Un generador de automóvil, que ciertamente es parte del equipo de cualquier vehículo, puede compararse con el rol de una central eléctrica en el suministro de energía a las necesidades de la economía nacional.
Es la principal fuente de electricidad (con el motor en marcha) en el automóvil y está diseñada a través de los cables eléctricos que rodean todo el automóvil desde el interior, para mantener el voltaje establecido y estabilizado de la red eléctrica del vehículo. El principio de funcionamiento de un generador de automóvil se basa en una representación teórica del trabajo de un generador eléctrico clásico que transforma formas no eléctricas de energía en energía eléctrica.
En el caso específico de un generador automotriz, la generación de energía eléctrica ocurre a través de la transformación del movimiento de rotación mecánico del cigüeñal de una unidad de motor.
Los antecedentes teóricos que subyacen al funcionamiento de los generadores eléctricos se basan en el conocido caso de inducción electromagnética, que transforma un tipo de energía (mecánica) en otra (eléctrica). El efecto de este efecto se manifiesta al colocar cables de cobre tendidos en forma de bobina y colocados en un campo magnético de magnitud variable.
Esto contribuye a la aparición en los cables de la fuerza electromotriz, que impulsa los electrones. Este movimiento de partículas eléctricas da lugar a, y en los contactos terminales de los cables, surge una tensión eléctrica, que depende directamente de la velocidad con la que cambia el campo magnético. La tensión alterna generada de esta manera debe suministrarse a la red externa.
En un generador de automóvil, los devanados del estator se utilizan para crear un fenómeno magnético, en el cual una armadura del rotor gira bajo la influencia de un campo. En el eje del inducido, hay bobinados conductores conectados a contactos especiales en forma de anillos. Estos contactos de anillo también se montan en el eje y giran con él. Con los anillos con la ayuda de cepillos conductores, se elimina la tensión eléctrica y se suministra la energía eléctrica del vehículo.
El generador arranca mediante una correa de transmisión desde la rueda de fricción del cigüeñal de la unidad motora, que, para comenzar a trabajar, se arranca desde una fuente de batería. Para garantizar una transformación efectiva de la energía producida, el diámetro de la polea del generador debe ser notablemente inferior en diámetro a la rueda de fricción del cigüeñal. Esto asegura mayores revoluciones del eje del grupo electrógeno. Bajo estas condiciones, funciona con un aumento en su eficiencia y proporciona características actuales mejoradas.
Para garantizar un funcionamiento seguro en un rango dado de características de todo el complejo de equipos eléctricos, el funcionamiento de un generador automotriz debe cumplir con altos parámetros técnicos y garantizar el desarrollo de un nivel de voltaje estable en el tiempo.
El principal requisito para los generadores de automóviles es una salida de corriente estable con las características de potencia requeridas. Estos parámetros están diseñados para proporcionar:
Además de los parámetros anteriores, el generador está diseñado teniendo en cuenta su funcionamiento bajo cargas críticas y debe tener una carcasa robusta, tener un peso pequeño y dimensiones generales aceptables, tener un nivel bajo y aceptable de interferencia de radio industrial.
El generador del automóvil se puede detectar fácilmente en el compartimiento del motor levantando el capó. Allí se sujeta con pernos y ángulos especiales a la parte delantera del motor. En la caja del generador hay unas patas de sujeción y un ojal de tensión del dispositivo.
Casi todas las unidades de la unidad están instaladas en la caja del generador. Se fabrica utilizando metales a base de aleaciones ligeras de aluminio, que son excelentes para la eliminación de calor. El diseño del caso es una combinación de dos partes principales:
Cepillos, un regulador de voltaje y un puente rectificador están unidos a la cubierta frontal. La combinación de las cubiertas en una única estructura de casco se produce a través de pernos especiales.
Las superficies interiores de las cubiertas fijan la superficie exterior del estator, fijando su posición. También importantes unidades estructurales de la estructura del casco son los rodamientos delanteros y traseros, que aseguran las condiciones adecuadas del rotor y lo fijan en la cubierta.
El diseño del conjunto del rotor consiste en un circuito de electroimán con un devanado de excitación montado en un eje portador. El propio eje está hecho de acero de aleación complementado con aditivos de plomo.
Los anillos de contacto de cobre y los contactos especiales de los cepillos cargados por resorte también están unidos al eje del rotor. Los anillos colectores son responsables de suministrar corriente al rotor.
Un nudo de estator es una estructura que consiste en un núcleo con numerosos surcos (en la mayoría de los casos, su número es 36), en el que se colocan las bobinas de tres devanados, que tienen contacto eléctrico entre ellos, ya sea en forma de estrella o triángulo. El núcleo, también llamado conductor magnético, está hecho en forma de un círculo esférico hueco a partir de placas metálicas apretadas entre sí por remaches o soldadas en un solo bloque monolítico.
Para aumentar la intensidad del campo magnético en los devanados del estator durante la producción de estas placas, se utiliza hierro de transformador con parámetros magnéticos mejorados.
Esta unidad electrónica está diseñada para compensar la inestabilidad de la rotación del eje del rotor, que está conectado al cigüeñal de una unidad de potencia del vehículo que opera en un amplio rango de revoluciones. El regulador de voltaje está conectado a los colectores de grafito y contribuye a la estabilización de un voltaje de salida constante dado al sistema eléctrico de la máquina. De esta forma se garantiza el funcionamiento ininterrumpido de los equipos eléctricos.
Por su decisión de diseño, los reguladores se dividen en dos grupos:
El primer tipo incluye componentes electrónicos, en el tablero de construcción en el que se montan los elementos de radio, desarrollados con tecnología discreta (gabinete), que se caracteriza por una densidad no óptima del diseño de los elementos.
El segundo tipo incluye la mayoría de las unidades modernas de control de voltaje electrónico, desarrolladas con respecto al método integral de organización de elementos de radio basados en tecnología microelectrónica de película delgada.
