Исследование автономных источников тока

 

В настоящее время в системах железнодорожной автоматики телемеханики и связи используются различные типы аккумуляторов. Их применение обусловлено как техническими условиями эксплуатации, так и экономическими.плане наиболее дешевых получили распространение так называемые герметизированные свинцовокислотные аккумуляторы (ГСКА). В перспективе можно ожидать широкое использование никель-кадмиевых и литий-ионных АКБ, применение которых в настоящее время сдерживается их высокой стоимостью, хотя при этом они имеют значительно лучшие показатели по энергоемкости на единицу объема и уже прочно вошли в состав малогабаритной аппаратуры.

Строго говоря, полная герметизация свинцово -кислотных аккумуляторов не может быть достигнута, т.к. невозможно обеспечить полную рекомбинацию кислорода и водорода, которые выделяются в них при заряде и хранении. Но специальными мерами выделение газов и потери воды в процессе эксплуатации удается свести к минимуму. К таким мерам относится загущивание электролита при помоши силикагеля, что приводит к иммобилизации (обездвижению) электролита при сохранении его высокой электропроводности.

При другом способе иммобилизации используется сепаратор из стекловолокна с высокой объемной пористостью и хорошей смачиваемостью в растворе серной кислоты. Такой сепаратор не только выполняет функцию разделения электродов, но и благодаря тонкой структуре волокон обеспечивает удержание электролита в порах и высокую скорость переноса кислорода. Использование стекловолокнистого сенаратора и плотная сборка блока электродов способствуют так же уменьшению оплывания активной массы положительного электрода и разбухания губчатого свинца на отрицательном.Для уменьшения вероятности выделения водорода свинцово-сурмяные сплавы токоведуших решеток заменяются другими, обеспечивающими более высокое перенапряжение выделения водорода. Используются сплавы свинца кальция иногда легированного алюминием, сплавы свинца с оловом, которые имеют хорошие литейные характеристики, и другие. В отрицательный электрод закладывается емкость больше, чем в положительный. В этом случае при полном заряде положительного электрода оставшаяся недозаряженная часть активной массы отрицательного электрода практически исключает возможность разряда ионов водорода. Кислород, выделяющийся на диоксиде свинца, достигает отрицательного электрода и окисляет губчатый свинец до оксида свинца, который в кислотном электролите переходит в сульфат свинца Pb8O4 и воду. Таким образом, условия для герметизации аккумулятора улучшаются: газы не выделяются и вода не теряется.Уменьшению газовыделения способствуют и рекомендуемые для герметизированных аккумуляторов режимы заряда. И все же реализованные варианты безуходного свинцово-кислотного аккумулятора снабжены клапаном, который время от времени открывается для сброса излишнего количества газа, главным образом водорода. В связи с этим, при эксплуатации таких аккумуляторов в закрытых помещениях следует помнить, что концентрация водорода не должна превышать 4%. Поэтому необходимо своевременное проветривание или устройство вентиляции.

На электрических и эксплуатационных характеристиках герметизированных свинцово-кислотных батарей большой емкости существенно сказываются различия в конструкции электродов (поверхностного типа, панцирных или стержневых), а также в сплавах, используемых для изготовления токоведущих основ.

При выборе герметизированной свинцовой батареи большой емкости следует внимательно отнестись к реализованному в ней способу иммобилизации электролита, поскольку известно, что в высоких аккумуляторах со стекловолокнистым сепаратором (технология АОМ) со временем наблюдается расслоение электролита.

Изготовители декларируют работоспособность герметизированных свинцовых батарей в диапазоне температур от -30 до +50 градусов Цельсия, чаще гарантируется работоспособность при температуре не ниже -15. При более низких температурах возможности разряда препятствует замерзание электролита. Работоспособность аккумуляторов при низких температурах может быть обеспечена увеличением концентрации электролита, как это и делается в специальных вариантах исполнения. Следует помнить, что работоспособность батареи при отрицательных температурах подразумевает как правило только разряд. Заряд производится при положительных значениях температуры электролита, или в отдельных случаях при отрицательных с компенсацией влияния температуры повышенным напряжением.

Соответственно необходима компенсация влияния температуры выще +35 градусов Цельсия уменьшением напряжения зарядного устройства. Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных батареях значительно снижен по сравнению с вентилируемыми и составляет в год 40% при 20 градусах Цельсия и 15% при +5.

