Generatoarele sunt aparate utile care furnizeaza energie electrica in timpul unei intreruperi de energie si previn intreruperea activitatilor zilnice sau intreruperea operatiunilor comerciale. Generatoarele sunt disponibile in diferite configuratii electrice si fizice pentru utilizare in diferite aplicatii.
In sectiunile urmatoare, vom analiza cum functioneaza un generator de inchiriat, componentele principale ale unui generator si modul in care un generator functioneaza ca o sursa secundara de energie electrica in aplicatii rezidentiale si industriale.
Cum functioneaza un generator?
Un generator electric este un dispozitiv care transforma energia electrica obtinuta dintr-o sursa externa in energie electrica ca iesire.
Este important sa intelegem ca un generator nu „creeaza” energie electrica. In schimb, foloseste energia mecanica furnizata acesteia pentru a forta miscarea incarcarilor electrice prezente in firul infasurarilor sale printr-un circuit electric extern.
Acest flux de sarcini electrice constituie curentul electric de iesire furnizat de generator. Acest mecanism poate fi inteles, considerand generatorul ca fiind analog cu o pompa de apa, care determina curgerea apei, dar nu „creeaza” apa care curge prin el.
Generatorul modern functioneaza pe principiul inductiei electromagnetice descoperit de Michael Faraday in 1831-32. Faraday a descoperit ca fluxul de sarcini electrice de mai sus ar putea fi indus prin miscarea unui conductor electric, cum ar fi un fir care contine sarcini electrice, intr-un camp magnetic.
Aceasta miscare creeaza o diferenta de tensiune intre cele doua capete ale firului sau ale conductorului electric, care la randul sau determina curgerea sarcinilor electrice, generand astfel curent electric.
Componente principale ale unui generator
Componentele principale ale unui generator de inchiriat, electric pot fi clasificate dupa cum urmeaza:
(1) Motor
Motorul este sursa de energie mecanica de intrare catre generator. Dimensiunea motorului este direct proportionala cu puterea maxima pe care o poate furniza generatorul. Exista mai multi factori de care trebuie sa tineti cont in timp ce evaluati motorul generatorului. Producatorul motorului trebuie consultat pentru a obtine specificatiile complete de functionare a motorului si programele de intretinere.
(a) Tip de combustibil utilizat – Motoarele generatoarelor functioneaza pe o varietate de combustibili, cum ar fi motorina, benzina, propanul (sub forma lichefiata sau gazoasa) sau gaz natural.
Motoarele mai mici functioneaza de obicei pe benzina, in timp ce motoarele mai mari functioneaza pe motorina, propan lichid, gaz propan sau gaz natural. Anumite motoare pot, de asemenea, sa functioneze cu o alimentare dubla atat de motorina, cat si de gaz, intr-un mod de operare cu bi-combustibil.
(b) Supapa aeriana (OHV)- Motoarele OHV difera de alte motoare, prin faptul ca supapele de admisie si evacuare ale motorului sunt amplasate in capul cilindrului motorului, spre deosebire de a fi montate pe blocul motorului. Motoarele OHV prezinta mai multe avantaje fata de alte motoare, cum ar fi:
- Design compact;
- Mecanism de operare Simpler;
- Durabilitate;
- Usor de folosit in operatiuni;
- Nivel redus de zgomot in timpul operatiunilor;
- Nivelurile scazute de emisii;
Cu toate acestea, motoarele OHV sunt de asemenea mai scumpe decat alte motoare.
(c) Mansonul din fonta (CIS) din cilindrul motorului – CSI este o captuseala in cilindrul motorului. Acesta reduce uzura si asigura durabilitatea motorului. Majoritatea motoarelor OHV sunt echipate cu CIS, dar este esential sa verificati aceasta caracteristica in motorul unui generator. CSI nu este o caracteristica scumpa, dar joaca un rol important in durabilitatea motorului, mai ales daca trebuie sa folositi generatorul deseori sau pentru durate lungi.