Debido al hecho de que para el correcto funcionamiento de los dispositivos a bordo se requiere un voltaje constante, la salida del generador alimenta la red del automóvil a través de un nodo electrónico montado en diodos rectificadores de alta potencia.
Este rectificador trifásico, que consta de seis diodos semiconductores, tres de los cuales están conectados al terminal negativo ("masa"), y los otros tres están conectados al terminal positivo del generador, está diseñado para transformar la tensión de CA en CC. Físicamente, una unidad de rectificación consiste en un disipador de calor de metal en forma de herradura con diodos rectificadores colocados en ella.
Este conjunto tiene el aspecto de una construcción de plástico y está diseñado para transmitir voltaje a los anillos deslizantes. Contiene varios elementos dentro de la caja, el principal de los cuales son contactos deslizantes con cepillo accionados por resorte. Vienen en dos modificaciones:
Estructuralmente, la unidad de cepillo a menudo se fabrica en una unidad con un regulador de voltaje.
La eliminación del exceso de calor, que se forma dentro de la caja del generador, es proporcionada por ventiladores montados en su eje del rotor. Los generadores, en los cuales se sacan los cepillos, el regulador de voltaje y la unidad rectificadora, afuera de su cuerpo y protegidos por una carcasa especial, toman aire fresco a través de ranuras de enfriamiento especiales en él.
Impulsor generador de enfriamiento externo. El dispositivo es un diseño clásico, con la colocación de los nodos mencionados anteriormente dentro de la caja del generador, proporciona un flujo de aire fresco desde el lado de los anillos de contacto.
Para aclarar el principio de funcionamiento del alternador automotriz, es necesario presentar los modos de su funcionamiento.
En el momento inicial de arranque del motor, el principal y único consumidor que consume energía eléctrica es el motor de arranque. El generador aún no está involucrado en el proceso de producción de energía, y el suministro de electricidad en este punto solo proporciona la batería. Debido al hecho de que la potencia de la corriente consumida en este circuito es muy alta y puede alcanzar cientos de amperios, es intensivo utilizar la energía eléctrica previamente almacenada.
Después del inicio del proceso de puesta en marcha, el motor pasa al modo de operación y el generador se convierte en un proveedor de energía de pleno derecho. Genera la corriente necesaria para el funcionamiento de diversos equipos eléctricos, conectándolos a la obra. Junto con esta función, el generador carga la batería cuando el motor está en marcha.
Después de que el acumulador lo necesita, la necesidad de un proceso de recarga disminuye, el consumo de corriente cae notablemente y el generador continúa apoyando el funcionamiento de los equipos eléctricos solamente. Como otros consumidores que consumen energía están conectados al trabajo, la potencia del generador en ciertos puntos del tiempo puede no ser suficiente para garantizar la carga total, y luego el acumulador, cuyo funcionamiento en este modo se caracteriza por una rápida pérdida de carga, se incluye en el trabajo general.
Mas motoresLos generadores autónomos a menudo son irremplazables, y una lista completa de sus posibles aplicaciones será muy larga, desde proporcionar electricidad a una fiesta en la playa los fines de semana hasta trabajar de forma permanente en un edificio privado. Una amplia gama de trabajos realizados ha generado un gran número de tipos de generadores autónomos, que difieren constructivamente y en sus características. Lo que tienen en común es el principio de funcionamiento: un motor de combustión interna de un tipo u otro hace girar el eje de un generador eléctrico, transformando la energía mecánica en energía eléctrica.
La división más obvia de grupos de generadores - profesionales y domésticos.
Entonces, en esta clasificación ya hemos encontrado una serie de diferencias constructivas. Considérelos en orden.
Como ya sabéis, motor de gasolina. puede trabajar tanto en un ciclo de empujar-tirar, como en un ciclo de cuatro tiempos. Al mismo tiempo, la baja eficiencia y los recursos limitados hacen que los motores de dos tiempos no sean la mejor opción para conducir un generador eléctrico, aunque tienen un diseño más simple y, por lo tanto, más baratos y más fáciles.
El motor de cuatro tiempos, aunque mas duro y mas caroconsume significativamente menos combustible y capaz de trabajar mucho mas. Por lo tanto, los generadores con una potencia de hasta 10 kVA, como norma, están equipados con motores de este tipo.
- se trata principalmente de unidades de un solo cilindro con enfriamiento por aire forzado, la preparación de una mezcla combustible se realiza con un carburador. Para iniciarlos, se usa un cable de arranque o el arranque eléctrico se incluye adicionalmente en el diseño (entonces, además de la batería, tales generadores tienen una salida de 12 V: se carga una batería de este circuito y los consumidores con energía de bajo voltaje pueden conectarse a él). Los motores más comunes con un revestimiento de hierro fundido y una válvula con una válvula en la parte superior de la válvula, como regla general, estos son los motores Honda GX y sus copias en chino.
Motores para generadores de gas para el hogar. no destinado para uso continuo. Superar el tiempo de funcionamiento especificado en el manual de instrucciones (por regla general, no más de 5 a 7 horas) reducirá la vida útil del motor.
Sin embargo, incluso los motores de gasolina más avanzados tener recursos limitados: Con el debido cuidado, trabajarán 3-4 mil motochas. ¿Es mucho o poco? Con el uso ocasional en la carretera, por ejemplo, para conectar herramientas eléctricas, este es un recurso bastante largo, pero el suministro constante de una casa privada desde un generador de gas significa que cada año se clasifica su motor.
Significativamente el diesel tiene un recurso mayor. Las unidades de potencia, además, son más rentables con operaciones a largo plazo debido a una mayor eficiencia. Por esta razón, todos los grupos electrógenos potentes, tanto portátiles como estacionarios, utilizan motores diesel.
Para tales unidades, una serie de desventajas de los motores diésel en comparación con los motores de gasolina (alto costo, mayor peso y ruido) no son fundamentales, existe un cierto inconveniente solo cuando se encienden los motores diésel en climas fríos.