При более высоких температурах хранения он увеличивается: при +40 батареи теряют 40% за 4-5 месяцев. При длительном хранении в заряженном состоянии батареи рекомендуют периодически подзаряжать. Если они хранились при температуре ниже -20, то подзаряд должен проводиться один раз в год в течении 48 часов при постоянном напряжении 2,275 В. При хранении при комнатной температуре- один раз в 8 месяцев в течение 6-12 часов при постоянном напряжении 2,45 В\акк. Хранение при температуре выше +30 не рекомендуется, подзаряд может быть выполнен в течении 6-12 часов постоянным током 0,05С.

Длительное хранение батареи в разряженном состоянии приводит к быстрой потере ее работоспособности.

Срок службы герметизированных батарей, как и вентилируемых, в большинстве случаев ограничивается деградацией положительного электрода, которая определяется коррозией его решетки и изменениями в активной массе. Скорость коррозии решеток зависит как от состава сплава, конструкции и условий отливки, так и от температуры, при которой эксплуатируются батареи. Коррозия решетки из сплава без сурьмы или с низким ее содержанием сушественно меньше по сравнению с коррозией традиционных решеток вентилируемых аккумуляторов. В качественно отлитых решетках из сплавов Pb-Ca-Sn скорость коррозии низка, но в плохо отлитых отдельные участки подвергаются глубокой коррозии, что вызывает локальный ее рост и деформацию. Деформация решеток может привести к короткому замыканию разнополярных пластин. Коррозия решеток положительных пластин - наиболее частый дефект батарей, эксплуатируемых в буферном режиме.

При работе в режиме циклирования происходит так же разрыхление активных масс положительного электрода, которое приводит к потере контакта между частицами РЬОз, Емкость источника тока при этом снижается. Процесс разрыхления ускоряется при разряде большими импульсами.

В герметизированных аккумуляторах могу проявляться и специфические коррозионные пропессы на токоведущих деталях отрицательных пластин, которые находятся выше уровня электролита, и на борне. Поскольку продукты коррозии имеют больший объем, чем свинец, в результате могу иметь место выдавливание компаунда, герметизирующего вывод, и повреждение борна, крышки и даже бака.

В процессе эксплуатации герметизированных аккумуляторов из-за неизбежных потерь воды при открывании клапана для сброса излишнего давления газа происходит некоторое осушение сепаратора и увеличение внутреннего сопротивления источников тока. При работе в буферном режиме количество отказов, вызванных высыханием аккумулятора, становится соизмеримым с отказами из-за коррозии решеток положительных электродов. В аккумуляторах с гелевым электролитом уменьшение количества электролита менее критично, чем в аккумуляторах с сепаратором из стекловолокна.

Наибольшее влияние на срок службы герметизированного аккумулятора оказывают рабочая температура, глубина разряда и величина перезаряда, а также частота срабатывания клапана для сброса газа.

Герметизированные свинцово-кислотные батареи очень чувствительны к перезаряду. Следует помнить, что при заряде герметизированных батарей их температура может быть сушественно выше температуры окружающей среды. Это связано как с разогревом аккумуляторов из-за процесса рекомбинации кислорода, так и с плохим отводом тепла от плотно упакованной батареи. Разница температур особенно заметна при ускоренном режиме заряда. Если нельзя избежать значительного увеличения температуры, при заряде следует вводить корректировку напряжения источника питания.

Перезаряд так же вреден для батарей. При многократных перезарядах снижается разрядная емкость и уменьшается срок службы. Такие же изменения могу происходить и при длительном хранении батарей в разряженном состоянии.

В связи с расширением области применения ГСКА проводилось изучение последствий возникновения аварийных ситуаций в эксплуатации. Такие ситуации могут возникнуть как при разбалансировании характеристик аккумуляторов, составляющих батарею, так и в результате неправильного обслуживания батарей или отказе управляющего оборудования. В этом случае при перезаряде или при переразряде батарей, приводящем к переполюсованию наиболее слабых аккумуляторов, может произойти разгерметизация аккумуляторов.

На рынке представлены ГСКА различных фирм Японии, Америки, Западной Европы, а в последнее время и Китая. Наиболее широкое применение получили аккумуляторы, производимые фирмами: "Power Sonic", "CSB", "Fiamm", "Sonnenschein", "Cobe", "Yuasa", "Panasonic", "Vision". Отечественная промышленность таких аккумуляторов не производит.