(2) Alternator
Alternatorul este partea generatorului care produce iesirea electrica de la intrarea mecanica furnizata de motor. Contine un ansamblu de piese stationare si mobile incastrate intr-o carcasa. Componentele lucreaza impreuna pentru a provoca o miscare relativa intre campurile magnetice si cele electrice, care la randul lor genereaza electricitate.
(a) Stator – Aceasta este componenta stationara. Contine un set de conductori electrici infasurati in bobine peste un miez de fier.
(b) Rotor / Armatura – Aceasta este componenta in miscare care produce un camp magnetic rotativ in oricare dintre urmatoarele trei moduri:
(i) Prin inductie – acestia sunt cunoscuti ca alternatori fara perii si sunt de obicei folositi in generatoare mari.
(ii) Prin magneti permanenti – Acest lucru este obisnuit in unitatile de alternare mici.
(iii) Prin utilizarea unui excitator – Un excitator este o sursa mica de curent continuu (CC) care alimenteaza rotorul printr-un ansamblu de inele de alunecare si perii.
Rotorul genereaza un camp magnetic in miscare in jurul statorului, ceea ce induce o diferenta de tensiune intre infasurarile statorului. Aceasta produce iesirea curentului alternativ (AC) al generatorului.
Urmatorii sunt factorii de care trebuie sa tineti cont in timp ce evaluati alternatorul unui generator:
(a) Carcasa metalica versus plastic – Un design integral din metal asigura durabilitatea alternatorului. Carcasele din plastic se deformeaza cu timpul si determina expunerea partilor mobile ale alternatorului. Acest lucru creste uzura si, mai important, este periculos pentru utilizator.
(b) Rulmenti cu bile fata de rulmenti cu ace – Rulmentii cu bile sunt preferati si dureaza mai mult.
(c) Design fara perii – Un alternator care nu utilizeaza perii necesita o intretinere mai mica si, de asemenea, produce o putere mai curata.
(3) Sistemul de combustibil
Rezervorul de combustibil are de obicei o capacitate suficienta pentru a mentine generatorul functional timp de 6 pana la 8 ore in medie. In cazul generatoarelor mici, rezervorul de combustibil este o parte a bazei de derapaj a generatorului sau este montat deasupra cadrului generatorului. Pentru aplicatii comerciale, poate fi necesara montarea si instalarea unui rezervor extern de combustibil. Toate aceste instalatii sunt supuse aprobarii Directiei Urbanism.
Caracteristicile comune ale sistemului de combustibil includ urmatoarele:
(a) Racordul conductelor de la rezervorul de combustibil la motor – Linia de alimentare directioneaza combustibilul din rezervor catre motor, iar linia de retur directioneaza combustibilul din motor catre rezervor.
(b) Teava de ventilatie pentru rezervorul de combustibil – Rezervorul de combustibil are o conducta de ventilatie pentru a preveni acumularea de presiune sau vid in timpul reumplerii si drenarii rezervorului. Cand reumpleti rezervorul de combustibil, asigurati-va contactul metal-metal intre duza de umplere si rezervorul de combustibil pentru a evita scantei.
(c) Conexiune de revarsare de la rezervorul de combustibil la conducta de scurgere – Aceasta este necesara astfel incat orice revarsare in timpul reumplerii rezervorului sa nu provoace varsarea lichidului pe grupul generator.
(d) Pompa de combustibil – Aceasta transfera combustibilul din rezervorul principal de depozitare in rezervorul de zi. Pompa de combustibil este de obicei actionata electric.
(e) Separatorul de apa / filtrul de combustibil – Acesta separa apa si materia straina de combustibilul lichid pentru a proteja alte componente ale generatorului de coroziune si contaminare.
(f) Injectorul de combustibil – Acesta atomizeaza combustibilul lichid si pulverizeaza cantitatea necesara de combustibil in camera de ardere a motorului.
(4) Regulator de tensiune
Asa cum se numeste aceasta componenta, ea regleaza tensiunea de iesire a generatorului. Mecanismul este descris mai jos pentru fiecare componenta care joaca un rol in procesul ciclic de reglare a tensiunii.
