletud juht pöörleb magnetväljas, tekib selles elektrivool (elektromootorjõud - EMF). EMF-i suurus sõltub juhi pikkusest, magnetvälja tihedusest, selle ristumiskiirusest ja magnetvälja joonte ristumisnurgast.

Bensiini ja diisel elektrigeneraatorite ehitus

IN üldine vaade Elektrigeneraator koosneb sisepõlemismootorist koos kõigi selle tööd tagavate süsteemidega (kütusepaak, õhufilter, starter, summuti jne) ja generaatorist endast (generaator), mis koosneb liikuvast osast (rootor, armatuur) ja statsionaarne osa (staator). Generaatoris ergastatakse EMF mitte statsionaarses magnetväljas pöörlevates juhtides, nagu ülaltoodud joonisel, vaid vastupidi, statsionaarsetes juhtides (staatori mähises) magnetvälja pöörlemise tõttu, mille tekitab elektriline magnetväli. rootor.

Magnetvälja tekitamiseks võib rootor olla valmistatud püsimagnetitest (asünkroonsed generaatorid) või olla mähisega, millele juhitakse vool magnetvälja tekitamiseks (sünkroongeneraatorid). Ja muutes rootori pooluste arvu, saate erinevatel mootori pööretel saada vajaliku pinge sageduse (50 Hz). Näiteks ülaltoodud ahelas pinge sageduse 50 Hz saamiseks peab rootor pöörlema ​​kiirusega 3000 p / min ja allpool näidatud ahelas - 1500 p / min.

Kolmefaasilise generaatori vooluahel pole palju keerulisem:

Seega, kui rootorit pöörab sisepõlemismootor, indutseeritakse staatori mähistes elektromotoorjõud, mis tekitab neis vahelduvpinge, mida kasutatakse ühe või teise seadme - energiatarbija - toiteks.

Alloleval joonisel on kompaktne 2,75 kVA bensiinigeneraator.

Bensiinigeneraator võimsusega 2,75 kVA: 1 - raam, 2 - mootor, 3 - generaator, 4 - õhufilter, 5 - gaasipaak, 6 - summuti, 7 - paneel pistikupesadega.

Kolmefaasiline ja ühefaasiline

Sõltuvalt faaside arvust ja väljundpingest võivad elektrigeneraatorid olla ühefaasilised (220V) või kolmefaasilised (380V). Samal ajal peate mõistma, et ühefaasilisi energiatarbijaid saab toita ka kolmefaasilisest generaatorist - ühendades faasi ja nulli.

Kolmefaasilise elektrigeneraatori kasutamisel tuleks arvestada faaside tasakaalustamatuse nähtusega. Erinevate faasidega ühendatud seadmete võimsuste summa ligikaudne võrdsus (erineb mitte rohkem kui 20-25%), samas kui ühe faasi koormus ei ületaks 1/3 generaatorist võimsus.

Lisaks kolmefaasilistele generaatoritele 380 V jaoks on olemas ka kolmefaasilised 220 V jaoks. Neid kasutatakse ainult valgustamiseks. Faasi ja nulli vahel ühendades saate pinge 127 V.

Paljud generaatorimudelid suudavad väljastada 12 V.

Sünkroonne ja asünkroonne

Kõrval disain generaatorid (alternaatorid) on asünkroonsed ja sünkroonsed. Asünkroonsetes armatuurides pole armatuuril mähiseid, kasutatakse EMF-i ergastamiseks ainult selle jääkmagnetiseerimist.

See võimaldab tagada seadme disaini lihtsuse ja töökindluse, selle korpuse suletuse ning kaitse tolmu ja niiskuse eest. See saavutatakse aga halva võime vastu pidada käivituskoormustele, mis tekivad reaktiivvõimsusega seadmete, sealhulgas eelkõige elektrimootorite käivitamisel. Seetõttu on aktiivsete koormustega töötamiseks kõige parem kasutada asünkroonseid seadmeid.

