Иванов Сергей Александрович 546

Генератор – устройство, преобразующее один вид энергии в другой. Так, генератор напряжения вырабатывает электрическую энергию при механическом вращении вала ротора.

Для питания электроприборов в условиях отсутствия постоянного источника электроэнергии используют переносные электростанции, так называемые дизель-генераторы или бензо-генераторы. Они отличаются по мощности и вырабатываемому напряжению – существуют одно- ,трехфазные и сварочные генераторы. Однофазные вырабатывают 220В, трехфазные – 380В, а сварочные аппараты вырабатывают ток для сварки электродами.

Схема генератора

Переносной генератор, устройство и принцип работы.

Переносной электрогенератор имеет двигатель внутреннего сгорания, генератор и вспомогательные устройства. Двигатель может быть бензиновым или дизельным в зависимости от модели аппарата. В случае бензинового генератора в качестве топлива используется бензин. Попадая из бензобака в устройство дозированной подачи и смешиваясь с воздухом, образуется горючая смесь. Она подается в рабочий цилиндр через клапан. В нем находится поршень, свеча зажигания, впускной и выпускной клапаны. Когда поршень находится в верхней точке, свеча зажигает горючую смесь, она толкает поршень вниз. Поршень соединен с коленчатым валом при помощи шатуна и двигаясь, поршень поворачивает коленвал. Коленвал двигателя соединен с валом генератора.

Цены в интернет-магазинах:

		allgenerator.ru	10 420 Р
		ups-shop.ru	25 120 Р
		allgenerator.ru	18 700 Р
		electro-shop.ru	9 900 Р
		ups-shop.ru	43 441,80 Р
		allgenerator.ru	67 500 Р
	Еще предложения

Генератор переменного тока состоит из ротора и статора. Статор располагается в корпусе. Внутри корпуса по кругу располагаются магнитопроводы, на которых намотана обмотка возбуждения. Ротор располагается на валу двигателя. Состоит из металлического основания и обмоток, концы которых выведены на контактные кольца. При вращении вала в обмотках статора создается магнитное поле, которое действует на обмотки ротора и создает в них электрический импульс. Через щеточный узел с контактными кольцами он передается на выход генератора. При большой частоте вращения эти импульсы образуют переменный ток.

Вырабатываемая генератором энергия имеет скачущее напряжение и частоту. Для того, чтобы аппарат вырабатывал нужное напряжения, применяются устройства стабилизации. Они принимают напряжение, вырабатываемое генератором и приводят его параметры к требуемым. Стабилизатор стабилизирует значение напряжения в пределах номинального и выдает его для питания устройств. Именно эта деталь влияет на характеристики устройства.

Выбор генератора

На рынке имеются различные по возможностям устройства. Не будем описывать различие по мощности и напряжению. Каждый знает, какой мощности и на какое напряжение ему нужна электростанция. Рассмотрим функциональные особенности.

Самые простые имеют ручной запуск, качество стабилизации часто зависит от цены. Например, HUTER или FUBAG – устройства не отличаются сложностью конструкции, но хорошо зарекомендовали себя по надежности. Стоимость от 4 тысяч в зависимости от мощности.

Цены в интернет-магазинах:

		Electrozon	16 340 Р
		etalon-bt.ru	15 350 Р
		allgenerator.ru	50 350 Р

Модели с автозапуском существуют двух видов. В первом случае запуск устройства происходит с кнопки на панели или пульта управления. В отличие от ручного запуска конструкция дополнена аккумулятором, стартером и блоком управления. Принцип запуска как у автомобиля – при повороте ключа или нажатии кнопки стартер начинает крутить двигатель, и он запускается. Второй вид аппаратов имеет блок автоматического включения резерва (АВР) – запуск происходит при наступлении события. Например, электростанция подключена к электросети, при пропадании напряжения она заводится и начинает вырабатывать энергию. Хорошо зарекомендовали себя изделия DAISHIN или HITACHI. Цены начинаются от 8 тысяч в зависимости от мощности и напряжения.

