Электрические схемы дизель генераторов

Схемы подключения ДГУ к сети

Безопасность эксплуатации ДГУ в качестве резервного или аварийного источника электропитания напрямую зависит от того, насколько грамотно реализована схема подключения дизель-генератора к сети. На практике применяют решения решений, которые обеспечивают переход на автономное электроснабжение в ручном или автоматическом режиме.

Варианты схем подключения ДГУ

Если схема переключения между дизель-генераторами и центральной сетью разработана и собрана неправильно, возрастает риск подачи электроэнергии с обоих источников. Это приводит к выходу из строя не только ДГУ, но и потребителей, которые в текущий момент были подключены к сети.

В стандартные комплекты документации обычно входят электрические схемы дизель-генераторов и несколько вариантов подключения к сети. Но если отсутствует опыт в чтении подобной документации и навыки электромонтажа, то работы по этому направлению следует доверить специалисту.

Включение ДГУ в ручном режиме

В бытовых резервных и аварийных системах энергоснабжения в большинстве случаев реализован переход на автономный источник в ручном режиме. Самое простое решение, к которому прибегают, подключение установки к ближайшей доступной розетке, благодаря чему запитывается вся домовая сеть. Следует понимать, что такая схема управления ДГУ не считается наиболее эффективной, а в отдельных случаях она таит большую опасность. Это связано со следующими факторами:

Требуется обязательное отключение входных автоматов или выкручивание пробок, в противном случае при возобновлении центрального электроснабжения электроэнергия будет поступать из двух источников.

Через розетку, к которой подключена установка, проходит значительный ток при подсоединении нескольких потребителей, это вызывает ее выход из строя. В отдельных случаях возможно повреждение участков проводки, не рассчитанных на подобную нагрузку.

Более правильной считается схема подключения непосредственно в сеть после счетчика с установкой дополнительного автомата на выходе генератора. В этом случае при отключении централизованного электроснабжения отключается сетевой автомат, запускается ДГ, после чего подключается нагрузка. Но и в этом случае при нарушении очередности включения/отключения существует риск подачи питания с двух источников.

Поэтому для ручного запуска следует использовать схему с применением перекидного или спаренного рубильника с блокировкой или реверсивного переключателя. Конструкция этих устройств предотвращает одновременное подключение центрального и автономного источника электроснабжения. Благодаря этому и обеспечивается безопасность эксплуатации.

Подключение дизель-генератора с АВР

При ручном управлении приходится постоянно контролировать наличие тока в основной сети, чтобы вовремя отключить ДГУ. Поэтому более совершенным вариантом считается схема подключения дизель генератора с автозапуском. Автомат ввода резерва (АВР) мониторит состояние центральной сети. При его отключении осуществляется запуск дизель-генератора и при выходе на рабочий режим подключается нагрузка без участия обслуживающего персонала (человека).

Такая система получила распространение и в бытовых, и в промышленных сетях. Особенно интересна схема подключения ДГУ с АВР к ВРУ при наличии двух независимых основных вводов или при необходимости резервирования питания по группам потребителей:

В первом случае в дополнении к АВР «сеть–генератор» между основными вводами включается АВР «сеть–сеть». Система работает по следующему принципу — при отключении первого ввода нагрузка переключается на второй. ДГУ запускается в работу только в том случае, когда отсутствует питание от обоих основных источников.

В целях экономии практикуют разделение потребителей по категориям важности. Выделятся оборудование, отключения которого от сети будет критичным. Такая группа устройств подключается к центральной сети с обеспечением резервирования при помощи ДГУ. При срабатывании АВР «сеть-генератор» происходит переключение нагрузки на автономный источник питания, остальное обслуживаемое оборудование отключается. Такой подход позволяет применять ДГУ меньшей мощности.

На текущий момент схемы подключения дизель-генераторов с АВР считаются наиболее безопасными и эффективными. Основной плюс такого решения — минимизация влияния человеческого фактора, все переключения осуществляются в автоматическом режиме, что снижает риск возможной ошибки.

Как подключить дизель генератор к трехфазной сети

Схема подключения ДГУ к шинам подстанции для обеспечения питания трехфазных потребителей также может отличаться. Она зависит от типа используемого АВР. Среди применяемых вариантов выделим:

При применении четырехполюсного АВР, осуществляющего переключение 3 фазных и нулевого кабеля, линии заводятся в устройство и подсоединяются к соответствующим шинам аппаратуры.

В трехполюсных АВР (наиболее распространенный вариант) фазные кабели подключаются к соответствующим шинам, о нулевой провод соединяется с общим нулем, его переключение не предусматривается.

Если АВР не укомплектован общей шиной для соединения нуля, то соединение этого проводника выполняется на аналогичном устройстве распределительного щита.

Такие решения используют для подключения трехфазных потребителей электрической энергии. Но во многих случаях трехфазная сеть используется для питания однофазных потребителей. Это позволяет распределить нагрузку по отдельным фазам. В такой ситуации допускается подключение однофазного дизель-генератора. Для этого при помощи перемычек на контакторе ДГУ распределяют ток на 3 фазы сети, никакого негативного воздействия на оборудование такой тип подключения не оказывает.

Электрическая схема ДЭС — подключение в разных режимах

В нормативных документах используют отличающиеся обозначения дизель-генератора на схеме. В большинстве случаев ДГУ представлен в виде окружности с размещенной внутри русской буквой «Г» или латинской «G» со значком переменного или постоянного тока.