Преимущества необслуживаемых герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов перед батареями других типов:

- технология герметизации AGM (электролит, абсорбированный в микропористый сепаратор);

- не требуется обслуживание и долив воды в течении всего срока службы;

- при правильной эксплуатации отсутствует газовыделение, возможна эксплуатация в закрытых помещениях с персоналом;

- герметичный корпус, исключены утечки электролита;

- возможна, эксплуатация в любом положении;

- срок хранения без подзаряда 6 месяцев;

- нет ограничений на перевозку любым транспортом;

- зарядное напряжение в буферном режиме 2,30 В/элемент;

- разряд постоянным током до напряжения 1,75 В/элемент.

АКБ является неотъемлемой и чрезвычайно важной частью любой системы безопасности. Выход АКБ из строя может превратить суперсовременную и дорогостоящую систему сигнализации или контроля доступа в груду железа при отключении внешнего электропитания - аварийном или умышленном. Основной параметр АКБ (помимо напряжения) - ее емкость. Измеряется она в Ампер-часах и говорит о возможности батареи после полной зарядки отдавать определенный ток в течение определенного времени. Причем для наиболее популярных герметичных кислотных батарей, как правило, емкость производитель указывает в режиме разрядки током 1/20 от номинальной емкости. Например, АКБ емкостью 7 Ач должна обеспечивать до момента полного разряда ток 0.35А в течение 20 часов. Т.е., чтобы корректно определить емкость батареи надо разряжать ее 20 часов! Если делать это быстрее и большим током, то полученная эффективная емкость будет отличаться от номинальной. А что делать, если на объекте надо провести оперативную диагностику состояния АКБ? 20 и даже 10 часов нет, да и разряжать батарею не очень хорошо - вдруг случится отключение основного питания, а батарея разряжена. На особо важных объектах эта проблема решается очень просто: покупаются АКБ заведомо гарантированного качества и периодически, согласно регламенту, АКБ однозначно меняются на новые.

На обычных же объектах АКБ меняют только, когда при отключении электропитания АКБ работает считанные минуты и "умирает". Известно, с возрастом емкость АКБ падает. Обычно срок службы АКБ нормального качества составляет от 3-х до 5-ти лет. Но сейчас на рынке полно низкокачественных АКБ, у которых реальный срок около года (при этом они могут быть разрисованы марками известных производителей). Профессиональные же батареи могут работать и до 10 лет.

Емкость АКБ ухудшается под влиянием следующих факторов: некорректные параметры заряда (перенапряжение и перезаряд), глубокий разряд (хорошие АКБ должны выдерживать 200-300 циклов), низкие температуры (обратимый эффект - емкость восстанавливается при повышении температуры), длительное хранение без подзарядки (не рекомендуется хранить герметичные АКБ более 3-х месяцев), естественное разрушение или ухудшение качества пластин в процессе работы.

В результате, на просторах Казахстана установлены сотни тысяч АКБ, и никто не может однозначно сказать, в каком состоянии они находятся. Тем не менее, существуют методы оперативной оценки емкости АКБ. До недавнего времени, выпускаемые в единичных количествах импортные и отечественные приборы были дороги и неудобны в повседневной работе. Ситуация изменилась радикально, когда 2 года назад специалисты ПО «Бастион» разработали специальный тестер емкости АКБ. Первая версия прибора обладала рядом эксплуатационных недостатков, которые теперь устранены в обновленном приборе. Сегодня тестер емкости выпускается серийно и позволяет в течение 20 секунд оценить состояние батареи. Для этого батарею надо отсоединить от прибора, в котором она установлена, подсоединить к тестеру и нажать кнопку, тестер может контролировать АКБ различной емкости от 0.6 до 80 Ач – для этого существуют 6 программируемых измерительных пределов. Программирование тестера происходит с помощью эталонных АКБ и пользователь может сам выбрать какие именно номиналы емкостей АКБ ему придется чаще всего проверять.

Работа с тестером предельно проста – всего одна кнопка и шкала светодиодов, которая показывает емкость АКБ в процентах от номинала. Единственное ограничение – для корректного измерения батарея должна быть хорошо заряжена. Тестер откажется проводить измерения разряженной АКБ. И клеммы на АКБ надо крепить надежно – точность измерения зависит от хорошего контакта. Тестер посылает в аккумулятор специальные зондирующие импульсы и с помощью микропроцессора распознает и анализирует отклик на эти импульсы. Данный метод оценки емкости имеет погрешность около 20%, но этого вполне достаточно, чтобы поставить "диагноз" аккумулятору. Более точно емкость АКБ можно измерить только лишь, разряжая ее в течение 20 часов.