Инверторные аппараты отличаются малыми размерами и качеством напряжения. Принцип работы как у источников бесперебойного питания, только вместо электросети используется генератор. Он выдает напряжение, которое идет на выпрямитель. Выпрямитель заряжает аккумулятор. Аккумулятор соединен и инвертором, который преобразует постоянное напряжение в переменное. Особенностью является зависимость расхода топлива от того, как работает генератор – обороты двигателя зависят от нагрузки, без нагрузки двигатель работает на холостых оборотах. Еще одной особенностью является неспособность выдерживать перегрузки – для насосов и вентиляторов лучше выбирать аппарат с четырехкратным запасом по мощности. Хорошо зарекомендовали изделия фирмы HONDA. Цены начинаются от 15000 р.

Рассказать друзьям

Если рассматривать устройство бензогенератора, то можно увидеть, что в него входят всего два основных элемента: двигатель и генератор. Вся сложность изготовления устройства заключается в регулировке характеристик взаимодействия составляющих. Качество выдаваемой электроэнергии определяется двумя величинами – частотой и напряжением. И если стабилизацию величины напряжения выполнить достаточно просто, то регулировка частоты сопряжена со значительными трудностями.

Схема недорогого бензогенератора

Принцип работы

В недорогих промышленных бензогенераторах регулировка частоты и напряжения выполняется в два этапа. Первый этап механический. Принцип его работы основан на том, что при увеличении электрической нагрузки падают обороты двигателя. Датчик оборотов двигателя механически связан с дроссельной заслонкой карбюратора, поэтому любое изменение оборотов компенсируется регулировкой положения дроссельной заслонки автоматически. Второй этап регулировки осуществляется электронным способом. На рисунке выше показана схема типичного недорогого бензогенератора.

Принцип работы электронной стабилизации оборотов основан на зависимости сопротивления конденсатора от частоты тока. На схеме показана стабилизирующая обмотка (L3), нагруженная на конденсатор (С1). При работе на номинальную нагрузку выходное напряжение составляет 220 В с частотой 50 Гц. Поскольку частота выходного напряжения напрямую зависит от количества оборотов в секунду, то изменение скорости вращения ротора генератора вызывает однозначное изменение частоты напряжения на всех обмотках генератора.

Сопротивление конденсатора зависит от частоты приложенного напряжения. Чем больше частота, тем меньше сопротивление. В результате, ток через стабилизирующую обмотку изменяется в зависимости от нагрузки на генератор. При уменьшении нагрузки число оборотов возрастает, соответственно, растет частота и уменьшается сопротивление конденсатора. Растет ток через обмотку (L3) и растет ее тормозящее значение на ротор генератора. Таким образом, регулировка частоты вращения происходит непрерывно и мгновенно во время работы генератора.

Электрическая стабилизация работает в небольшом диапазоне изменений, поэтому основная функция регулировки возлагается на механический регулятор. Здесь диапазон регулировок гораздо шире, но в ущерб быстроты реакции. Двигатель внутреннего сгорания обладает инерционностью, и изменение количества его оборотов немного запаздывает при регулировке дроссельной заслонкой (такая характеристика работы двигателя называется приемистостью). Резкие скачки нагрузки могут вызвать колебательный процесс системы регулировки.

Подобную систему регулирования трудно сделать самостоятельно, а электронная требует переделки генератора. Достоинство подобной схемы управления – получение синусоидального напряжения с минимальными искажениями формы сигнала.

Более сложные генераторы выполнены по инверторной схеме с двойным преобразованием (рис. ниже).

Инверторный бензиновый генератор

Переменное напряжение генератора поступает на выпрямитель, а затем на транзисторный преобразователь, на выходе которого получается стабилизированное напряжение необходимой величины. Наличие выпрямителя снимает ограничения по стабильности частоты генератора, а транзисторный преобразователь формирует напряжения вне зависимости от величины нагрузки. Недостатком инверторных генераторов является их высокая стоимость и искажение формы выходного напряжения.

Выбор элементов для бензинового генератора

Как уже было сказано, механическую регулировку выполнить самостоятельно весьма затруднительно. Электронная потребует переделки генератора.