Sünkroongeneraatoril on armatuuril mähised, millele antakse elektrivool.

Selle väärtust muutes muudavad nad magnetvälja ja vastavalt ka staatori mähiste väljundpinget. Väljundparameetrite reguleerimine toimub pinge ja voolu tagasiside abil, mis on rakendatud lihtsa elektriahela kujul. Tänu sellele tagab sünkroongeneraator võrgus pinge säilimise suurema täpsusega kui asünkroongeneraator ning talub kergesti lühiajalisi käivituskoormusi.

Sünkroongeneraatorite puudused hõlmavad rootori harjakomplekti olemasolu, mille kaudu sellele vool antakse. Töö ajal kuumenevad harjad üle ja põlevad läbi, nende sobivus halveneb ja takistus suureneb, mis põhjustab seadme edasist ülekuumenemist. Lisaks tekitab liikuva kontakti sädemete tekitamine raadiohäireid.

Kaasaegsed sünkroongeneraatorite mudelid on varustatud harjadeta ergutussüsteemidega rootori mähisel. Neil pole harjakoostu olemasoluga seotud puudusi.

Enamikule generaatoritele on paigaldatud sünkroongeneraatorid.

Inverteri generaatorid

Invertergaasigeneraatori tööpõhimõte on järgmine. Vahelduvvoolu, lahkudes generaatorist (generaatorist), siseneb alaldi sõlme (samm 1, joonis allpool), kus see muundatakse konstantseks (samm 2). Pärast lainetuste silumist (filtreerimine) mahtuvusfiltritega (samm 3) suunatakse signaal transistori või türistori muundurseadmesse, kus toimub alalisvoolu pöördmuundumine vahelduvvooluks (samm 4).

Alles nüüd pole väljundis isegi rahuldava siinuslaine saamine odav asi, kuna invertergeneraatorite tootjad säästavad kallite komponentide pealt, loovad oma generaatorite väljundis midagi, mis meenutab vaid ähmaselt siinuslainet, ja mida odavam on generaator, seda vähem sarnaneb väljundpinge lainekuju siinuslainele.

Näidatud pingevorm sinine- see pole erand, vaid universaalne reaalsus. Selle pingega invertergeneraatoriga ei saa mitte ainult arvutit ühendada, vaid ka lambipirnid. Enne ostmist tuleb kindlasti uurida, kui lähedal on väljundpinge lainekuju sinusoidile, sest Isegi ettevõtte kõrge hind ja maine ei garanteeri, et tootja ei säästnud osadega.

Väljundpinge lainekuju kõrge kvaliteet saavutatakse mitte ainult inverteriga, vaid ka kolmefaasilise generaatori kasutamisega ühefaasilise generaatori asemel, kuna sel juhul saadakse kohe pärast alaldit palju sujuvam signaal (samm 2).

Kasutamine õige Inverter-tüüpi gaasigeneraatorid aitavad kaasa kogu kvaliteetset pinget nõudva elektroonika ohutusele ja pikale tööeale. Lisaks on seda tüüpi gaasigeneraatorid kerged, väikese suurusega ja vähendatud müratase. Lisaks kõikidele eelistele võimaldavad invertergaasigeneraatorid reguleerida mootori pöördeid sõltuvalt koormusest, mis võimaldab säästa kütust.

Lõppude lõpuks töötab enamik majapidamisgeneraatoreid minimaalse koormusega vähemalt 70% ajast. Tavalised bensiinigeneraatorid peavad igas töörežiimis hoidma 3000 p/min (et voolusagedus oleks 50 Hz). Kuigi minimaalse koormuse režiimis tarbivad nad vähem kütust, pole see oluline. Invertergeneraatoril seda piirangut ei ole ja see võib minimaalse koormuse korral vähendada kiirust 1000-1200 p / min. Tänu sellele kulutab see selles režiimis 2-3 korda vähem kütust kui tavaline generaator. Ja tänu mootori madalamale pöörete arvule teeb generaator vähem müra.