Электрическая схема дизель-генератора позволит реализовать правильное подключение устройства к сети и нагрузке. На однолинейных изображают силовые линии, необходимые для соединения отдельных элементов.

Кроме обозначения ДГУ, на схеме отображены пульт управления установкой, АВР, коммутационная аппаратура обводного канала (байпаса), распределительный щит, к которому подключаются потребители.

Электрические схемы подключения ДЭС представлены в пакете эксплуатационной документации на каждую установку.

Принципиальная электрическая схема дизель-генератора

Принципиальная схема отличается большей информативностью. Она дает представление об отдельных элементах ДГУ — генератор и приборы контроля панели управления, зарядной системы, необходимой для поддержания АКБ, регуляторы и другие устройства, обеспечивающие работоспособность оборудования.

На схеме дополнительно дана информация о назначении отдельных контактов, что позволит избежать ошибок при подключении к сети и нагрузке. Кроме того, принципиальная схема дает представление о принципе работы оборудования. Она незаменима при выявлении неисправностей и ремонте электрической части генератора. Схема этого типа также представлена в технической документации на установку.

Схемы подключения резервного дизель-генератора

Резервный дизельный генератор чаще всего подключается по стандартной схеме. Отличия в вариантах подключения могут быть в зависимости от выходного напряжения, на которое рассчитан электрогенератор (однофазное или трёхфазное), от наличия или отсутствия панели автоматического включения резерва (АВР), от типа места расположения блока контроля состояния внешней сети (в панели АВР или в панели управления автономной электростанции).

Ниже приведена однолинейная электрическая схема подключения генераторной установки с панелью АВР:

На данной схеме указаны следующие элементы:

Дизель-генератор . Резервная дизельная электростанция.

АВР сеть — ДГ . Панель автоматического включения резерва, которая осуществляет переключение питания нагрузки между внешней сетью и дизельной электростанцией.

QS . Перекидной рубильник линии «обводного канала» (байпас). Данный рубильник осуществляет переключение питания нагрузки напрямую от сети, исключая из цепи энергоснабжения панель АВР. Эта опция не является обязательной для схемы резервного электропитания, но она очень удобна, так как позволяет отключить панель АВР (например для ремонта) без необходимости длительного отключения нагрузки.

Панель управления . Панель управления дизель-генератором.

Щит ЩРдг . Электрощитовая, в которой расположены автоматические выключатели нагрузок, которые резервируются от автономного генератора.

QF1 . Выходной автоматический выключатель генераторного агрегата.

QF2 . Автоматический выключатель для защиты кабеля собственных нужд. Обычно устанавливается в электрощитовой.

Силовой кабель . Данный кабель прокладывается между резервным генератором и панелью АВР. По нему на нагрузки передаётся электроэнергия, которую вырабатывает дизель-генератор. Со стороны генераторного агрегата силовой кабель подключается непосредственно на клеммы выходного автоматического выключателя (QF1). С другой стороны силовой кабель подключается на соответствующие клеммы панели АВР.

Кабель управления . Данный кабель прокладывается между резервной электростанцией и панелью АВР. Предназначение кабеля управления (сигнального кабеля) меняется в зависимости от места расположения блока контроля внешней сети. Данный блок осуществляет контроль наличия внешней сети, контроль соответствия качества основного энергоснабжения заданным параметрам (по напряжению и частоте), даёт команды на запуск и остановку генератора электричества, а также управляет переключением панели АВР. Если блок контроля внешней сети расположен на панели АВР, то по кабелю управления от панели АВР на генератор дизельный поступает сигнал о запуске или остановке. Если же блок контроля внешней сети расположен в панели управления автономной электростанции, то по данному кабелю осуществляется управление переключения панели АВР. В последнем случае, от внешней сети на электрогенератор необходимо проложить дополнительный кабель (не показан на приведенной выше электрической схеме), который подключается на панель управления, и по которому осуществляется контроль наличия и качества основного энергоснабжения.

Кабель собственных нужд . Данный кабель прокладывается от генераторной установки в электрощитовую. Когда дизельная электростанция не работает, по данному кабелю осуществляется питание автоматического подогрева охлаждающей жидкости двигателя и автоматического подзаряда аккумуляторных батарей от внешней сети. Необходимо помнить, что кабель собственных нужд должен быть защищён отдельным автоматическим выключателем, который на схеме показан как QF2.

Очень часто на объекте есть два независимых ввода от основного энергоснабжения, что повышает отказоустойчивость системы электропитания в целом. В данном случае, дизельные генераторы подключаются аналогичным способом, как и в приведённой выше схеме, только между двумя сетевыми вводами добавляется ещё одна панель АВР ( АВР сеть — сеть на однолинейной схеме ниже).

Однако, не всегда генераторы дизельные резервируют все нагрузки на объекте. Часто, потребителей разделяют на группы в зависимости от их критичности (например по величине финансовых потерь в случае их отключения от электропитания). Наименее критичной является группа нагрузок («Потребители 1 категории» на схеме ниже), которая питается только от внешней сети, и её энергоснабжение резервируется переключением между двумя сетевыми вводами. Более критичные нагрузки выделяются в так называемую «Особую группу 1 категории». Помимо двух сетевых вводов данных потребителей также резервируют дизельные электростанции (ДЭС), которые запускаются в случае пропадания основного энергоснабжения по обоим вводам. Самые важные нагрузки, для которых не приемлемо даже секундное прерывание в электропитании, выделяются в «Критическую группу». Потребителей «Критической группы» резервируют не только электрогенераторы, но и источники бесперебойного питания (ИБП), которые включаются последовательно в электрическую цепь и обеспечивают отсутствие пропадания энергоснабжения на время запуска резервной электростанции.