Поэтому бензогенератор своими руками имеет смысл делать по инверторной схеме, а в качестве преобразователя использовать преобразователь от источника бесперебойного питания.

На выбор оборудования влияют такие факторы:

• мощность двигателя;
• обороты двигателя;
• напряжение генератора;
• ток генератора;
• мощность преобразователя.

Максимальная мощность бензинового генератора в первую очередь зависит от мощности двигателя. Следующие устройства имеют такие значения мощности и количества оборотов:

• газонокосилка (триммер) – 0.5…2 кВт, 8000…9000 об/мин;
• бензопила – 1.5…3 кВт, 9000…12000 об/мин;
• мотоблок – 3…9 кВт, 2000…3000 об/мин.

Наиболее просто бензогенератор своими руками выполнить на генераторе от автомобиля (рис. ниже). Типичный генератор для легкового автомобиля способен выдать на выходе напряжение 13…14 В при токе нагрузки 80…100 А. Простой подсчет покажет, что мощность такого генератора составляет не более 1.4 кВт. Большие значения можно получить, используя генераторы от грузовых автомобилей.

Автомобильный генератор хорошо подходит для создания бензогенератора

Многие грузовые автомобили комплектуются генераторами на 24 В.

Указанные характеристики генератор имеет при количестве оборотов в среднем 5000 об/мин, что не соответствует нормальным оборотам перечисленных двигателей. Для выравнивания значений можно воспользоваться ременной передачей с разными диаметрами шкивов (рис. ниже). Количество оборотов на ведущем и ведомом шкиве обратно пропорционально их диаметрам. А вот передаваемая мощность изменяется наоборот.

Ременная передача с разными диаметрами шкивов

Бензиновый генератор, выполненный на двигателе от бензопилы или газонокосилки, нуждается в понижающей передаче, чтобы уменьшить количество оборотов на валу генератора примерно вдвое. Мощность, передаваемая двигателем на шкив генератора, также соответственно возрастет вдвое. В случае использования двигателя от мотоблока, передача необходима повышающая.

Использовать редукторные передачи в самодельной конструкции нецелесообразно, поскольку трудоемкость работы по изготовлению редуктора высока. Плохо выполненный редуктор сильно снижает КПД установки и служит источником дополнительного шума.

Следующее необходимое устройство – инверторный преобразователь напряжения (рис. ниже).

Инверторный преобразователь – источник бесперебойного питания

Говоря о мощностях двигателя и генератора, не была упомянута мощность преобразователя. Именно она может стать слабым местом самодельного бензинового генератора. Мощные преобразователи имеют достаточно высокую стоимость. Переделка маломощного преобразователя под силу только тем, кто очень хорошо разбирается в радиоэлектронике и знает принцип работы устройства. Минимальная переделка заключается в замене элементов выпрямителя (силовых диодов и конденсаторов фильтра), ключевых транзисторов и выходного трансформатора.

Аккумулятор источника бесперебойного питания отключать нежелательно. Он используется для нагрузки генератора и призван сглаживать скачки напряжения на его выходе. Большинство автомобильных генераторов при малой нагрузке выдают завышенное напряжение.

Конструкция самодельного бензогенератора

Все элементы конструкции необходимо закрепить на жестком основании. Для основания проще всего сделать раму из стальных уголков 50х50 мм. На раме нужно предусмотреть крепления для двигателя, генератора, преобразователя и бензобака.

Для уменьшения вибраций все элементы должны быть закреплены через амортизирующие прокладки из толстой резины.

Пример расчета бензинового генератора

Рассчитывать самодельный бензогенератор в каждом индивидуальном случае нужно, исходя из имеющихся деталей. В качестве примера можно привести расчет для двигателя от бензопилы и распространенного генератора от автомобиля ВАЗ 2110 5102.3771.

Двигатель имеет мощность 2 кВт при 10000 об/мин. Генератор 5102.3771 выдает напряжение 14 В током до 80 А при 5000 об/мин. Мощность генератора составляет 1120 Вт.