Invertergeneraatorite puudused võrreldes tavaliste generaatoritega on järgmised:

• Kõrge hind. Kui invertergaasigeneraatori hind ei ole tavapärasest palju suurem, siis suure tõenäosusega siinuspinget väljundis pole.
• Üle 7 kW võimsusega mudelite puudumine (harvade eranditega).
• Vähem töökindlust. Nagu teate, väheneb seadmete keerukamaks muutudes nende töökindlus. Lisaks ei pruugi invertergeneraatori elektroonika vastu pidada ühendatud seadmete, näiteks pumba mootorite käivitusvooludele.

Bensiini elektrigeneraatorid

Bensiinigeneraatorid kasutavad ajamina bensiinimootoreid. Bensiinigeneraatorid on tavaliselt suhteliselt kerged, kompaktsed, kaasaskantavad õhkjahutussüsteemiga mudelid ja suhteliselt väikese võimsusega (kuni 10 kW).

Need töötavad A-92 või A-95 kütusel ja neid kasutatakse peamiselt varutoiteallikana ajutise elektrikatkestuse ajal või elektritööriistade toiteks kohtades, kus puudub toide.

Bensiini elektrigeneraatorite kasutusiga on suhteliselt lühike - 500-2500 mootoritundi (lühim ressurss kahetaktilise mootoriga generaatoritel). Mõned mudelid, millel on malmist silindrite ja õhuklappidega neljataktilised mootorid ja hõõrduvate osade surve all olevad õlitoiteallikad, võivad aga jõuda 4000-tunnise või pikema kasutuseani.

Kahetaktiline ja neljataktiline. Bensiini generaatormootorid võivad olla kahe- või neljataktilised. Nende erinevus tuleneb 2- ja 4-taktiliste mootorite üldistest disainiomadustest – s.t. viimaste eelised esimese ees efektiivsuse ja kasutusea osas.

Kahetaktiliste mootoritega elektrigeneraatorid on väiksemad ja kergemad, kuna nende kasutusiga on umbes 500 tundi vaid varuallikana.

4-taktiliste mootoritega bensiinigeneraatorid on mõeldud palju aktiivsemaks kasutamiseks. Sõltuvalt konstruktsioonist võib nende kasutusiga ulatuda 4000 või enama töötunnini.

Neljataktilise bensiinimootori (Honda) ülaklapi paigutusega struktuur: 1 - kütusefiltrid, 2 - väntvõll, 3 - õhufilter, 4 - osa süütesüsteemist, 5 - silinder, 6 - klapp, 7 - väntvõlli laager.

Disaini omadused. Bensiinigeneraatori sisepõlemismootori (ICE) konstruktsiooniomadused, mis mõjutavad selle kasutusiga, hõlmavad materjali tüüpi, millest silindriplokk on valmistatud, ventiilide asukohta ja hõõrduvate osade õlivarustuse režiimi.

Alumiiniumist silindriplokiga generaatorid on odavad, kuid nende kasutusiga on lühike - umbes 500 tundi. Malmist silindrite ja külgventiilidega mootorite tööiga on umbes 1500 tundi. Sisepõlemismootoriga generaatorid malmist silindrid, ventiilide ülemine asukoht ja õliga varustamine surve all hõõruvatele osadele on lisaks pikale tööeale (umbes 3000 tundi) vähendanud kütusekulu ja madalat mürataset. Kuid need on palju kallimad kui esimesed võimalused.

Õhuklapi paigutuse eeliseks on asjaolu, et see vähendab põlemiskambri pindala ja vastavalt ka mootoriosade soojenemist. Lisaks suureneb surveaste, mis suurendab mootori efektiivsust. Ventiilide ülemine asukoht on tähistatud lühendiga OHV (overhead-klave, vt ülaltoodud fotot).

Bensiinigeneraatorid võivad olla ühe- või kahesilindrilised. Neljataktilise V-kujulise kahesilindrilise mootoriga generaatorid on võimsad agregaadid.

