диапазон регулирования ДВС-генератора

диапазон регулирования ДВС-генератора

Hello.

Рассмотрим некоторые особенности работы классических генераторов в автономном режиме (то есть как правило с не полной нагрузкой).

Вообще, ДВС по сравнению с турбиной (не смотря на все его недостатки — собсно это и основная причина применения ДВС) хорош тем, что может довольно легко регулироваться в широких пределах, прежде всего за счет изменения оборотов двигателя.
(второй вариант регулирования за счет состава и заслонки не очень хорош тк изменяет режим горения и снижает КПД)

Но особенность 50 Гц ДВС-генераторов такова, что ради поддержания частоты сети регулировать его по оборотам нельзя!
То есть, остается только очень небольшое регулирование по моменту за счет заслонки, что кстати еще и нарушает режим горения, повышает токсичность выхлопа и тд и тп, ну и приводит к нестабильной работе…

Особенность работы в режиме автономки такова, что мощность генератора приходиться выбирать по самой большой нагрузке, но такая полная нагрузка бывает редко, чаще всего генератор работает в режиме сильного недогруза… При этом из-за проблем
с регулированием он работает практически почти с тем же расходом топлива, что и при полной нагрузке!
(обычно регулировать заслонкой удается не более чем в 2–3 раза, дальше работа становиться уже не стабильной, тогда как по оборотам обычно диапазон регулирования раз в 6 и более, и при этом возможен фактически не изменяя параметров смеси и горения)

Таким образом, даже на холостом ходу, в режиме автономки
генератор потребляет почти столько-же топлива, сколько и при полной нагрузке!

Vladimir
PS турбина регулируется еще хуже, но в микротурбинных установках (и тойота prius кстати тоже) пошли другим путем — там режим работы самого двигателя не меняют, а излишки энергии отправляют в (очень дорогой) инвертор и аккумуляторы…
Но проблема этого метода в том, что инвертор и аккумы должны быть рассчитаны на полную мощность! Например, обычный автомобильный аккумулятор в норме рассчитан на 10 час цикл заряда и запасает около 0.5 квт-ч энергии. То есть, в норме он может принять всего около 50 Вт мощности…
То есть, например, если у вас скажем 4 кВт мотор-генератор,
то на 4 кВт потребовалась бы батарея из 80 таких аккумуляторов!
Учитывая что ресурс их не более нескольких лет (из-за коррозии — то есть даже если он не используется вообще то через несколько лет его все равно придеться менять), то такая схема получается не очень-то рентабельной, а гонять ДВС-генератор в холостую приводит к большому перерасходу топлива…

620
Автор:
Комментарии (13)
  • 18 апреля 2009 в 18:31 • #
    M M

    Насколько помнится, паровые установки с этой стороны имеют преимущества: увеличилась нагрузка - увеличиваем давление рабочего тела (при тех же оборотах). Практически, регулировки осуществляются механическим путем без дорогой электроники. Но и КПД паровых установок несколько ниже чем современных дизельных установок. Хотя увеличив температуру р.т. или перейдя к нескольким циклам (высок. темп. цикл с р.т. например калий, средний цикл - вода и низкотемп. цикл - фреон можно добиться увеличений кпд... но вот от простоты мы уйдем.
    Возможно,- ошибаюсь..

  • 4 мая 2009 в 05:22 • #
    Илья Schumacher

    Поэтому, мощную локальную станцию набирают из нескольких модульных станций, включающихся по мере роста нагрузки.

  • 16 июня 2009 в 06:10 • #
    Виктор Закомолдин

    Есть еще одна тепловая машина, работающая по циклу Брайтона с внешним источником тепла. Ее преимущество в том, что регулирование мощности от нуля до максимума, можно оперативно осуществлять изменением температуры рабочего тела, КПД машины при этом остается неизменным.

  • 16 июня 2009 в 06:33 • #
    Виктор Закомолдин

    Есть еще одна возможность регулирования мощности в ДВС - отключение цилиндров, правда его можно осуществить тольго для инжекторных систем впрыска бензиновых двигателей или для дизелей с раздельными насос-форсунками.

  • 26 июня 2009 в 09:02 • #
    Юрий Миронов

    При прменении в электроагрегатах вентильно-реактивных генераторов пределы регулирования частоты вращения ДВС значительно расширяются без изменения качества выходной электроэнергии. - при снижении потребляемой мощности можно снижать частоту вращения ДВС, что приводит к значительно большей экономии топлива.

  • 26 июня 2009 в 09:26 • #
    Vladimir Teplouhov

    А как быть с частотой выходной сети? :)

    Когда в схеме используется инвертор проблем нет,
    однако большинство генераторов привязаны к 50 Гц
    и регулируются еще хуже тех ДВС что на транспорте...

  • 26 июня 2009 в 09:42 • #
    Юрий Миронов

    Мы запускаем в производство именно вентильно-реактивные генераторы, в состав которых входит выходной инвертор. Генератор имеет "мозги", с помощью которых он способен управлять приводным двигателем, естественно, если его дополнить электромеханическим управлением подачи топлива (в принципе любой линейный микродвигатель).
    В настоящее время поектируем источник бесперебойного питания для обязательных электропотребителей загородного коттеджа (системы управления отоплением, системы сигнализации и видеонаблюдения, системы связи и т.д.) на базе электроагрегата мощностью 1,5-2 кВт (можно больше), в состав котрого входит буфер (аккум). Все важные потребители коттеджа подключены от сети через электронный блок электроагрегата, который контролирует состояние сети, при снижении напряжения в сети ниже допустимого предела или исчезновении, блок переводит питание потребителей от аккумуляторов, параллельно запускает электроагрегат и после регламентного времени переводит питание потребителей от электроагрегата. Время питания зависит лишь от объема топливного бака.