Для получения необходимого количества оборотов на валу генератора требуется понижающая передача с передаточным отношением 1:2. Если оставить на валу генератора его стандартный шкив с диаметром 51 мм, то на вал двигателя нужно будет устанавливать шкив с диаметром 25 мм. Это очень мало. Ремень передачи будет сильно изогнут и будет испытывать большие нагрузки. Лучше, если шкив генератора установить на двигатель, а на его место поставить шкив диаметром 100 мм. Шкив можно выточить на токарном станке из дюралюминия.

Во время работы двигателя на номинальных оборотах 10000 об/мин, ротор генератора будет вращаться с частотой 5000 об/мин, что является оптимальным значением. Для того чтобы полностью использовать запас мощности генератора, необходим преобразователь с мощностью не менее 1.5 кВт.

Видео. Бензогенератор своими руками.

Изготавливать бензогенератор своими руками имеет смысл только при наличии большей части необходимых комплектующих. Покупка всех составляющих не позволит сделать бензиновый генератор дешевле, чем готовый промышленный. Необходимо также учесть потраченное время и риск поломок в результате настройки и регулировки.

Вам понадобится

• - Силовой агрегат;
• - Блок генерации;
• - Блок электрических преобразований и защиты;
• - Блок управления и вспомогательные системы.

Инструкция

Работа электрического бензинового генератора основана на сжигании углеводородного топлива с получением достаточного количества энергии, которая проходит цепь преобразований. Первый элемент этой системы - карбюраторный двигатель внутреннего сгорания, в котором сжигаемая топливо-воздушная смесь приводит в движение коленчатый вал с маховиком. Силовые агрегаты в портативных генераторах бывают разными: от простейших двухтактных двигателей с карбюратором прямого впрыска до четырехтактных машин с электронной системой управления всеми режимами работы.

Вращение от коленчатого вала передается на вал генератора, приводя его в движение. Как и двигатели, могут отличаться по своему устройству и принципу действия, но наибольшей популярностью пользуются электрические машины щеточного или бесколлекторного типа с самостоятельным возбуждением тока в первичной обмотке. В них, при достаточно высокой частоте вращения одной группы обмоток внутри другой, происходит смещение магнитных потоков и перераспределение зарядов, благодаря чему на разных полюсах образуется потенциал нужной величины. Он пока не является переменным током, способным питать бытовые или промышленные потребители, а потому требуется дополнительная цепь электрических преобразований.

На обмотках генератора может образовываться электрический ток разной природы, поэтому в устройство портативной электростанции включают блок электрической модуляции. Он, в зависимости от модели бензогенератора, может быть инверторным или трансформаторным. Основная задача этого элемента - привести напряжение в отходящей сети к значению в 230 Вольт при частоте в 50 Герц. Второстепенными функциями системы преобразования электроэнергии являются удаление помех и импульсных перенапряжений, контроль за утечкой тока, защита от перегрузки и коротких замыканий.

В наиболее совершенных устройствах применяются блоки электронного управления и контроля за режимами работы. В них входит автоматический регулятор мощности, блок управления системой подачи топлива и принудительным охлаждением. Довольно распространенными элементами бензинового генератора являются блоки самодиагностики, отслеживающие в реальном времени все рабочие параметры генераторной станции: от состава отработанных газов до тонкой настройки характеристик тока в отходящих сетях. Также может быть использовано устройство автоматиеского включения, мгновенно запускающие генератор при пропадании напряжения в основной питающей сети и производящие все необходимые коммутационые операции.

Автономные генераторы зачастую бывают незаменимыми, и полный список их возможных применений будет очень длинным — от обеспечения электроэнергией пляжной вечеринки на выходных до постоянной работы у частного здания. Широкий спектр выполняемых работ породил большое количество типов автономных генераторов, отличающихся как конструктивно, так и по характеристикам. Общим же у них является принцип действия — двигатель внутреннего сгорания того или иного типа вращает вал электрогенератора, преобразуя механическую энергию в электрическую .