Если Вы планируете покупать дизель генераторы или источники бесперебойного питания рекомендуем Вам обратится к специалистам ОАО Энергомаш для правильного подбора оборудования и построения надёжной схемы энергоснабжения.

Назначение выводов генератора (и схемы генераторов)

Устройство автомобильного генератора ссылка 1
Как проверить автомобильный генератор ссылка 2

Обозначения контактов автомобильного генератора. иногда очень нужно иметь под рукой такую табличку, а её нет

Электрические схемы автомобильных генераторных установок
Приводим примеры восьми наиболее распространенных схем автомобильных генераторных установок. На всех схемах под цифрами обозначены:
1 — генератор;
2 — обмотка возбуждения;
3 — обмотка статора;
4 — выпрямитель;
5 — выключатель;
6 — реле контрольной лампы;
7 — регулятор напряжения;
8 — контрольная лампа;
9 — помехоподавительный конденсатор;
10 — трансформаторно-выпрямительный блок;
11 — аккумуляторная батарея;
12 — стабилитрон защиты от всплесков напряжения;
13 — резистор.

Генераторные установки имеют различные обозначения выводов (обозначения немного разнятся с обозначениями на первой таблице):
— «плюс» силового выпрямителя: «+», В, 30, В+, ВАТ;

— «масса»: «-», D-, 31, В-, М, Е, GRD;

— вывод обмотки возбуждения: Ш, 67, DF, F, ЕХС, Е, FLD;

— вывод для соединения с
лампой контроля исправности
(обычно «плюс» дополнительного
выпрямителя, там, где он есть): D, D+, 61, L, WL, IND;

— вывод нулевой точки
обмотки статора: 0 (ноль), МP;

— вывод регулятора напряжения
для подсоединения его в
бортовую сеть, обычно к
«+» аккумуляторной батареи: Б, 15, S;

— вывод регулятора напряжения
для питания его от выключателя
зажигания: IG;

— вывод регулятора напряжения
для соединения его с бортовым
компьютером: FR, F.

Различают два типа невзаимозаменяемых регуляторов напряжения — в одном типе (рис. 1) выходной коммутирующий элемент регулятора напряжения соединяет вывод обмотки возбуждения генератора с «+» бортовой сети, в другом типе (рис. 2, 3) — с «-» бортовой сети. Транзисторные регуляторы напряжения второго типа являются более распространенными.

Чтобы на стоянке аккумуляторная батарея не разряжалась, цепь обмотки возбуждения генератора (в схемах 1, 2) запитывается через выключатель зажигания. Однако при этом контакты выключателя коммутируют ток до 5А, что неблагоприятно сказывается на их сроке службы. Разгрузить контакты выключателя можно, используя промежуточное реле, но более прогрессивно, если через выключатель зажигания запитывается лишь цепь управления регулятора напряжения (рис. З), потребляющая ток силой в доли ампера.

Прерывание тока в цепи управления пере водит электронное реле регулятора в выключенное состояние, что не позволяет току протекать через обмотку возбуждения. Однако применение выключателя зажигания в цепи генераторной установки снижает ее надежность и усложняет монтаж на автомобиле. Кроме того, в схемах на рис. 1, 2, 3 падение напряжения в выключателе зажигания и других коммутирующих или защитных элементах, включенных в цепь регулятора (штекерные соединения, предохранители), влияет на уровень поддерживаемого регулятором напряжения и частоту переключения его выходного транзистора, что может сопровождаться миганием ламп осветительной и светосигнальной аппаратуры, колебанием стрелок вольтметра и амперметра.

Поэтому более перспективной является схема на рис. 5. В этой схеме обмотка возбуждения имеет свой дополнительный выпрямитель, состоящий из трех диодов. К выводу «Д» этого выпрямителя и подсоединяется обмотка возбуждения генератора. Схема допускает некоторый разряд аккумуляторной батареи малыми токами по цепи регулятора напряжения, и при длительной стоянке рекомендуется снимать наконечник провода с клеммы «+» аккумуляторной батареи.

В схему на рис. 5 введено подвозбуждение генератора от аккумуляторной батареи через контрольную лампу 8. Небольшой ток, поступающий в обмотку возбуждения через эту лампу от аккумуляторной батареи, достаточен для возбуждения генератора и в то же время не может существенно влиять на разряд аккумуляторной батареи. Обычно параллельно контрольной лампе включают резистор 1З, чтобы даже в случае перегорания контрольной лампы генератор мог возбудиться.

Контрольная лампа в схеме на рис. 5 является одновременно и элементом контроля работоспособности генераторной установки. В схеме применен стабилитрон 12, гасящий всплески напряжения, опасные для электронной аппаратуры. С целью контроля работоспособности в схеме рис. 1 введены реле с нормально замкнутыми контактами, через которые получает питание контрольная лампа 8. Эта лампа загорается после включения замка зажигания и гаснет после пуска двигателя, т.к. под действием напряжения от генератора реле, обмотка которого подключена к нулевой точке обмотки статора, разрывает свои нормально замкнутые контакты и отключает контрольную лампу 8 от цепи питания.

Если лампа 8 при работающем двигателе горит, значит, генераторная установка неисправна. В некоторых случаях обмотка реле контрольной лампы 6 подключается на вывод фазы генератора.