Bensiini elektrigeneraatorite eelised ja puudused. Bensiinigeneraatorite eelisteks on lisaks suhtelisele kergusele ja kompaktsusele madal hind, madalam müratase (kui diiselmootoritel) ja võimalus töötada probleemideta külmas.

Madalam müratase (kahetaktilise bensiinimootoriga elektrigeneraator on palju mürarikkam kui neljataktilisega) on seletatav bensiiniga sisepõlemismootori töö üldiste omadustega. Kuid gaasigeneraator on endiselt väga lärmakas ja helikindel korpus võib muuta selle vaiksemaks.

Kuid bensiinigeneraatorite peamine eelis diiselgeneraatoritega võrreldes on nende madalam hind.

Puuduseks on suhteliselt madal ressurss ja suurenenud bensiinikulu (võrreldes diiselgeneraatorite diislikütusega).

Mis puudutab ressurssi, siis seda saab pikendada õigeaegse ja kvaliteetse hoolduse ning kvaliteetse kütuse kasutamisega. Vajalik on kiiresti vahetada õli, filtrid, küünlad, kontrollida poltühenduste pingutamist jne.

Diiselgeneraatorid

Diiselgeneraator kasutab ajamina diiselmootorit. Diiselgeneraatoreid kasutatakse peamiselt pikkade elektrikatkestuste ajal. Just sellistel juhtudel mõistavad nad oma eeliseid maksimaalselt. Vajadusel saab neid aga kasutada ka reservina lühiajaliste katkestuste ajal.

Diiselgeneraatoritel on lai võimsusvahemik – 2 kuni 200 kW ja rohkem.

Nende töö ressurss on samuti muljetavaldav. See sõltub generaatori konstruktsioonist ja parameetritest (peamiselt jahutuse kiirusest ja tüübist) ning võib varieeruda laias vahemikus – 3000 kuni 30 000 või rohkem töötundi.

Diiselgeneraatoriga töötades on oluline teada, et madalal koormusel või tühikäigul töötamine on diiselmootoritele kahjulik. Seega võib kasutusjuhendis olla nõue mitte töötada tühikäigul üle 5 minuti ja töötada 20% koormusega mitte rohkem kui 1 tund (numbrid võivad olla erinevad, näiteks 40%). . See käivitab generaatori tühikäigul. Ennetava meetmena on soovitused teostada 100% koormust iga 100 töötunni järel, mis kestab umbes 2 tundi. Kuna kütuse süttimine diiselmootoris toimub tänu kõrge temperatuurõhu survetakti ja kütuse etteande lõpus õigel ajal ning tühikäigul tsükli keskmine temperatuur langeb, mis toob kaasa segu moodustumise protsessi katkemise, põlemise silindris ja kütuse mittetäieliku põlemise. Mis omakorda toob kaasa püsivate setete moodustumise silindris, väljalaskekollektoris, pihusti koksistamise, mootori karteris oleva õli lahjendamise põlemata kütusega ja määrdesüsteemi häireid.

Kiirus. Pöörete arvu järgi jaotatakse diiselgeneraatorid madalatel (1500 p/min) ja kiiretel (3000 p/min). Esimestel on suuremad tööeelised. Neil on madal kütusekulu ja müratase ning pikk kasutusiga. Tavaliselt kasutatakse neid pideva elektriallikana selle puudumisel. Nende puudused hõlmavad nende kõrget hinda.

Kiire mootoriga generaatoritel on madalatel pööretega võrreldes suurem kütusekulu, suurenenud tase müra ja vähem ressursse. Nende peamine eelis on madal hind.

Kiirete generaatorite lühenenud kasutusiga on lihtsalt seletatav. Kulumise intensiivsus sõltub võlli pöörete arvust, mida suurem see on, seda suurem on kulumine.