• Бытовой генератор — это, как правило, переносной агрегат с бензиновым двигателем, не предназначенный для длительной работы, имеющий мощность в несколько кВА.
• Профессиональные генераторы имеют повышенные мощность и время беспрерывной работы, а для большей топливной экономичности и увеличения ресурса на них, как правило, устанавливаются двигатели. При этом, если бытовые электрогенераторы вырабатывают ток напряжением 220 В, то профессиональные генераторы в подавляющем большинстве , рассчитанные на 380 В выходного напряжения. Большие габариты и масса заставляют либо размещать мощные генераторы на колесном шасси, либо делать их стационарными.

Итак, в этой классификации мы уже обнаружили ряд конструктивных различий. Рассмотрим их по порядку.

Как известно, бензиновый двигатель может работать как . При этом низкая экономичность и ограниченный ресурс делает двухтактные двигатели не самым лучшим выбором для привода электрогенератора, хотя они и проще в конструкции, а значит — дешевле и легче.

Четырехтактный же двигатель, хотя он сложнее и дороже , расходует значительно меньше топлива и способен проработать гораздо больше . Поэтому генераторы мощностью до 10 кВА, как правило, оснащаются двигателями именно такого типа.

Бензиновые двигатели электрогенераторов — это в основном одноцилиндровые агрегаты с принудительным воздушным охлаждением, приготовление горючей смеси осуществляется при помощи карбюратора. Для запуска их применяется либо тросовый стартер, либо в конструкцию дополнительно включается электрозапуск (тогда, помимо аккумулятора, такие генераторы имеют и 12 В выход: от этой цепи заряжается аккумулятор и к ней же могут подключаться потребители, рассчитанные на низковольтное питание). Наиболее распространены моторы с чугунной гильзой и верхнеклапанным газораспределительным механизмом — как правило, это моторы GX и их копии.

Двигатели бытовых бензогенераторов не предназначены для длительной беспрерывной эксплуатации . Превышение времени работы, указанного в инструкции по эксплуатации (как правило, не более 5-7 часов), сократит ресурс мотора.

Однако же, даже самые совершенные бензиновые двигатели имеют ограниченный ресурс : при должном уходе они проработают 3-4 тысячи моточасов. Много это или мало? При эпизодическом использовании на выезде, например, для подключения электроинструмента — это достаточно большой ресурс, а вот постоянно запитывать частный дом от бензогенератора значит ежегодно перебирать его двигатель.

Значительно больший ресурс имеют силовые агрегаты, кроме того, они выгоднее при длительной эксплуатации за счет большей экономичности. По этой причине все мощные генераторные установки, как переносные, так и стационарные, используют дизельные моторы.

Для таких агрегатов ряд недостатков дизельных моторов по сравнению с бензиновыми (дороговизна, больший вес и шумность) не являются принципиальными, определенное неудобство есть лишь при запуске дизельных моторов в холодное время.

При эксплуатации нужно учитывать, что длительная работа на холостом ходу без нагрузки для них вредна : нарушается полнота сгорания топлива, что приводит к повышенному образованию сажи, забивающей выпуск, и разжижению моторного масла просачивающимся через поршневые кольца дизельным топливом. Поэтому в список регламентных работ для дизельных электростанций обязательно включается периодический вывод их на полную мощность.

Кроме того, существуют и генераторы, работающие . Конструктивно они ничем не отличаются от бензиновых , кроме системы питания: вместо карбюратора они оснащены редуктором для регулирования давления газа и калиброванной форсункой, подающей газ во впускной коллектор. При этом такие генераторы в качестве источника топлива могут использовать не только баллон со сжиженным газом, но и газовую сеть — в этом случае расходы на топливо становятся минимальными. Недостатком подобных генераторов является низкая мобильность (газовый баллон габаритнее и тяжелее бензобака, который, к тому же, можно дозаправлять прямо на месте), а также повышенная пожароопасность, особенно при неграмотной эксплуатации. Однако в качестве источника резервного питания в доме, подключенном к газовой магистрали, это неплохой вариант: нет необходимости заботиться о поддержании уровня и качества топлива в бензобаке, а ресурс двигателя при работе на газу выше, чем при работе на бензине.