Схема рис. 6 характерна для генераторных установок с номинальным напряжением 28 вольт. В этой схеме обмотка возбуждения включена на нулевую точку обмотки статора генератора, т.е. питается напряжением, вдвое меньшим, чем напряжение генератора. При этом приблизительно вдвое снижаются и величины импульсов напряжения, возникающих при работе генераторной установки, что благоприятно сказывается на надежности работы полупроводниковых элементов регулятора напряжения.

Резистор 13 служит тем же целям, что и контрольная лампа в схеме рис. 5, т.е. обеспечивает уверенное возбуждение генератора.

На автомобилях с дизельными двигателями может применяться генераторная установка на два уровня напряжения 14/28 В. Второй уровень 28 В используется для зарядки аккумуляторной батареи, работающей при пуске ДВС. Для получения второго уровня используется электронный удвоитель напряжения или трансформаторно-выпрямительный блок (ТВБ), как это показано на рис. 4.

В системе на два уровня напряжения регулятор стабилизирует только первый уровень напряжения 14 вольт. Второй уровень возникает посредством трансформации и последующего выпрямления ТВБ переменного тока генератора. Коэффициент трансформации трансформатора ТВБ близок к единице.

В некоторых генераторных установках зарубежного и отечественного производства регулятор напряжения поддерживает напряжение не на силовом выводе генератора «+», а на выводе его дополнительного выпрямителя, как показано на схеме рис. 7.

Схема является модификацией схемы рис. 5, с устранением ее недостатка — разряда аккумуляторной батареи регулятора напряжения при длительной стоянке. Такое исполнение схемы генераторной установки возможно потому, что разница напряжения на клеммах «+» и «Д» невелика. На этой же схеме (рис. 7) показано дополнительное плечо выпрямителя, выполненное на стабилитронах, которые в нормальном режиме работают как обычные выпрямительные диоды, а в аварийных — предотвращают опасные всплески напряжения.

Резистор R, как было показано выше, расширяет диагностические возможности схемы. Этот резистор вообще характерен для генераторных установок фирмы 8osch. Генераторные установки без дополнительного выпрямителя, но с подводом к регулятору вывода фаз, применение которых, особенно японскими и американскими фирмами, расширяется, выполняются по схеме рис. 8. В этом случае схема генераторной установки упрощается, но усложняется схема регулятора напряжения, т.к. на него переносятся функции предотвращения разряда аккумуляторной батареи на цепь возбуждения генератора при неработающем двигателе автомобиля и управления лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки.

На вход регулятора может подаваться напряжение генератора или аккумуляторной батареи (пунктир на рис. 8), а иногда и оба эти напряжения сразу.

Конечно, стабилитрон 12, защищающий от всплесков напряжения дополнительное плечо выпрямителя, а также выполнение выпрямителя на стабилитронах может быть использовано в любой из приведенных схем.

Некоторые фирмы применяют включение контрольной лампы через разделительный диод, а в схемах рис. 5, 7 включение ее идет через контактное реле. В этом случае обмотка реле включается на место контрольной лампы. Если генераторная установка работает в комплексе с датчиком температуры электролита, она имеет дополнительные выводы для его подсоединения.

Генераторы на большие выходные токи могут иметь параллельное включение диодов выпрямителя. Для защиты цепей генераторной установки применяют предохранители, обычно в цепях контрольной лампы, соединениях регулятора с аккумуляторной батареей, в цепи питания аккумуляторной батареи.

Электрическая схема АСДА-100 с КУ-67М

Принципиальная схема дизель-генератора АСДА-100 с устройством КУ-67М.
а — схема силовой части ДЭС;

Принципиальная схема дизель-генератора АСДА-100 с устройством КУ-67М. б — схема автоматики ДЭС.

Схема силовой части агрегата и автоматической системы регулирования напряжения, за небольшим исключением, аналогична схеме ЭСДА-30. К шинам панели ПР-1 через автоматы IB—4В подключены кабели, питающие потребителей электроэнергии агрегата.
Для контроля параметров генератора предусмотрены амперметр, вольтметр, частотомер и ваттметр. Устройство КУ-67М обеспечивает автоматизацию по 1-й степени, в том числе дистанционный пуск и остановку дизеля, включение генератора на обесточенные шины и на параллельную работу, отключение генератора, защиту и сигнализацию дизеля и генератора.
Для нормального пуска дизеля (рис. б) поворотом переключателя 1КУ в положение Больше приводят во вращение электродвигатель ДР, который выводит рейку топливного насоса в положение, соответствующее промежуточной частоте вращения дизеля (определяется настройкой микровыключателя В2), при этом загорается лампа 7ЛK. Когда рейка достигает определенного положения, микровыключатель В2 срабатывает и останавливает двигатель ДР, лампа 7ЛК гаснет. Нажатием кнопки КП замыкают цепь контактора 2К, включают маслопрокачивающий насос ДМ. Когда давление масла в масляной магистрали дизеля достигает значения настройки датчика давления масла 1ДДМ, последний срабатывает, замыкая цепь лампы 3ЛK и реле 2РИ, которое своими контактами замыкает цепь включения стартера. Дизель запускается. По импульсу от зарядного генератора замыкается цепь реле удавшегося запуска 1РИ. Лампа 3ЛK гаснет, загорается лампа 2Л3.