(1) Regulator de tensiune: conversia tensiunii AC in curent continuu – Regulatorul de tensiune preia o portiune mica din puterea generatorului de tensiune alternativa si o transforma in curent continuu. Regulatorul de tensiune alimenteaza apoi acest curent continuu la un set de infasurari secundare in stator, cunoscute sub denumirea de infasurari de excitare.
(2) Infasurari de excitator: conversia curentului continuu in curent alternativ – Infasurarile excitatorului functioneaza acum similar cu infasurarile statorului primar si genereaza un mic curent de curent alternativ. Infasurarile de excitare sunt conectate la unitatile cunoscute sub numele de redresoare rotative.
(3) Rectificatoare rotative: conversia curentului continuu la curent continuu – Acestea rectifica curentul alternativ generat de infasurarile excitatorului si il convertesc in curent continuu. Acest curent continuu este alimentat rotorului / armaturii pentru a crea un camp electromagnetic pe langa campul magnetic rotativ al rotorului / armaturii.
(4) Rotor / Armatura: conversia curentului continuu in tensiune de curent alternativ – rotorul / armatura induce acum o tensiune de curent alternativ mai mare pe infasurarile statorului, pe care generatorul le produce acum ca tensiune de curent alternativ mai mare.
Acest ciclu continua pana cand generatorul incepe sa produca tensiune de iesire echivalenta cu capacitatea sa de operare completa. Pe masura ce iesirea generatorului creste, regulatorul de tensiune produce mai putin curent continuu. Odata ce generatorul atinge capacitatea de operare completa, regulatorul de tensiune atinge o stare de echilibru si produce doar suficient curent continuu pentru a mentine puterea generatorului la nivelul de functionare complet.
Cand adaugati o sarcina la un generator, tensiunea sa de iesire scade putin. Acest lucru determina reglarea tensiunii in actiune si incepe ciclul de mai sus. Ciclul continua pana la iesirea generatorului rampe pana la capacitatea de operare completa initiala.
(5) Sisteme de racire si evacuare
(a) Sistem de racire
Utilizarea continua a generatorului determina incalzirea diferitelor componente ale acestuia. Este esential sa existe un sistem de racire si ventilatie pentru a retrage caldura produsa in proces.
Apa bruta / proaspata este uneori folosita ca lichid de racire pentru generatoare, dar acestea sunt limitate mai ales la situatii specifice, cum ar fi generatoare mici in aplicatiile orasului sau unitati foarte mari de peste 2250 kW. Hidrogenul este uneori folosit ca lichid de racire pentru infasurarile statorice ale generatoarelor mari, deoarece este mai eficient la absorbtia caldurii decat la alte lichide de racire.
Hidrogenul indeparteaza caldura din generator si o transfera printr-un schimbator de caldura intr-un circuit secundar de racire care contine apa de-mineralizata ca agent de racire. Acesta este motivul pentru care generatoarele foarte mari si centralele electrice mici au adesea turnuri mari de racire langa ele. Pentru toate celelalte aplicatii comune, atat rezidentiale, cat si industriale, un generator standard si un ventilator sunt montate pe generator si functioneaza ca sistemul de racire primar.
Este esential sa verificati zilnic nivelurile de lichid de racire ale unui generator de inchiriat. Sistemul de racire si pompa de apa bruta trebuie spalate dupa fiecare 600 de ore, iar schimbatorul de caldura trebuie curatat dupa fiecare 2.400 de ore de functionare a generatorului.
Generatorul trebuie amplasat intr-o zona deschisa si ventilata, care sa furnizeze suficient aer curat. Codul National Electric (NEC) prevede ca ar trebui sa se permita un spatiu minim de 3 metri pe toate partile generatorului pentru a asigura curgerea libera a aerului de racire.
(b) Sistemul de esapament
Fumurile de evacuare emise de un generator sunt la fel ca evacuarea de la orice alt motor diesel sau menline si contin substante chimice extrem de toxice care trebuie gestionate in mod corespunzator.