Al operar es necesario tener en cuenta que el trabajo prolongado en ralentí sin carga es perjudicial para ellos: se interrumpe la combustión completa del combustible, lo que conduce a una mayor formación de hollín, obstruyendo el escape y diluyendo el aceite del motor con combustible diesel que se filtra a través de los anillos del pistón. Por lo tanto, la lista de trabajos de mantenimiento para las plantas de energía diesel incluye necesariamente la producción periódica a plena capacidad.
Además, hay generadores funcionando. Estructuralmente, no son diferentes de la gasolina., excepto el sistema de alimentación: en lugar de un carburador, están equipados con una caja de engranajes para regular la presión del gas y una boquilla calibrada que suministra gas al colector de admisión. Al mismo tiempo, tales generadores como fuente de combustible pueden usar no solo un cilindro con gas licuado, sino también una red de gas; en este caso, el costo del combustible se vuelve mínimo. La desventaja de tales generadores es la baja movilidad (el cilindro de gas es más grande y más pesado que el tanque de gas, que, además, puede ser reabastecido de combustible en el lugar), así como un mayor riesgo de incendio, especialmente durante la operación de analfabetos. Sin embargo, como fuente en una casa conectada a la red de gas, esta es una buena opción: no hay que preocuparse por mantener el nivel y la calidad del combustible en el tanque de gas, y el recurso del motor cuando se trabaja con gasolina es mayor que cuando se trabaja con gasolina.
Este es el sitio principal del generador de gas, que determina sus características y alcance. Su principio de funcionamiento es excitar una corriente en un devanado de estator fijo por un campo magnético alterno creado por un devanado giratorio (rotor) en generadores de tipo síncrono o un imán permanente. El número de devanados del estator determina el número de fases en la salida:
La potencia del generador está estrechamente relacionada con el número de fases y su construcción general:
Además del devanado de alto voltaje, muchos generadores están equipados con uno adicional que alimenta a los consumidores a través de un rectificador diseñado para 12 V CC: transporte seguro, compresores para automóviles, etc.
El tipo de excitación del generador depende de su potencia y alcance. Los generadores asíncronos son mucho más fáciles y más baratos. síncrono debido a la ausencia del devanado de excitación y la unidad de cepillo, y su recurso es mayor. Por otro lado, los generadores síncronos cambiando la corriente del devanado le permiten regular de manera fácil y precisa el voltaje de salida, y también funcionan mucho mejor con cambios bruscos de carga, especialmente con una alta inductancia, por ejemplo, al conectar un potente motor eléctrico, el generador asíncrono tendrá una mayor caída de voltaje. Por esta razón, los generadores de gasolina, fabricados por un esquema asíncrono, a menudo se suministran con un sistema especial de inicio de amplificación, que aumenta brevemente la potencia suministrada por el generador.
El principio de funcionamiento del generador asíncrono se muestra en el video.
Hay un parámetro más importante de la corriente alterna, que no debe olvidarse: esta es su frecuencia. Y si para muchos consumidores como las bombillas incandescentes no importa mucho, entonces para las unidades de alimentación de los dispositivos electrónicos, la desviación de frecuencia de la tensión de alimentación de la nominal está cargada no solo con una interrupción de su trabajo, sino también con daños.
La frecuencia de la corriente generada por el generador está determinada por dos parámetros: la velocidad del rotor y el número de polos en él. Por lo tanto, un rotor de dos polos para crear una corriente con una frecuencia de 50 Hz debe girar con una frecuencia de 3000 rpm, y un de cuatro polos: 1500 rpm. El mantenimiento de la velocidad establecida es proporcionado por un regulador mecánico que controla la válvula de aceleración del carburador en los generadores de gas o una bomba de combustible de alta presión, en los diesel. Dicho mecanismo es simple y bastante efectivo con una carga constante, mientras que con un cambio brusco en el consumo de corriente, la frecuencia cambia durante un corto período de tiempo. Además, la necesidad de mantener una frecuencia constante obliga al motor del generador a funcionar constantemente a la misma velocidad de potencia máxima, aunque con un bajo consumo de energía, el motor podría proporcionar potencia y a velocidades más bajas, por lo tanto una disminución en la vida útil del motor y un mayor consumo de combustible.
Estas deficiencias se evitaron con la aparición en el amplio acceso de la electrónica de conmutación potente, que permitió crear. El principio de funcionamiento del inversor de potencia es simple: la corriente alterna desarrollada por el generador se rectifica, después de lo cual la unidad electrónica la convierte nuevamente en una frecuencia alterna, pero ya estrictamente especificada. Esto hace que la frecuencia del voltaje de salida sea completamente independiente de la frecuencia de rotación del rotor del generador y, por lo tanto, permite que el motor cambie las rpm dependiendo de la carga, ahorrando recursos y combustible.
Los inversores baratos generalmente pueden producir tensión, lejos de la onda sinusoidal ideal. Conectando una poderosa carga inductiva a tal inversor llevar a sobrecalentamiento y posibles daños. inversor de potencia en cascada!
Los generadores inversores también tienen ciertas desventajas: debido a la presencia de una unidad electrónica, son más costosos que los generadores de gas convencionales y, en teoría, también son menos confiables. Además, las capacidades de la electrónica de potencia no son ilimitadas, y la potencia máxima de los generadores inversores ahora no excede los 7 kVA.
El video muestra el dispositivo del generador de gas en el ejemplo del modelo Bison.
Al elegir un generador, necesita comenzar con determinar la potencia requerida. Esta pregunta no es tan simple como parece, ya que los consumidores en circuitos de CA tienen resistencia activa (óhmica) y reactiva (capacitiva e inductiva), y con frecuencia tienen un consumo de energía nominal mucho más alto antes de alcanzar el modo de operación.
El ejemplo más simple: necesitamos un generador portátil, desde el cual alimentamos un martillo rotativo de 800 vatios. Su motor eléctrico tiene un importante componente inductivo de resistencia, que en el cálculo del consumo de energía se describe mediante el llamado factor de potencia, indicado por cosφ. Si para una carga que no tiene una reactancia, es igual a la unidad, entonces al aumentar la capacitancia o la inductancia de la carga aumenta. Además, no debemos olvidar que el generador en sí tiene una inductancia significativa.