Дизель прогревается при промежуточной частоте вращения; при достижении рабочей температуры воды датчик 1ДТВ размыкает цепь лампы 2Л3 и она гаснет, а контакты 1ДТВ шунтируют микропереключатель В2. Поворотом ключа 1КУ в положение Больше повторно включают электродвигатель ДР1 загорается лампа 7ЛK. Двигатель ДР включается микровыключателем ВЗ, который настроен на максимальную частоту вращения холостого хода дизеля.
При экстренном пуске дизеля включают выключатель 77, шунтирующий микропереключатель В1, а все остальные операции осуществляют, как и при нормальном пуске дизеля.
Для включения генератора на обесточенные шины (см. рис. а):
выбирают ручной или автоматический режим регулирования напряжения и переключают TBI, при автономной работе переключатель ставят в положение Без статизма включают автоматический выключатель 2АВ и подготавливают схему включения электродвигательного привода автоматического выключателя генератора. Напряжение на эту схему подается со сборных шин через размыкающие контакты РПН, а при отсутствии напряжения на шинах — от возбужденного генератора через замыкающие контакты РПН. После разворота генератора до номинальной частоты вращения нажатием кнопки КнВ в течение 2—3 с подают начальное возбуждение от аккумуляторной батареи на зажимы ротора генератора. Генератор возбуждается;
напряжение при ручном регулировании устанавливают с помощью резистора СУ, при автоматическом — резистора СУН1 поворотом ключа 2КУ в положение Включено замыкают цепь реле РУ. Срабатывая, оно замыкает свои контакты в цепи электродвигателя привода автоматического выключателя. Автоматический выключатель генератора включается. Загорается лампа 1ЛK, а лампа 1Л3 гаснет.
Для включения генератора на параллельную работу:
переключатель TBI устанавливают в положение Параллельная работа, ТВ2 — в положение Статизм, а переключатель Т4 — в положение Медленно, что обеспечит уменьшение скорости нарастания частоты вращения дизеля при синхронизации генератора:
запускают дизель и сопротивлением СУН устанавливают на генераторе напряжение, равное напряжению сети. Генератор на параллельную работу включается невозбужденным. Для этого включают выключатель ТЗ, шунтирующий обмотку возбуждения генератора;
после того как напряжение генератора упадет до значения, близкого остаточному, поворотом ключа 1КУ в положение Больше подают импульс на включение автоматического выключателя генератора В. Реле РП срабатывает, самоблокируется и замыкает цепи реле ИРЧ, при достижении генератором частоты вращения, близкой к синхронной, реле ИРЧ срабатывает и включает промежуточное реле синхронизации РПС. Своими контактами реле РПС замыкает цепь включения электродвигательного привода автоматического выключателя генератора;
генератор включается в сеть недовозбужденным, так как его обмотка возбуждения замкнута накоротко контактами выключателя гашения поля ВГП. После включения генераторного автомата обесточивается ВГП и размыкает свои контакты, шунтирующие обмотку возбуждения генератора;
генератор возбуждается и втягивается в синхронизм. Лампа 1ЛK загорается. Выключатель Т4 переключают в положение Быстро, и генератор набирает нагрузку. Для нормальной остановки дизеля: отключают поворотом переключателя 2КУ автоматический выключатель генератора В, а поворотом переключателя 1КУ (в положение Меньше) замыкают цепь обмотки левого вращения электродвигателя ДР, при этом рейка топливного насоса выводится в положение, соответствующее промежуточным оборотам дизеля;
дизель охлаждается до температуры настройки датчика 2ДТВ, который, срабатывая, размыкает цепь лампы 6Л3 и шунтирует микропереключатель В2
повторным поворотом переключателя 1КУ рейка выводится в положение, соответствующее нулевой частоте вращения дизеля. Электродвигатель ДР выключается микропереключателем В1. Дизель останавливается.
Схемой предусмотрены защита и контроль работы дизеля при перегреве воды и масла, понижении давления масла и разносе.
При срабатывании датчика контролируемого параметра замыкается цепь выходного реле защиты 1РЗ и срабатывает соответствующее указательное реле. Контакт реле 1РЗ замыкает цепи табло Авария и звукового сигнала (при замкнутом положении выключателя Т2). Другой контакт реле IP3 замыкает цепь независимого расцепителя автомагического выключателя генератора и отключает его.
Рейка топливного насоса автоматически выводится на нулевую частоту вращения. Дизель останавливается.
При срабатывании защиты от разноса одновременно с отключением генератора срабатывает автоматическое стоп-устройство дизеля АСУ. Для предотвращения ложного срабатывания защиты от понижения давления масла в цепь соответствующего сигнального реле включается контакт реле 1РИ, который контролирует запуск дизеля. Таким образом, контроль за понижением давления масла осуществляется только в том случае, если дизель запущен и контакт 1РИ замкнут.

Дизельный генератор: устройство, принцип работы, виды, критерии выбора

Из-за аварий, случающихся в электрической сети, прекращается работа всех электроприборов, потребляющих электрическую энергию для обеспечения жизнедеятельности человека. Выход из ситуации – в резервном электроснабжении дома, офиса, учреждения или производственного предприятия. Надёжным автономным источником электроэнергии является дизель генератор – мини электростанция, работающая на дизельном топливе.

Установка автономного электроснабжения решает проблему с обеспечением резервного питания подключённого оборудования. Мини электростанция позволяет сохранить непрерывный процесс функционирования дорогостоящей аппаратуры, включая медицинское оборудование и охранные системы. Применение дизельных генераторов с функцией автоматического запуска гарантирует сохранение скоропортящихся продуктов, хранящихся в холодильниках на складах и в продовольственных магазинах.