Jahutus. Mootori jahutus diiselelektrigeneraatorites võib olla õhk või vedelik. Õhkjahutusega seadmed on peamiselt väikese võimsusega (kuni 10 kW) generaatorid kiirusega 3000. Vedelikjahutusega diiselgeneraatorid (vesi või antifriis) on suured statsionaarsed mudelid. Oma põhiolemuselt on need elektrijaamad tavaliselt väikese kiirusega (1500 pööret minutis), kuid võivad olla ka kiired (3000 pööret minutis).

Diiselgeneraator (15 kW) vedelikjahutusega. Mootori jahutusvedelikku jahutatakse radiaatoris, mida puhub ventilaator.

Diiselgeneraatorite eelised ja puudused. Diiselgeneraatorite peamisteks eelisteks on suur võimsus, stabiilsed toodetava elektri parameetrid, madal diislikütuse tarbimine (oluliselt väiksem kui gaasigeneraatorite bensiinikulu) ja pikk kasutusiga. Tähelepanu väärib kütuseliigist tingitud väike tuleoht. Just need eelised muudavad need kõige sobivamaks pidevaks kasutamiseks tingimustes, kus elektrivõrk puudub.

Puuduste hulgas on bensiinigeneraatoritega võrreldes kõrge hind, suur kaal, kõrge müratase, raskem käsitsikäivitus, võimetus külma ilmaga käivitada ilma eelsoojenduseta, töö lubamatus alla 20-40% koormusega, suhteliselt keeruline ja kallis. remont. Kuigi viimase puhul võib seda puudust kompenseerida diiselgeneraatorite töökindlus ja vastupidavus. Kõrge müratase tekib peamiselt tühikäigul. Koormuse all töötades ilmneb see puudus palju vähemal määral.

Diiselmootorite puuduste ja eeliste kombinatsioon määrab nende kasutusala – s.t. kõrge otstarbekus kasutada püsivate pingeallikatena ja palju vähem - lühiajaliste elektrikatkestuste ajal varukoopiana.

Kui diiselgeneraator töötab kaua aega peamise elektrienergia allikana võib pikemas perspektiivis tänu kütusesäästule omanikule raha säästa – vaatamata kõrgemale hinnale.

Nii et enamikul juhtudel ei ole suveresidentsi diiselgeneraator valik. Kuna enamasti ostetakse suveresidentsi generaator elektri- ja väikevõimsuse varuallikaks ning diiselgeneraatorid on kõige tõhusamad pideva ja/või võimsa energiaallikana.

Gaasigeneraatorid

Oma tööpõhimõtte ja välimuse poolest (neil võib olla ka gaasipaak) ei erine gaasigeneraatorid bensiinimootoritest. Ainus erinevus seisneb selles, et sisepõlemismootori kütusena kasutatakse gaasi.

Gaasigeneraatoreid on mitut tüüpi: töötavad veeldatud gaasil (propaani ja butaani segud, lühend LPG – vedelgaas), metaan (kasutades võrgugaasi, NG – maagaas), veeldatud ja võrgugaas (LPG/NG), universaalne. gaasigaasi generaatorid on algselt mõeldud töötama veeldatud gaasi ja bensiiniga.

Gaasigeneraatorite eelised ja puudused. Gaasielektrigeneraatoritel on bensiini- ja diiselgeneraatorite ees mõned eelised.

Gaasil töötava elektrigeneraatori kasutusiga on pikem kui bensiinigeneraatoril. Põhjuseks on asjaolu, et gaasi põlemisel tekib vähem aineid, mis põhjustavad mootoriosade kulumist ning mootori käivitamisel ei pestud õlikilet silindrite ja kolbide tööpindadelt maha.

Gaasi elektrigeneraatorite tööd on kütuse omaduste tõttu lihtne automatiseerida. Generaatorite ühendamisel gaasivõrk vajadus seda täiendada kaob.

Puuduste hulka kuuluvad gaasiplahvatuse võimalus ja vajadus kasutada balloone (või lasta võrgugaasiga varustada).

Selle saidi sisu kasutamisel peate panema sellele saidile aktiivsed lingid, mis on kasutajatele ja otsingurobotidele nähtavad.