Prin urmare, este esential sa instalati un sistem de evacuare adecvat pentru a elimina gazele de evacuare. Acest punct nu poate fi subliniat suficient, intrucat otravirea cu monoxid de carbon ramane una dintre cele mai frecvente cauze ale decesului in zonele afectate de uragan, deoarece oamenii tind sa nu se gandeasca la asta pana nu este prea tarziu.
Tevile de evacuare sunt de obicei din fonta, fier forjat sau otel. Acestea trebuie sa fie independente si nu trebuie sa fie sustinute de motorul generatorului. Tevile de evacuare sunt de obicei atasate la motor folosind conectori flexibili pentru a minimiza vibratiile si a preveni deteriorarea sistemului de evacuare a generatorului.
Teava de evacuare se termina in aer liber si se indeparteaza de usi, ferestre si alte deschideri catre casa sau cladire. Trebuie sa va asigurati ca sistemul de evacuare al generatorului dvs. nu este conectat la cel al altor echipamente.
De asemenea, trebuie sa consultati ordonantele municipale locale pentru a stabili daca functionarea generatorului dvs. va trebui sa obtina o aprobare din partea autoritatilor locale pentru a va asigura ca respectati legile locale pentru a va proteja impotriva amenzilor si a altor sanctiuni.
(6) Sistem de ungere
Intrucat generatorul cuprinde piese mobile in motorul sau, acesta necesita ungere pentru a asigura durabilitatea si functionarea lina pentru o perioada lunga de timp. Motorul generatorului este lubrifiat de uleiul depozitat intr-o pompa.
Ar trebui sa verificati nivelul uleiului lubrifiant la fiecare 8 ore de functionare al unui generator de inchiriat. De asemenea, ar trebui sa verificati daca exista scurgeri de lubrifiant si sa schimbati uleiul lubrifiant la fiecare 500 de ore de functionare a generatorului.
(7) Incarcator de baterie
Functia de pornire a unui generator este actionata cu baterie. Incarcatorul de baterii mentine bateria generatorului incarcata furnizandu-i o tensiune precisa „plutitor”. Daca tensiunea de plutire este foarte scazuta, bateria va ramane neincarcata.
Daca tensiunea de plutire este foarte mare, aceasta va scurta durata de viata a bateriei. Incarcatoarele de baterii sunt de obicei din otel inoxidabil pentru a preveni coroziunea. De asemenea, sunt complet automate si nu necesita modificari sau setari.
Tensiunea de iesire continua a incarcatorului de baterii este setata la 2,33 Volti pe celula, care este tensiunea precisa plutitoare pentru bateriile cu plumb. Incarcatorul de baterii are o iesire de tensiune continua izolata care nu interfereaza cu functionarea normala a generatorului.
(8) Panoul de control
Acesta este interfata utilizatorului generatorului si contine prevederi pentru prizele si comenzile electrice. Diferiti producatori au caracteristici variate de oferit in panourile de comanda ale unitatilor lor. Unele dintre acestea sunt mentionate mai jos.
(a) Pornire si oprire electrica – Panourile de control pentru pornirea automata pornesc automat generatorul dvs. in timpul unei intreruperi de curent, monitorizati generatorul in timpul functionarii si opriti automat aparatul atunci cand nu mai este necesar.
(b) Calibrele motorului – Diferite manometre indica parametri importanti, cum ar fi presiunea uleiului, temperatura lichidului de racire, tensiunea bateriei, viteza de rotatie a motorului si durata de functionare. Masurarea constanta si monitorizarea acestor parametri permite inchiderea generatorului incorporata atunci cand oricare dintre acestia isi trec pragurile respective.
(c) Indicatoarele generatorului – Panoul de control are, de asemenea, contoare pentru masurarea curentului si tensiunii de iesire si a frecventei de functionare.
(d) Alte controale – intrerupatorul selector de faze, comutatorul de frecventa si comutatorul de control al motorului (modul manual, modul auto), printre altele.
(9) Ansamblu principal / cadru
Toate generatoarele, portabile sau stationare, au carcase personalizate care ofera un suport de baza structurala. Cadrul permite, de asemenea, legarea la pamant a generatului pentru siguranta.