Устройство и принцип работы

Конструкция стационарных и передвижных (см. рис.1) дизельных электростанций предусматривает наличие в них двух основных рабочих механизмов: генератора электрического тока (1) и ДВС (2). Эти детали расположены на жёсткой раме (3) и соединены между собой таким образом, что вал ротора и коленвал дизельного двигателя находятся на одной оси.

Рис. 1. Переносной стартерный дизель генератор

В зависимости от типа модели и марки электроустановки станции оборудуются дополнительными элементами и рабочими узлами:

панелями управления различной сложности;
системами шумоподавления;
радиаторами с вентиляторами (для ДВС с водяным типом охлаждения);
аккумуляторами (4) (см. рисунок 1), стартерами и устройствами для автоматического запуска;
защитными панелями от бокового дождя;
системами защиты обслуживающего персонала и другими конструктивными элементами.

Мощные промышленные дизельные генераторы, например, станции марки WattStream (рис. 2), размещаются в специальных защитных контейнерах с дополнительным оборудованием.

Рис. 2. Стационарная электростанция для промышленных нужд

В основе принципа работы лежит процесс преобразования механической энергии, выработанной дизельным двигателем, в электрический ток. Источником электроэнергии является генератор, который приводится в действие дизельным двигателем. Момент силы от вращения коленчатого вала ДВС передаётся на ротор генератора (альтернатора). В результате взаимодействия магнитных полей возникает ЭДС. В обмотках статора появляется переменный ток.

Частота тока поддерживается путём обеспечения стабильных оборотов двигателя. Для этого в конструкции дизель генераторов предусмотрен механизм стабилизации скорости вращения коленвала. При возрастании нагрузки увеличивается подача дизельного топлива в камеры сгорания, в результате чего мощность ДВС возрастает. Когда нагрузка падает – двигатель также сбрасывает обороты до заданного уровня.

Виды и варианты исполнения

В продаже можно встретить сотни различных моделей дизельных генераторов. Но, несмотря на такое разнообразие, их можно классифицировать по нескольким основным признакам:

типу альтернатора, вырабатывающего электроток;
мощности агрегата;
количеству фаз на выходе;
способу охлаждения;
принципу запуска дизельного двигателя (ручной либо электрический стартер, автоматический пуск при отсутствии напряжения в электрической сети);
варианту исполнения (переносной или стационарный агрегат).

Остановимся более подробно на видах применяемых альтернаторов. Поскольку они генерируют ток, то полезно будет знать некоторые нюансы в работе самих генераторов.

Альтернаторы бывают двух видов: синхронные и асинхронные. Главное их отличие кроется в конструкции ротора. Якоря синхронных генераторов имеют обмотки. Для их возбуждения необходимо подать постоянный ток. Его можно взять из независимого источника либо снять часть напряжения с обмоток статора и выпрямить его.

В альтернаторах средней и большой мощности устанавливают на валу независимый генератор постоянного тока, который используется для возбуждения катушек ротора. Напряжение подаётся через щётки на кольца якоря. Поэтому синхронные генераторы ещё называют щёточными альтернаторами. Большое преимущество таких альтернаторов в том, что они обладают функцией регулятора напряжения.

Схема строения синхронного генератора показана на рисунке 3. Красным цветом обозначены контактные кольца (1), а сверху видны щёткодержатели (2). Хорошо видна полюсная катушка ротора (зелёный цвет).

Рис. 3. Схема синхронного дизель генератора

Альтернатор синхронного типа обеспечивает стабильные параметры напряжения при различных допустимых нагрузках. Отклонение в любую сторону не превышает 5%. Это достигается благодаря применению регулятора напряжений. На выходе генератора снимается высококачественный электрический ток.

Роторы асинхронных генераторов лишены проволочных катушек. Функции обмоток выполняют короткозамкнутые, чаще всего алюминиевые полосы, впрессованные в магнитопровод. По сути, они образуют сплошную массивную болванку. Плюсом такой конструкции является то, что для возбуждения не требуется подача постоянного тока. Достаточно токов самонаводки.

Ещё достоинства:

нет щёток;
компактные габариты и небольшой вес;
невосприимчивость к коротким замыканиям (они просто перестают вырабатывать электроэнергию);
низкая цена.

К сожалению, у этих генераторов есть серьёзный минус в технических характеристиках – ток низкого качества на выходе. Напряжение нестабильно и может колебаться в пределах больше 10%. Во многих случаях это не существенно, однако для питания точной аппаратуры и электронных устройств применять такие генераторы не желательно.

А вот для сварочных аппаратов они пригодны и даже желательны, при условии, что их мощности достаточно для подключения этих устройств. Существуют даже специальные сварочные генераторы на базе асинхронных альтернаторов (Рис. 4).

Рис. 4. Сварочный дизельный генератор

По способу охлаждения электростанции делятся на два типа: с жидкостным и воздушным охлаждением. Наличие водяного охлаждения позволяет двигателю длительное время работать при больших нагрузках. В частности такие двигатели выпускает японская фирма KUBOTA. На базе своих дизелей производитель поставляет на рынок очень надёжные дизельные генераторы, бренд которых завоевал всемирную известность.

Применение

В качестве резервных источников в снабжении электроэнергией дизельные генераторы нашли применение во многих сферах:

в коттеджных городках и на дачах;
на строительных площадках;
в заведениях общественного питания;
на автозаправочных станциях;
на СТО, в производственных цехах, магазинах, фермерских хозяйствах, больницах, а также для обслуживания многих других объектов.