Debido a la resistencia inductiva de los devanados del generador, su potencia no se indica en vatios, sino en voltios-amperios a un factor de potencia dado: por ejemplo, un generador de gas de 5 kVA con su propio cosφ = 0,8 tiene una potencia máxima de 4 kW.
Por lo tanto, si es necesario, para alimentar un motor eléctrico de 800 vatios con su propio cosφ = 0.5, necesitaremos un generador capaz de entregar continuamente 1600 vatios de potencia, es decir, su potencia máxima, indicada en las características, debe ser 1.5-2 veces más grande. Teniendo en cuenta las pérdidas en el generador, nuestro perforador tendrá que comprar un generador de gas para 4 kVA.
Al mismo tiempo, si necesitamos alimentar la iluminación y el calentador eléctrico desde el mismo generador (consumidores que no tienen reactancia), su potencia total puede ser el doble de grande con la misma carga en el generador mismo.
A continuación, determinamos el tiempo del generador. Como ya se mencionó, para una operación a largo plazo, es preferible una unidad de energía diésel; por lo tanto, considerando una unidad para el suministro constante de energía a un edificio (casa privada o taller pequeño), vale la pena considerar esta opción, especialmente considerando el cálculo descrito anteriormente de la potencia del generador requerida: la unidad de gasolina será demasiado voraz. Dado que será imposible ejercer el control permanente sobre un generador de larga duración, debe estar equipado con un dispositivo de seguridad para silenciar el motor cuando el nivel de aceite del motor o la presión disminuyen.
En algunos casos (la necesidad de transporte frecuente, especialmente manual), una masa más pequeña del generador de gas puede ser un factor más importante que la rentabilidad del diesel. Además, una unidad de gasolina es una opción preferible para operaciones a corto plazo; en este caso, la rentabilidad y los recursos juegan un papel mucho más pequeño que el precio de la instalación en sí.
Para el suministro de energía de emergencia en el hogar, vale la pena considerar la opción de conectar a la red de gas un generador diseñado para el uso de gas natural.
El generador portátil debe colocarse sobre una superficie plana y seca, y en caso de trabajo en espacios abiertos, debe estar protegido de la precipitación. Dado que los motores de un solo cilindro utilizados en los generadores de gasolina se caracterizan por un alto nivel de vibraciones, no deben colocarse objetos extraños, especialmente tanques con combustible, sobre el generador para evitar que se caigan.
Antes de empezar es necesario asegurarse. suficiente aceite de motor y, si es necesario, rellénelo, después de lo cual podrá arrancar el motor del generador.
Es posible conectar la carga al generador solo después de que se haya arrancado el motor. No encienda el generador si los aparatos eléctricos están conectados a él.
Para arrancar el motor de gasolina es un amortiguador especial, en la posición cerrada, que enriquece la mezcla de combustible. Cuando enciende el motor por primera vez, especialmente en climas fríos, es necesario cerrarlo más, cuanto más baja sea la temperatura del aire y, a medida que el motor se calienta, ábralo suavemente. El motor calentado debe arrancar sin cubrir la válvula; de lo contrario, debe prestar atención al ajuste del carburador. Dependiendo del diseño del motor, el arranque se realiza con un arrancador de cable (sáquelo suavemente hasta que sienta resistencia, luego aumente considerablemente la fuerza) o eléctricamente (mantenga presionado el botón de arranque para comenzar).
El arranque de un motor diésel difiere solo en el hecho de que no es necesario utilizar un amortiguador de aire, sino que debe abrir el descompresor, un dispositivo que reduce la presión en la cámara de combustión para facilitar el arranque del cigüeñal durante el arranque. Además, el arranque del motor diesel puede ser muy difícil para el sistema de aire y combustible (el primer arranque del nuevo generador o si el tanque estaba completamente seco antes). En este caso, tendrá que bombear el sistema de combustible (el orden de bombeo es diferente para diferentes motores y se describe en el manual de instrucciones).
Al dejar que el generador funcione durante algún tiempo (en la estación cálida, el motor de gasolina se calienta lo suficientemente rápido, no más de un minuto), puede conectar la carga, asegurándose de que los indicadores de estado o el indicador de voltaje del generador indiquen su rendimiento completo.
Mantenimiento oportuno del grupo electrógeno. afecta notablemente su recurso.. La atención más frecuente requiere el motor, como su nodo más complejo. Según la frecuencia especificada por el fabricante, indicada en las horas de trabajo, es necesario reemplazar y mantener el filtro de aire. En los potentes generadores equipados con motores más complejos, los filtros de aceite y combustible también cambian. Los motores de gasolina (gas - mucho menos) requieren el reemplazo de las bujías.
Si el generador se usa esporádicamente, no debe mantenerlo lleno. La oxidación y la descomposición con el tiempo pueden provocar la obstrucción de los depósitos del carburador en los benogeneradores y la pérdida de parafina en los motores diesel, lo que puede bloquear completamente el flujo de combustible. Además, el combustible viejo hará que el arranque sea difícil.
El generador en sí es prácticamente el nodo eterno, solo de vez en cuando es necesario limpiar el conjunto de cepillo del generador síncrono del polvo y cambiar los propios cepillos y, a veces, los cojinetes del rotor.
"¿Y por qué es realmente necesario?" Muchos lectores lo preguntarán razonablemente. Resulta que la mayoría de esta unidad es simplemente necesaria, y las razones de cada cliente son las propias.
Residentes de la ciudad mimados por la comodidad, una vez que vieron a un amigo en un picnic generador, ya no imagino unas vacaciones en el país sin este "milagro".
Para otros, la estación es a veces la única fuente de alimentación debido a problemas con una red centralizada o incluso debido a su ausencia.
Equipos de reparación, servicios de emergencia, propietarios de casas de campo, tiendas y estaciones de servicio. Esta no es una lista completa de los clientes de las empresas que venden generadores.