При расчете времени работы аккумулятора при токе разряда, отличном от 20-часового, реальная емкость его будет отличаться от номинальной. Так, при более 20-часовом токе разряда реальная емкость аккумулятора будет меньше номинальной. Емкость аккумулятора также зависит от температуры окружаюшей среды. Все фирмы-производители выпускают аккумуляторы двух номиналов: 6 и 12 В с номинальной емкостью 1,2... 65,0 Ач

При эксплуатации аккумуляторов необходимо соблюдать требования, предъявляемые к их разряду, заряду и хранению.

При разряде аккумулятора температура окружающей среды должна поддерживаться в пределах от минус 20 (для некоторых типов аккумуляторов от минус 30 °С) до плюс 50 °С. Такой широкий температурный диапазон позволяет устанавливать аккумуляторы в неотапливаемых помещениях без дополнительного подогрева. Не рекомендуется подвергать аккумулятор "глубокому" разряду, так как это может привести к его порче. В таблице 3.5 приведены значения допустимого напряжения разряда для различных значений тока разряда.

 

Таблица 3.5

Ток разряда, А	Допустимое напряжение разряда, В/ячейка
0,2 С и менее	1,75
От 0,2 до 0,5	1,70
От 0,5 до 1,0	1,55
От 1,0 и более	1,30

 

Аккумулятор после разряда следует немедленно зарядить. Это особенно касается аккумулятора, который был подвергнут "глубокому" разряду. Если аккумулятор в течение длительного периода времени находится в разряженном состоянии, то возможна ситуация, при которой восстановить полностью его емкость будет невозможно.

Некоторые разработчики источников питания со встроенным аккумулятором устанавливают напряжение отключения батареи при ее разряде предельно низким (9,5... 10,0 В), пытаясь увеличить время работы в резерве. На самом деле увеличение продолжительности ее работы в этом случае незначительно. Например, остаточная емкость батареи при ее разряде током 0,05 С до И В составляет 10% от номинальной, а при разряде большим током это значение уменьшается.

Для получения номиналов напряжений свыше 12 В (например, 24 В), допускается последовательное соединение нескольких аккумуляторов. При этом следует соблюдать следующие правила:

- необходимо использовать одинаковый тип аккумуляторов, производимых одной фирмой-изготовителем;

- не рекомендуется соединять аккумуляторы с разницей даты времени изготовления больще чем 1 месяц;

- необходимо поддерживать разницу температур между аккумуляторами в пределах 3 °С.

- рекомендуется соблюдать необходимое расстояние (10 мм) между батареями.

Допускается хранить аккумуляторы при температуре окружающейсреды от минус 20 до плюс 40 °С. Аккумуляторы, поставляемые фирмами-изготовителями в полностью заряженном состоянии, имеют достаточно малый ток саморазряда, однако при длительном хранении или использовании циклического режима заряда возможно уменьшение их емкости. Во время хранения аккумуляторов рекомендуется перезаряжать их не реже 1 раза в б месяцев.

Заряд аккумулятора можно осуществлять при температуреокружающей среды от О до плюс 40 °С. При заряде аккумулятора нельзя помещать его в герметично закрытую емкость, так как возможно выделение газов (при заряде больщим током).

Необходимость правильного выбора зарядногоустройства продиктована тем, что чрезмерный заряд будет не только уменьщать количество электролита, а приведет к быстрому выходу из строя элементов аккумулятора. В то же время уменьшение тока заряда приводит к увеличению продолжительности заряда. Срок службы аккумулятора существенно зависит от методов заряда и температуры окружающей среды.

При буферном режиме заряда аккумулятор всегдаподключен к источнику постоянного тока. В начале заряда источник работает как ограничитель тока, в конце (когда напряжение на батарее достигает необходимого значения) – начинает работать как ограничитель напряжения. С этого момента ток заряда начинает падать и достигает величины, компенсирующей саморазряд аккумулятора.

При циклическом режиме заряда производитсязаряд аккумулятора, затем он отключается от зарядного устройства. Следующий цикл заряда осуществляется только после разряда аккумулятора или через определенное время для компенсации саморазряда.

Температурный коэффициент не следует принимать во внимание,если заряд протекает при температуре окружающей среды от 10 до 30°С.