В отличие от бензиновых моделей дизельные электростанции оказались более надёжными. Их эффективность выше, а срок эксплуатации более длительный. Дизельные станции менее прихотливы и просты в обслуживании. Они отличаются:

высоким КПД;
меньшим расходом топлива;
устойчивостью к повышенным нагрузкам;
большим ресурсным запасом;
длительностью непрерывной работы.

Всё это способствует росту популярности дизельных моделей генераторов.

Критерии выбора

При покупке мини электростанции определитесь, в первую очередь, какие задачи вам предстоит решать. От этого зависит выбор типа альтернатора, его мощности и уровня автоматизации. Для резервного питания частного дома подойдёт дизель генератор мощностью от 3 до 5 кВт. Желательно с синхронным альтернатором, который обеспечивает стабильную работу компьютера и прочих электронных устройств. Например, PRORAB 3000 D.
При выборе мощности ДГУ учитывайте не только предполагаемую суммарную нагрузку всех электрических приборов, а также тип нагрузки: тепловая или реактивная. К тепловой относятся нагрузки нагревательных приборов, а к реактивной – ёмкостные и индуктивные.
При расчётах, к суммарной нагрузке прибавляйте 15 – 20% мощности. Реактивную нагрузку подсчитать немного сложнее, так как в ней учитывается так называемый коэффициент Косинус ФИ. Он различен для разных инструментов и моторов (указывается в паспорте). Чтобы вычислить реальную нагрузку надо мощность разделить на cos(Fi).
Существуют ещё стартовые нагрузки электромоторов. При запуске они могут в 6 – 9 раз превышать номинальную нагрузку двигателя. Поэтому выбирайте генераторы с достаточным запасом мощности.
Если вы не планируете использовать установку для обеспечения питания насосов теплоснабжения, камер слежения и охранной сигнализации, то вряд ли стоит тратить дополнительные деньги на сложную аппаратуру автоматического включения. Запустить мотор ручным стартером не составляет никакого труда.
Нет надобности в автоматике для мобильных дизельных генераторов, используемых в условиях полного отсутствия электроснабжения. Если установка применяется только для освещения и для обеспечения работы электродвигателей и различных инструментов – смело выбирайте более дешёвый вариант с асинхронным альтернатором.
Дизельный генератор, который вы планируете использовать вне помещения в качестве основного источника питания, выбирайте с хорошо защищённым кожухом, а ещё лучше – модель в шкафном исполнении.
Трёхфазные генераторы преимущественно используются в производственных целях. Но если вы пользуетесь трёхфазным оборудованием, то конечно такие модели для вас.
Что касается брендов и производителей, то выбор за вами. Сегодня даже наши отечественные дизель генераторы не сильно уступают зарубежным, хотя цены их более демократичны. Можно посоветовать наш ВЕПРЬ или Prorab. Неплохо зарекомендовали себя генераторы фирмы SDMO.

Правила эксплуатации и обслуживания

Дизельные двигатели довольно неприхотливые и выносливые. Их обслуживание в основном заключается в своевременной замене масла и контроле уровня дизельного топлива в баке. Дополнительного контроля требует водяное охлаждение, если оно есть. Необходимо вовремя доливать воду или тосол, во избежание перегрева ДВС.

Особое внимание обращаем на обслуживание дизельных генераторов, оборудованных пусковой автоматикой. Учитывая то, что двигатель запускается стартером от аккумуляторной батареи, необходимо следить за состоянием этих деталей. При разрядившемся аккумуляторе двигатель просто не сможет запуститься в нужный момент. А это чревато далеко идущими последствиями.

Асинхронный альтернатор обслуживания не требует на протяжении всего срока службы. А вот синхронный генератор со щётками требует к себе внимания. Замена щёток – стандартная процедура. Сроки замены зависят от интенсивности эксплуатации. Обычно раз в 2 – 4 года.

Старые модели синхронных альтернаторов слабо защищены от попадания пыли на щёточный механизм. Это приводит к повышенному износу деталей генератора. Своевременное техническое обслуживание продлит срок службы генератора, защитит вашу электротехнику от непредвиденных ситуаций.

Схема подключения дизель генератора

По роду нашей деятельности мы не раз сталкивались с различными схемами подключения дизельных, газовых и бензиновых генераторов к домашней сети. Иногда встречаются схемы подключения, выполненные по всем канонам безопасности, однако чаще электрики и сами хозяева поражают своей смекалкой, смелой фантазией и авантюризмом. Приведем правильные, а также опасные, но при этом самые популярные образцы народного творчества.

Начнем с самых распространенных и, увы, небезопасных схем – “деревенских”.

«Деревенская» схема подключения

Существует два варианта «деревенской» схемы: потенциально опасный и гарантированно опасный.

Гарантированно опасный вариант подключения – это когда кабель от генератора включают в любую в розетку дома. Когда сети нет, питание от генератора подается не только потребителям дома, но и всем соседям, которые сидят на этой же линии) Как правило, в этом случае генератор останавливается из-за перегрузки, срабатывает автомат, греется и оплавляется розетка. Самый опасный момент наступает при появлении сети: вместе с сетевой фазой по тем же самым проводам передается питание от генератора. Однако продолжается это совсем недолго – либо до срабатывания автомата, либо до выхода генератора из строя. Этот способ подключения генератора категорически запрещен и гарантированно опасен – вплоть до возгорания.