Así que resulta que personas muy diferentes, con propósitos completamente diferentes, tarde o temprano deciden comprar su propio "enchufe eléctrico" autónomo. Esta es la forma de percibir una central eléctrica de gasolina (diesel) moderna, compacta, económica y silenciosa.
Al elegir un generador, por regla general, se guían por las preferencias personales. Otorgue movilidad y peso liviano a alguien, el otro necesita la posibilidad de automatización y trabajo continuo durante mucho tiempo, mientras que otros quieren ambos a la vez, y eso es barato. Pero en cualquier caso, es necesario resolver el problema de seleccionar la unidad de la capacidad adecuada. Para empezar, tratemos de averiguar qué es: ¿“la potencia de la corriente eléctrica”?
Tomemos, por ejemplo, un calentador de 2 kilovatios, una aspiradora de 1 kilovatio y un congelador de 300 vatios. ¿Qué une esas cargas tan diferentes? Resulta que para “encender” cada uno de ellos, es necesario generador electrico Capacidad de al menos 3 kVA.A.
Hay dos preguntas razonables. Primero: ¿por qué se indica el mismo valor (potencia) en diferentes unidades: kW y kW.A? Y segundo: ¿por qué los consumidores de energía eléctrica (tenemos un calentador, una aspiradora y un congelador) no pueden "cortarse con el mismo cepillo"?
Se sabe de un curso de física escolar que la potencia es igual al producto del voltaje y la corriente. Por lo tanto, es lógico que se mida en voltios-amperios, o VA. Esto está lleno o, como también se le llama, poder aparente. Este último se divide en dos componentes.
Activo (útil) se gasta directamente en el desempeño del trabajo típico de este dispositivo. Esta parte "visible" se mide en vatios o vatios. Reactivo, medido en voltio-amperio reactivo (var), se gasta en la creación de campos magnéticos en bobinas y campos eléctricos en capacitores.
Después de la interacción con las cargas de naturaleza reactiva, los sinusoides de la corriente y el voltaje cambian entre sí en un cierto ángulo Phi. Cuanto más cerca esté de 0 (cos Phi -\u003e 1), mayor será la potencia útil, ya que en un momento determinado se multiplican los voltajes máximos y los amperios. Los dispositivos con cos Phi menores de 0.7 tienen prohibido conectarse a la red por reglas.
Ahora responde la segunda pregunta. Comencemos con una aspiradora: por qué no se puede implementar completamente en relación con ella potencia del generador?
La resistencia eléctrica del aspirador tiene un componente reactivo y una naturaleza inductiva. El principal "culpable" de esto es el motor eléctrico con sus devanados, que agregan a la diferencia de fase del generador (alternador) de la central eléctrica su propia diferencia de fase del mismo signo (dirección). Como resultado, tenemos que aplicar otro, el factor de corrección, el factor de potencia, que ahora caracteriza al consumidor de energía.
Generador electrico, o alternadorComo suele llamar a los especialistas, convierte la energía mecánica de rotación del eje del motor en energía electromagnética de corriente alterna. Dependiendo de su tipo y diseño, la planta de energía es adecuada para resolver varias tareas.
Para excitar el EMF (fuerza electromotriz) en los devanados del estator (parte estacionaria del generador), necesita crear un campo magnético alterno. Esto se logra girando el rotor magnetizado (su otro nombre es ancla). Para la magnetización se utilizan diferentes técnicas.
Por lo tanto, en un generador síncrono anclado hay bobinados a los que se aplica la corriente eléctrica. Al cambiar su valor, es posible influir en el campo magnético y, en consecuencia, el voltaje en la salida de los devanados del estator. La función del regulador se desempeña perfectamente en el circuito eléctrico más simple con retroalimentación de corriente y voltaje. Debido a esto, la capacidad de un alternador síncrono para "tragar" las sobrecargas transitorias es muy alta y está limitada solo por la resistencia óhmica (activa) de sus devanados.
Sin embargo, este esquema tiene inconvenientes. En primer lugar, la corriente debe suministrarse al rotor giratorio, para el cual se utiliza tradicionalmente el conjunto de cepillo. Trabajando con corrientes bastante grandes (especialmente durante sobrecargas), los cepillos se sobrecalientan y se “queman” parcialmente. Esto conduce a un mal ajuste en el colector, a una mayor resistencia óhmica y al sobrecalentamiento adicional del nodo. Además, el contacto en movimiento chispea inevitablemente, y por lo tanto se convierte en una fuente de interferencia.
Para evitar el desgaste prematuro, se recomienda de vez en cuando monitorear el estado de la unidad del cepillo y, si es necesario, limpiar o cambiar los cepillos. Por cierto, después de reemplazarlos, es recomendable darles tiempo para que "trabajen en" el colector, y luego solo carguen la estación "en su totalidad".
Muchos de los más modernos. generadores síncronos Equipado con sistemas de excitación de corriente sin escobillas en las bobinas del rotor (también llamado brashless). Están privados de estas deficiencias, y por lo tanto son preferibles.
Generalmente no tiene devanados en el rotor. Para excitar el EMF en su circuito de salida utilizando la magnetización residual de la armadura. Estructuralmente tal alternador Mucho más sencillo, más fiable y más duradero. Además, como los bobinados del rotor no necesitan enfriarse (simplemente no existen), la carcasa del generador asíncrono puede cerrarse y, por lo tanto, eliminar virtualmente la entrada de polvo y humedad.
Desafortunadamente, asíncrono tampoco está libre de inconvenientes. La estabilidad de la tensión de salida suele ser peor que la de los síncronos. Sí, y la capacidad de iniciar la sobrecarga deja mucho que desear: cuando se alcanza un cierto valor de corriente crítica en los devanados del estator, el rotor simplemente se desmagnetiza. Sin embargo, es fácil magnetizarlo: basta con aplicar el voltaje especificado en la instrucción a ciertas entradas.