  • 26 июня 2009 в 10:01 • #
    Vladimir Teplouhov

    Это может быть интересно для кое-каких проектов...
    Можно информацию подробнее на мыло?

    А что там за сам генератор? В принципе на малые мощности
    инвертор не проблема, а вот в больших генераторах
    уже дороговато получается...

  • 26 июня 2009 в 10:13 • #
    Юрий Миронов

    Мы специализируемся на электроагрегатах небольшой мощности (до 10 кВт). Подробностей пока нет, спроектировали, изготовили и испытали вентильно-реактивный генератор мощностью 1,5 кВт 28,5 В, сейчас проектируется центральный электронный блок.
    По генераторам материал можете посмотреть на сайте нашего партнера: http://www.kaskod.ru/ru/motorsrm/preface.php

  • 26 июня 2009 в 10:37 • #
    Vladimir Teplouhov

    Шаговик т.н. "реактивного" типа(это когда статор работает как электромагниты, просто притягивающие зубчики на роторе как электромагнит притягивает обычную железку) +
    электронный коммутатор как в бесщеточных движках BLDC? :)

    Когда-то я в порядке извращения(люблю знаете ли поизвращаться :) ) ради прикола заставил работать ШД-4 (это такой древний шаговик "реактивного" типа, на 4 кг весу :) ) как генератор(кстати там прикольная квадратичная зависимость момента от тока), но какой прикол применения этого в новых разработках не совсем понимаю...
    (на безрыбьи когда-то и асинхронник использовал в координатном приводе - просто нужных движков не было возможности быстро достать, но при серийном изделии проще сразу заказать движки такие, какие нужны)

    У них обычно скорость вращения не очень высокая - ограничена плохими свойствами железа статора на высоких частотах, так что мощности там кот наплакал, если склероз не изменяет, то из 4 кг движка удавалось выжимать с трудом всего менее 100 вт вроде... К тому-же ему надо формировать "возбуждение" - подмагничивание током, чтобы загнать его в режим генератора, при этом схемотехника такого источника тока, держащего ток не смотря на наличие выходной ЭДС генератора на выходе, не такая уж и дешевая...

    Единственный плюс вижу в том, что у него есть эффект электрической редукции, в смысле что момент можно получить довольно высокий, но скорости ограничиваются железом... (я бы использовал постоянные высококоэрц. магниты и обмотки без магнитопровода вообще - у них этих проблем с железом нет вообще по причине его отсутствия :) )

    Кстати, в небольших самоделках можно и автомобильный генератор легко форсировать - он спроектирован чтобы держать 12 вольт при мин оборотах, дак вот, если ему х-нуть полное возбуждение на больших оборотах, то можно снять в несколько раз больше мощности при том-же токовом режиме за счет роста напряжения в разы... Правда там тоже железо ограничивает, но все-же там частоты не такие большие как в шаговиках с большим числом зубов на роторе...

  • 26 июня 2009 в 10:58 • #
    Юрий Миронов

    Шаговый двигатель - это частный вариант вентильно-реактивной машины. Все Ваши рассуждения не имеют никакого отношения к SRM-технологиям. Даже на плохом отечественном железе мы легко получаем 30 000 об/мин, можно выше. Активное железо в этих машинах минимизировано. Электронный блок управления вентильно-реактивным приводом дешевле частотных преобразователей для асинхронников (кстати, этот блок может управлять и асинхронником).
    SRM- технологии бурно развиваются ведущими электрофирмами мира. Так что тут Вы малость отстали.
    В отношении электродвигателя без активного железа (только обмотка и магниты) покажут результаты испытания макета, изготовление которого заканчивается.

  • 26 июня 2009 в 17:46 • #
    Vladimir Teplouhov

    Ну, циплят по осени.. ну то есть по ТТХ считают :)

    Раскрутить можно хоть до предела прочности по цетробежной силе, это не проблема. Проблема какой при этом будет КПД и нагрев железа, а особенно его Bmax и тангенс дельта...

    Из 1 кг автомобильного генератора можно в принципе до 2.5 кВт отжать... А у вас скоко будет весить? :)

  • 27 июня 2009 в 10:40 • #
    Юрий Миронов

    Полные ТТХ мы не снимали, так как пока заморозили эту программу - нет заказчиков, которые готовы заказать разработку.
    Для себя сделали двигатель мощностью 1 кВт при 30000 об/мин, вес около 3 кг, КПД не проверяли ( у нас не на чем).
    Двигатель сделан по схеме 6х4. При такой частет коммутации магнитная проицаемость большая не нужна. Для повышения КПД можно использовать более тонкий лист или спеченые порошковые ротор и статор.
    О возможностях этой технологии можно судить по следующему примеру: всем известная углошлифовальная машинка (болгарка) даже при мощности стандартного двигателя 2 кВт может быть достаточно легко остановленна, при замене обычного двигателя на наш вентильно-реактивный мошностью 1,5 кВт остановить ее невозможно, ставили алмазный диск и резали дерево, причем я наваливался на нее почти всем своим весом (90 кг), при этом горело под диском дерево, но болгарка лишь незначительно сбрасывала обороты.
    Подобное сделали со спецмашинкой для разрезки камней, у директора одной из шведских фирм по производству подобного игструмента были круглые глаза после того, как он сам лично опробовал ее.

  • Желаете ознакомиться с остальными комментариями или оставить свой? в сеть, чтобы получить полный доступ к функционалу Профессионалов.ru! Еще не участник сети?