Електричний генератор – це пристрій, який конвертує механічну енергію, отриману від зовнішнього джерела, у вихідну електричну енергію.
Важливо знати, що генератор насправді не «створює» електричну енергію. Замість цього прилад використовує механічну енергію, яка подається до нього, щоб спрямувати рух електричних зарядів, що перебувають у дроті, через зовнішній електричний ланцюг. Цей потік електричних зарядів складає вихідний електричний струм, що подається генератором. Принцип роботи такого механізму зрозумілий, якщо враховувати те, що генератор є аналогом водяного насоса, який сприяє потоку води, однак не «створює» воду, яка тече через нього.
Новітні генератори виконують свою роботу за принципом електромагнітної індукції, вперше дослідженої Майклом Фарадеєм. Винахідник зробив відкриття, відповідно до якого заряджений електричний потік може бути викликаний перенесенням безпосереднього провідника електроенергії, такого як дріт з електричним зарядом, до магнітного поля. Це переміщення генерує різну напругу між двома кінцями дроту або провідника електроенергії, що спричиняє електричні заряди, які надалі будуть створювати електричний струм.
Основні складники генератора:
- Двигун
- Генератор змінного струму
- Паливна система
- Регулятор напруги
- Системи охолодження та вихлопу
- Змащувальна система
- Зарядний пристрій
- Панель керування
- Головна конструкція/Каркас
1. Двигун є джерелом механічної енергії, що постачається до генератора. Розмір двигуна прямо пропорційний максимальній вихідній енергії, яку може забезпечити генератор. До того ж, паливо, що використовується в двигунах, залежить від габаритів самого пристрою. Двигуни малої ємності працюють на дизельному паливі, в той час як більші двигуни – на природному газу, бензині, а також на пропані у зрідженій або газоподібній формі.
Крім того, всередині циліндру двигуна є спеціальний чохловий рукав, що являється своєрідною обшивкою, яка в свою чергу запобігає зношенню внутрішньої конструкції.
Науковці створили ще один вид двигуна, такий, як двигун з верхнім розташуванням клапанів. Така конструкція відрізняється від інших двигунів, оскільки впускні та випускні клапани розташовані в передній частині циліндра двигуна. Такі двигуни зручні у використанні завдяки компактному дизайну, легкому принципу роботи, масивності каркасу, низьких рівнях шуму та забруднення навколишнього середовища під час роботи. Однак, вартість двигунів такої якості значно вища за інші.
2. Генератор змінного струму є частиною генератора, який перетворює механічну вхідну енергію двигуна на електричну вихідну. У ньому містяться непорушні та рухомі деталі, які в подальшій роботі спричиняють рух між магнітним та електричним полями, які створюють електричну енергію, а його металевий корпус забезпечує довговічність пристрою.
Прикладом нерухомої деталі є статор. У ньому міститься набір провідників електроенергії, намотаних на котушки. Ротор – це рухомий компонент, який обертається всередині магнітного поля за допомогою індукції, магнітів, джерела постійного струму.
3. Паливна система. Паливний бак зазвичай має достатню ємність та потужність, аби забезпечити генератору роботу протягом 6 – 8 годин. Труби паливного бака та двигуна з’єднані між собою. По них паливо постачається з бака до двигуна (лінія подачі), а потім з двигуна в резервуар (лінія віддачі). Вентиляційна труба запобігає накопиченню тиску або вакууму під час наповнення та осушення установки. Переливна труба як посередник між паливним баком та дренажною трубою не дозволяє переповнювати бак під час заправки та попереджає потрапляння рідини на генератор. Електричний паливний насос постачає пальне з резервуару до денного баку. Фільтр очищує паливо від води та домішок задля уникнення корозії та забруднення. Розпилювач палива розпорошує потрібну кількість палива у камеру згоряння двигуна.
4. Регулятор напруги регулює вихідну напругу генератора та перетворює її змінний струм в постійний. Потім регулятор напруги скеровує цей постійний струм на набір вторинних обмоток в статорі, які, в свою чергу, генерують потік змінного струму. У даних обмотках містяться випрямлячі струму, які відповідають за конвертування струму в постійний. Цей потік постійного струму подається до ротора (установки) для створення змінного струму відповідно.
Цей цикл продовжується до тих пір, поки генератор не почне виробляти вихідну напругу, яка дорівнює її повній робочій здатності. За умов більшої ємності генератора, регулятор напруги продукує менший потік змінного струму. Коли генератор працює на повну, цей регулятор спричиняє достатній потік постійного струму для підтримки генератора при повному ході роботи.
5. Система охолодження. За умови безперервної роботи генератора (обов’язково у добре провітрюваному приміщенні), його елементи певною мірою нагріваються. Для цього і необхідна система охолодження та вентиляції, щоб вилучити тепло, яке утворилося у ході роботи. Для охолодження зазвичай застосовують прісну воду або водень, які вилучають тепло з генератора та транспортують його через теплообмінник до вторинної обмотки, у якій міститься вода з мінералами в якості охолоджувача.
Вихлопна система. Вихлопні гази, що випускаються генератором, подібні до тих, що виникають у дизельних чи газових двигунах та містять отруйні токсичні речовини. Тому, необхідно забезпечити дизельний генератор якісною вихлопною системою для утилізації небезпечних газів. Вихлопні труби, як правило, виготовляються з чавуну, кованого заліза або сталі для більшої безпеки. Адже отруєння чадним газом залишається однією з найпоширеніших причин смерті на підприємствах.
6. Змащувальна система. Оскільки всередині генератора наявні рухомі деталі, він потребує регулярного змащення спеціальними мастилами задля довговічності та плавного ковзання по внутрішній конструкції генератора.
7. Зарядний пристрій. Запуск генератора відбувається за допомогою батарейок, а його зарядження – за допомогою автоматичного акумулятора. Якщо напруга при зарядженні дуже висока, то це скорочує термін служби акумулятора. Зарядні пристрої виготовляються з нержавіючої сталі, для запобігання корозії.
8. Панель керування містить інтерфейс з різними положеннями, датчики параметрів двигуна (тиск масла, температура теплоносія, напруга акумулятора, швидкість обертання двигуна та тривалість роботи), датчики генератора (лічильники для вимірювання вихідного струму та напруги, робочої частоти), а також автоматичний запуск та вимикання. Інші елементи керування включають в себе перемикач фазового селектора, частотний вимикач та перемикач керування двигуном (ручний режим, автоматичний режим).
9. Каркас. Всі дизельні генератори мають заземлений міцний корпус для забезпечення кріплення всіх частин одна з одною.
Переваги дизельних генераторів
Дизельні генератори забезпечують безперервний рівномірний потік напруги на інших пристроях, що дозволяє регулювати коливання.
Вони призначені для стабільного використання та мають меншу кількість рухомих частин на відміну від інших типів генераторів. А отже, вони не так часто потребують технічного обслуговування та ремонту.
Дизельні генератори більш заощадливі за бензинові. Це забезпечує довшу тривалість робочого циклу при однаковій потужності.
Дизельне паливо дешевше, ніж бензин, тому, що дизельні генератори дешевші у користуванні. Частково це пов’язано з тим, що дизельні двигуни не мають свічок запалювання або карбюраторів. Основною постійною вимогою до обслуговування дизельного двигуна є регулярна заміна мастила.
Також однією з переваг таких видів генератора є його довговічність. На відміну від бензинового генератора, дизельний працює на 3 роки довше. Крім того, дизельне паливо менш легкозаймисте в порівнянні з бензином.