Estos "problemas asíncronos" se resuelven parcialmente al equipar la estación con un regulador de voltaje y un amplificador de arranque. Sin embargo, todas estas "campanas y silbidos" privan a la unidad de su principal ventaja: la simplicidad.
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De hecho, ¿por qué necesitamos tres fases incomprensibles, cuando uno no puede resolverlo? Pero el hecho es que sin ellos, en ninguna parte. Para comenzar, el diagrama de cableado trifásico le permite transferir la energía de tres fuentes monofásicas en solo tres cables (en el caso de un esquema monofásico, deberá asignar dos alambres a cada una de esas fuentes).
Como resultado, a igual potencia de salida, el alternador trifásico es más pequeño, más liviano y tiene mayor eficiencia. Además, es más versátil: la salida proporciona 220 voltios domésticos e industriales 380. Pero tenga en cuenta que un alternador trifásico puede funcionar completamente en una carga monofásica solo cuando está correctamente conectado.
Cualquiera, incluso la mas bella alternador no emitirá vatios de potencia si el motor no lo hace girar. ¿Qué son y en qué se diferencian?
Motores de gasolina
Generalmente en centrales eléctricas de gasolina Se utilizan carburadores de baja y media potencia o, como se les suele llamar, motores de gasolina (el término muy correcto es "motor de combustión interna con formación de mezcla externa").
Como su nombre lo indica, el combustible para ellos es la gasolina. Al quemar, le da una parte de su energía al pistón, haciendo un trabajo útil, y todo lo que queda se gasta en calentar la atmósfera y las piezas del motor. Por supuesto, cuantos más joules entren en un negocio útil, mejor.
Mejora de la eficiencia: un problema técnico complejo, para el que recurren a diferentes técnicas.
Fue posible lograr un salto cualitativo en la lucha por reducir el consumo de combustible durante la transición a la disposición del motor de la válvula superior. Uno de estos esquemas con un árbol de levas en el cárter y la unidad de varilla de bombeo ha sido el más extendido en los últimos años y se denomina OHV. Su introducción ha permitido reducir el área de superficie de la cámara de combustión, y así reducir el calentamiento de las piezas del motor. Además, fue posible aumentar la relación de compresión (de 5 a 6 a 7 a 9 unidades) utilizando gasolina de grado antiguo, lo que incrementó aún más la eficiencia.
Desafortunadamente, un aumento adicional en la eficiencia de un motor de gasolina debido a un aumento en la relación de compresión es improcedente - esto requerirá un aumento significativo en el índice de octano del combustible (es decir, su costo). De lo contrario, la mezcla combustible, detonando, se quemará antes de tiempo, empujando el pistón contra su movimiento.
Para el siguiente paso cualitativo, es necesario mejorar drásticamente el proceso de mezcla, es decir, abandonar el carburador en favor de los sistemas de inyección controlados electrónicamente. Y el precio de los más sencillos se acerca al costo de un motor económico, junto con su carburador.
Motores diesel
Centrales diesel Tienen un bajo consumo de combustible inalcanzable para un motor de gasolina. Su relación de compresión está limitada principalmente por la resistencia y la resistencia al calor de partes de los grupos de pistones y manivelas. Para un funcionamiento normal en condiciones difíciles, los motores diesel deben ser muy fuertes, es decir, pesados. Como resultado, a altas velocidades del eje, se desgastan más rápido que las piezas del motor del carburador más liviano. Lo anterior de ninguna manera significa que el motor diesel es menos duradero (aquí es el momento de recordar el alto margen de seguridad), pero solo explica la razón por la cual "prefiere" la velocidad reducida.
Este motor tiene dos serias desventajas: alto costo y masa relativamente grande. La complejidad y el costo de las reparaciones no se tomarán en cuenta, ya que están compensados por su confiabilidad y durabilidad.
Resuma brevemente el problema de elegir el tipo de central eléctrica, puede:
- Cualquier diésel es más económico que un motor de gasolina y, en el momento de su "desaparición", generalmente logra recuperar la diferencia de precio.
- El diesel de "movimiento lento" (1500 rpm) excede el motor de gasolina aproximadamente cuatro a cinco veces en términos de su recurso, y dos a tres veces en peso. "Alta velocidad" (3000 rpm) en ambos parámetros está por delante del motor del carburador aproximadamente una vez y media.
- Si el diseño no proporciona bujías incandescentes (y generalmente solo están en motores muy potentes), es muy difícil arrancar el diesel a temperaturas negativas.
- En el invierno, en un motor diesel es necesario utilizar grados especiales de combustible.
Estructuralmente, los motores de dos tiempos son más simples y, en consecuencia, más baratos, más livianos y más confiables (a veces incluso más duraderos) que los de cuatro tiempos. La otra cara de la medalla es un mayor consumo de combustible y la necesidad de meterse con el aceite (tiene que servirse junto con la gasolina).
Pero cada nube tiene un revestimiento plateado: el engrosamiento del aceite en el frío no impide que el motor frío se desplace, cada giro del cual, por cierto, equivale a dos de cuatro tiempos. Aquellos que trabajan o viven en el Norte lo saben muy bien y prefieren esos motores. Es casi imposible iniciar una táctica cuatro congelada, y no hay tiempo para guardar ...
API - evidencia de que el nivel de propiedades operativas del petróleo se determina de acuerdo con las normas del American Petroleum Institute. La primera letra del índice, seguida de la abreviatura de API, denota una categoría: S - para motores de gasolina, C - para motores diesel.
El segundo es un grupo de calidad. El nivel más bajo - en aceites con la letra "A", un más alto - "B", etc. Si la designación es doble, por ejemplo, API SJ / CF, entonces el lubricante se puede usar como SJ y CF.
AVR - Significa Regulador Automático de Voltaje. Este sistema se instala en alternadores síncronos para estabilizar el voltaje de salida (generalmente se mantiene con una precisión del 5%). Para un ajuste de precisión (preciso), recurra a dispositivos electrónicos adicionales, que, por regla general, se compran por una tarifa.