Потенциально опасная модификация тоже далека от совершенства и существует до первого случая, когда “что-то пошло не так”. Рядом с сетевым вводным автоматом устанавливают второй — для генератора. Когда отключается сеть, пользователь заводит генератор, отключает сетевой автомат и включает автомат генератора. В этом случае схема работает правильно и безопасно. Правда, есть у нее одно неудобство: не видно, появилась ли сеть. Приходится подходить к вводному автомату и проверять или смотреть на окна соседей.

Когда сеть появляется обратно, автоматы переключают обратно. С точки зрения физики – схема верная и, на первый взгляд, безопасная. Кроме одного нюанса – человеческого фактора! Если однажды при наличии сети и работающем генераторе случайно включить оба автомата, то эта схема превратится в гарантированно опасную – возникннут встречные токи и произойдет то же, что и в первом случае. Срабатывание автоматов или выход генератора из строя, а то и возгорание.

Наш многолетний опыт показывает: если у человека есть возможность допустить ошибку, рано или поздно он это сделает. Ненарочно, конечно, однако сделает.

Именно для этого свои щиты переключения между источниками электроэнергии (ручные или автоматические) мы изготавливаем так, чтобы у человека не было возможности совершить ошибку.

Правильная «ручная» схема подключения генератора

Суть правильной “ручной” схемы подключения генератора сводится к единственному элементу – реверсивному переключателю или двум рубильникам, обязательно объединенным так называемой сблокировкой, или проще говоря — ручкой.

Вся прелесть подобного переключателя в том, что в нем физически не возможно одновременное подключение двух источников в одну сеть. Механика данного устройства реализована так, что у пользователя есть возможность либо подключить один источник, либо другой, но никак не оба одновременно.

Это самая простая и “железобетонно-безопасная” схема подключения генератора.

К тому же, на дверцу щита мы устанавливаем светодиоды, которые позволяют следить за наличием каждой фазы сети (даже если пользователь еще не переключился на нее), а также за наличием питания от генератора.

Это удобно и надежно, однако необходимо самому заниматься запусками, остановками генератора и переключениями, помнить о зарядке пускового аккумулятора генератора (а об этом вспоминают только когда АКБ уже мертв). Если вы хотите, чтобы все работало без вашего присутствия, необходимо установить щит АВР (автоматики ввода резерва) и приобрести правильный генератор, который способен запускаться самостоятельно.

Правильная автоматическая схема подключения генератора

Суть правильной автоматической схемы подключения генератора сводится к тому же – безопасному переключению между источниками питания, однако этим занимается автоматика без человека.В этой схеме переключениями занимается пара контакторов (или рубильников или соленоид с мотор-приводом) под управлением микроконтроллера.

При кажущейся простоте схемы переключения и здесь можно наломать дров. Дело в том, что многие электрики и даже производители пренебрегают тремя важными нюансами:

1. Не всегда устанавливают комплексную электромеханическую блокировку.

Блокировка – это та самая важная вещь, которая исключает одновременное подключение к двум источникам и возникновение встречных токов. Какая бы ошибка ни произошла в контроллере, как бы ни залипли реле, блокировка не позволит замкнуться двум контакторам одновременно. Для этого используется и механический рычаг, и отключение электрического сигнала. Двойная надежность!

2. Хронически не дублируют контакторы с помощью ручного реверсивного переключателя — байпаса.

К сожалению, этот недочет встречается в 9 случаях из 10. Какими бы надежными и дорогими ни были контакторы, они тоже иногда выходят из строя. Пиковые скачки напряжения в нашей стране не редкость и, как следствие, выход контакторов из строя – тоже. При выходе контактора из строя полностью пропадает питание, и пользователь вынужден ожидать прибытия электрика в то время, как соседи продолжают жить со светом.

Если же в вашем щите АВР установлен байпас, при поломке контактора вы спокойно переключаетесь вручную на сеть и неспешно вызываете электрика на любой удобный день. Благодаря байпасу, который фактически выручает раз в пятилетку, а то и вообще не используется, вы защищаете себя от подбных случаев и бережете нервы – свои, своих близких и нервы электрика.

3. Используют самые дешевые и ненадежные контакторы (рубильники, соленоиды), а также лукавят при подборе их мощности.

Контактор – это один из самых важных элементов электроснабжения. Сетевой, к примеру, работает 99,9% времени и регулярно принимает удары со стороны сети. Поэтому его необходимо подбирать со всей ответственностью. И выбирать не только по марке и цене, а также смотреть его технические характеристики. Мы всегда используем промышленные контакторы с запасом мощности, которые способны работать в самых жестких условиях (обязательно по категории не ниже АС-3) и ресурс которых исчисляется миллионами циклов.

Помимо базовых функций слежения за сетью, запуска и переключения на генератор, наши щиты АВР выполняют еще несколько полезных функций:

— интуитивно понятная индикация наличия питания с помощью светодиодов;
— подробное информирование о происходящих событиях на дисплее контроллера (пофазное напряжение сети и генератора, причины переключения и т.п.),
— постоянная зарядка пускового аккумулятора генератора;
— прогрев и охлаждение генератора на холостом ходу;
— регулярные профилактические запуски генератора для проверки его работоспособности;
— смс-информирование, а также удаленный запуск генератора с телефона;
— подача сигналов на другие приборы сигнализации и контроля.

Нет необходимости изобретать велосипед, разрабатывать щит АВР самостоятельно или поручать его изготовление электрику. Всё уже давно придумано, испытано и значительно улучшено с точки зрения надежности, безопасности и дружелюбности к пользователю.