SAE - significa que el grado de viscosidad del aceite se determina de acuerdo con los estándares de la Society of Automotive Engineers USA. Las clases de invierno se indican como un número con un índice W (de invierno a invierno), por ejemplo, SAE 5W; verano - solo por número, por ejemplo SAE 30; y los universales: una combinación de uno y otro con un guión, por ejemplo, SAE 5W-30. Por cierto, para los motores lubricados por pulverización, la viscosidad es especialmente importante. El aceite demasiado espeso no forma una "neblina de aceite" y, por lo tanto, no entra en los vapores de fricción.
Térmica automática sin fusible. - Diseñado para proteger el generador de sobrecargas. Hoy en día es el dispositivo de protección de alimentación más común.
Generador sin escobillas (brashless) - alternador síncrono, en cuya construcción no hay cepillos. No requiere mantenimiento, es duradero y no causa interferencias de radio en el trabajo. Desplaza de forma intensiva los generadores de diseño tradicional del mercado de equipos pequeños y medianos.
Descompresor - Durante la puesta en marcha manual, abre automáticamente una de las válvulas del motor y facilita así la promoción del eje a las revoluciones requeridas. Casi todos los motores de cuatro tiempos (diésel y gasolina), que tienen un arranque manual, equipan este dispositivo.
Protección diferencial contra fugas de corriente. - El habitual RCD, ahora debería estar en cualquier apartamento. El propósito es aumentar la seguridad de trabajar con el generador. El hecho es que el culpable más actual es la corriente que pasa entre la fase y el suelo. Ejemplo: una persona se para en el marco del generador y toca un cable no aislado. El autómata habitual en esta situación no funciona: la carga es demasiado pequeña, pero la protección diferencial necesariamente abrirá el circuito de alimentación.
Protección del nivel de aceite - Se proporciona en todos los motores modernos. Cuando el nivel cae por debajo del nivel crítico, apaga el motor o lo señala. En los motores con una bomba de aceite, por lo general no es el nivel que se controla, sino la presión del aceite en el circuito de trabajo.
Clase de protección según DIN 40050 - Estándar alemán, según él, el alternador está protegido de influencias externas. Se indica con dos letras (IP) y dos números.
El primer dígito significa:
0 - sin protección;
1 - protección contra objetos extraños mayores de 50 mm;
2 - protección contra el contacto con los dedos y contra la penetración de partículas extrañas sólidas con un diámetro de más de 12 mm;
3 - protección contra objetos extraños y partículas con un diámetro de más de 2,5 mm;
4 - protección contra el contacto con el instrumento, dedos y alambre con un diámetro de más de 1 mm, protección contra la penetración de partículas extrañas sólidas con un diámetro de más de 1 mm;
5 - Protección total contra el contacto con medios auxiliares de cualquier tipo y contra la penetración de polvo.
El segundo número significa:
0 - sin protección;
1 - protección contra la caída vertical de las gotas de agua;
2 - protección contra gotas de agua que caen en un ángulo de 15 grados con respecto a la vertical;
3 - protección contra chorros de agua que caen en un ángulo de hasta 60 grados con respecto a la vertical;
4 - protección contra el polvo de agua que se extiende desde todas las direcciones;
5 - Protección contra chorros de agua que caen desde todos los lados en cualquier ángulo.
Sistemas de eficiencia - el modo económico se activa manual o automáticamente cuando el consumo de energía se reduce a un nivel crítico. Al mismo tiempo, el motor de la estación comienza a trabajar a bajas revoluciones, lo que permite gastar significativamente menos combustible y reducir el nivel de ruido.
Sistema de ganancia de arranque - Se utiliza para mejorar la capacidad de sobrecarga. En el caso de la asincrónica, por regla general, no es posible lograr resultados característicos de síncrono. Por cierto, para este último, el sistema de amplificación de arranque más a menudo es un autómata de seguridad que tiene características especiales.
Lubricacion a presion - contribuye al funcionamiento duradero del motor con poco desgaste y un mantenimiento raro. Dicho sistema, si está presente, filtra el aceite, lo que significa que prolonga la vida útil del lubricante y mejora la estabilidad de sus propiedades. Su uso está justificado para motores caros con alta potencia y congestión de piezas.
Bomba de combustible - en las centrales eléctricas a gasolina, permite colocar el tanque de combustible (o tanques adicionales) por debajo del nivel del carburador, y en los diesel - colocar los tanques mucho más bajos que el motor (por ejemplo, en el piso inferior de un edificio o subterráneo). Deje salir las bombas con accionamiento mecánico (se colocan directamente sobre el motor), eléctrico o neumático (vacío).
Control de la aleta de aire - El amortiguador de aire es necesario para el enriquecimiento artificial de la mezcla de trabajo (este es el nombre de la mezcla de aire y gasolina producida por el carburador). Contribuye a un arranque fácil y seguro del motor, especialmente en condiciones de baja temperatura. Antes de comenzar, la válvula debe estar cerrada, y después de calentar - abrir. Hay dos sistemas simples con una unidad de vacío, y otros más complejos con una unidad de vacío y un sensor de temperatura. (Si la válvula de control es manual, sin automatización, el arranque remoto de la central eléctrica es imposible).
Bujias de incandescencia - Sirve para facilitar el arranque de un motor diésel en condiciones de baja temperatura. Por lo general, se instalan en motores potentes (por un cargo adicional).
¿Cuáles son las características de la operación de un motor diesel? Para evitar la detonación y aumentar la relación de compresión, es mejor agregar combustible al cilindro con aire no por adelantado, pero en el momento de la ignición. Así es como funciona un motor diesel, en el que la compresión es tan grande que la temperatura del aire comprimido es suficiente para que el combustible se encienda espontáneamente. Como resultado, no hay necesidad de un sistema de encendido separado.
Para las boquillas de inyección de combustible use la bomba de inyección (bomba de combustible de alta presión). Su diseño no es complicado, pero requiere un procesamiento y ajuste muy preciso de las piezas. En caso de rotura o desgaste, generalmente no se repara y, a pesar del alto costo (hasta un tercio del costo de todo el motor), se reemplaza por completo. Fijarlo en las condiciones del "campo" es simplemente poco realista, no tendremos en cuenta los casos triviales, como la tuerca desenroscada.
Las fallas típicas del equipo de combustible, que son susceptibles de "tratamiento", son todo tipo de bloqueos de filtro y "congelamientos" de la aguja de tope de la boquilla. No es para decir que es fácil, pero si lo deseas, puedes enfrentarte a ellos por ti mismo.
¿Por qué en el invierno usando un "diesel" especial? A diferencia de la gasolina, el combustible diesel está saturado con varias impurezas, la mayoría de las cuales (en peso) son parafinas. En verano, no se manifiestan de ninguna manera, pero en invierno, a temperaturas negativas, se cristalizan, lo que hace que el líquido sea más viscoso. Si su contenido es grande, el "combustible diesel" se convertirá en una "gelatina" o incluso en un "cuerpo sólido". Y si no es suficiente, los cristales formados obstruirán el filtro fino de combustible, incluso si la viscosidad permanece normal.
Para no quedar atrapado, debe ir a tiempo a las variedades de combustible de invierno o usar aditivos especiales. Si el contenido del tanque ya se parece a un trozo de gelatina, no ayudarán, por supuesto, a buscar un soplete. Es necesario usar tales preparaciones por adelantado (como último recurso, en la etapa de turbidez del combustible).
¿Cuáles son las características de un motor de dos tiempos? Para cada revolución del cigüeñal (en otras palabras, en dos ciclos), cada cilindro de dicho motor tiene tiempo para "digerir" una parte del combustible, mientras que las "cuatro tácticas" necesitan dos vueltas. Consecuencias: menos pérdida de fricción y casi el doble de potencia, ceteris paribus.
Los tactos de escape y succión se combinan con el trabajador y se reemplazan por "purga". Como resultado, el pistón "pierde" parte de la energía, y la mezcla combustible ingresa no solo al cilindro, sino también al tubo de escape. Para "inyección" use el espacio debajo del pistón, cuyo lado opuesto actúa como un pistón compresor.
De ahí la necesidad de suministrar el aceite con el combustible; después de todo, no puede verterlo en el cárter. Una excepción son los motores con un sistema de lubricación de tipo cerrado, pero generalmente no se utilizan en equipos pequeños.
¿Por qué los generadores se llaman "síncronos" y "asíncronos"? Como se sabe, un motor eléctrico es una máquina reversible, es decir, es capaz de no solo consumir, sino también generar electricidad. Entonces, el motor eléctrico y el generador eléctrico son prácticamente lo mismo (pequeñas diferencias solo en el diseño). Por cierto, los alternadores obtuvieron su nombre de los motores.
Considere tres inductores dispuestos en un círculo. Se suministra una corriente alterna a cada una de ellas, cuyas fases se desplazan entre sí 120 grados (este es exactamente el ángulo entre dos bobinas adyacentes). La suma de sus campos magnéticos forma un vector de longitud constante, que gira a una frecuencia igual a la frecuencia de la corriente alterna que fluye a través de los devanados.
Si un rotor cilíndrico (un anclaje) hecho de un material conductor se coloca en dicho estator, comenzará a girar, siguiendo el vector de magnetización. Cuanto mayor sea la diferencia en la frecuencia de su rotación y el campo total de las bobinas, mayor será el par que actúa sobre ella. La naturaleza de dicho trabajo es asíncrona (la velocidad de rotación del rotor no es sincrónica con la frecuencia de cambio del campo del estator). Este es un esquema de operación de motor eléctrico trifásico (fue posible considerar uno monofásico, pero la situación es menos clara allí).
Para que un motor de este tipo se convierta en un alternador (alternador), su rotor no solo debe ser un conductor, sino también un imán (es decir, debe tener magnetización). Por supuesto, funciona de manera síncrona, es decir, la frecuencia de la corriente generada es exactamente igual a la velocidad del rotor, pero por analogía con el motor se llama asíncrono.
El motor síncrono está dispuesto de forma diferente. El rotor en este caso no es un conductor, sino un electroimán. Si se aplica una corriente a los devanados de la armadura, entonces comenzará a moverse y girará hasta que la dirección de su momento magnético coincida con la dirección del momento magnético del estator. Para que el rotor continúe girando, es necesario cambiar la dirección de la corriente en los devanados. Y así, cada media vuelta. Resulta que la frecuencia de cambio del campo magnético alterno coincide exactamente con la velocidad del rotor. De ahí el nombre - motor síncrono. Para transformar un motor de este tipo en un alternador, su diseño se modifica ligeramente, pero el principio de funcionamiento sigue siendo el mismo.
¿Qué marcas de alternadores son las más populares? Principales fabricantes de alternadores: Generac (Inglaterra), Leroy Somer (Francia), Mecc Alte (Italia), Metallwarenfabrik Gemmingen (Alemania), Sawafuji (Japón), Sincro (Italia), Soga (Italia), Stanford (Inglaterra), Yamaha (Japón) ) y otros.
La marca más común de motores. Los motores de gasolina son fabricados por Briggs & Stratton (EE. UU.), Honda (Japón), Kubota (Japón), Lombardini (Italia), Mitsubishi (Japón), Robin (Japón), Suzuki (Japón), Tecumseh (Italia), Yamaha (Japón), etc. Encontrar un generador con un motor de gasolina doméstico es casi imposible.
Los motores diesel producen Acme (Italia), Hatz (Alemania), Honda (Japón), Iveco (Italia), Kubota (Japón), Lombardini (Italia), Robin (Japón), Yamaha (Japón), Yanmar (Japón), etc. Los motores diésel domésticos se fabrican en Vyatka, Tula, Chelyabinsk, Vladimir, Rybinsk y Yaroslavl, pero se instalan, por regla general, en potentes centrales eléctricas.