Ускоренный заряд аккумулятора допускается только для циклического режима заряда. Для данного режима характерно наличие цепей температурной компенсации и встроенных температурных защитных устройств, так как при протекании большого тока заряда возможен разогрев аккумулятора. Надо использовать таймер, чтобы предотвратить перезаряд аккумулятора. Для аккумуляторов, имеющих емкость более чем 10 Ач, начальный ток не должен превышать 0,1С.

А также, можно использовать резервную электростанция. Для выбора генератора необходимо руководствоваться следующими критериями: мощность, мобильность, вес, возможность автоматизации и длительной работы, стоимость. Необходимо решить задачу выбора агрегата соответствующей мощности. При этом нужно учитывать, во-первых, разницу между активной и реактивной мощностями, во-вторых, показатели мощности как генератора и нагрузки.

Многие производители в каталогах приводят так называемую максимальную выходную мощность. Этот параметр предусматривает кратковременную работу агрегата. Реальная номинальная мощность обычно на несколько процентов ниже. Работа в режиме перегрузки значительно влияет на ресурс электроагрегата. Однако электроагрегаты допускают перегрузку по мощности на 10% сверх номинальной с последующим перерывом, необходимым для установления нормального теплового режима. Поэтому в технической документации каждого изделия указывается максимальная мощность, при которой допускается его эксплуатация. Суммарная наработка электроагрегатов с указанной перегрузкой не должна превышать времени, составляющего 10% от общего времени наработки.

По характеру нагрузки потребители условно делятся на три группы и при расчетах номинальной мощности генератора учитывается соответствующий коэффициент:

- с активным сопротивлением -1,1;

- с индуктивным сопротивлением и малыми пусковыми токами - 1,5...2,0;

- с обычным индуктивным сопротивлением - 3...5.

Соотношение между активной и реактивной мощностями характеризуется коэффициентом мощности, так называемом . Допустим, электростанция вырабатывает 10 кВА и имеет коэффициент мощности 0,8. В этом случае мы можем получить от нее лищь 10 кВА х 0,8 = 8 кВт активной мощности. Некоторые производители и продавцы по-разному указывают одно и то же значение мощности. Например, приводят сразу две величины (10 кВА при =0,8 и 8кВА при =1) либо только одну (8 кВА при =1). Но, к сожалению, некоторые продавцы не указывают , стараясь выдать электростанцию за более мощную.

Следующим шагом необходимо проанализировать нагрузку. На нагрузке с индуктивным характером нельзя полностью реализовать мощность генератора, так как она добавляет к разности фаз между током и напряжением генератора (альтернатора) электростанции собственную разность фаз того же знака (направления). В результате приходиться применять еще один поправочный коэффициент мощности, характеризующий теперь уже потребителя энергии.

C учетом сказанного посчитаем, какой мощности трансформатор, имеющий = 07, сможет «запитать» электростанция мощностью 10 кВА с = 0,8. 10 кВА*0,8*0,7 = 5,6 кВА. Необходимо, так же принимать во внимание пусковые токи и крест-фактор нагрузки.

Ситуация неправильном выборе генератора может развиваться по-разному. Если генератор не оборудован специальными системами, повышающими пусковые токи, то сработает предохранительный автомат (отключится). В асинхронных генераторах применяется стартовое усиление для поддержки больших пусковых токов. Если потребляемый от генератора ток превысит определённую величину, устанавливаемую для каждой модели генератора, то специальное устройство подключает к конденсаторам основного возбуждения дополнительно ещё один или несколько конденсаторов. Тем самым мощность генератора существенно возрастёт и будет скомпенсировано падение напряжения, вызванное высокой нагрузкой. Для того, чтобы не повредить обмотки генератора из-за перегрева, дополнительное возбуждение отключается с помощью специальной электроники примерно через 7 - 1 0 секунд. Этого времени, с одной стороны, вполне достаточно для прекращения переходных процессов в потребителе, а с другой - генератор не успевает перегреться. Стартовое усиление нельзя применять в том случае, если от генератора питается нагрузка с резким изменением потребляемой мощности, характеризующемся скачками тока. Стартовое устройство будет постоянно включаться, увеличивая ток возбуждения генератора, что, с течением времени, приведёт к повреждению защиты или обмотки. Способность выдерживать пусковые перегрузки у асинхронных генераторов значительно ниже, чем у синхронных. Нельзя забывать при расчете мощности и о соединительных проводах, которые тоже имеют сопротивление, а значит являются потребителями электроэнергии.

Электрогенератор (альтернатор) преобразует механическую энергию вращения вала двигателя в электрическую энергию переменного тока. В зависимости от его типа и конструкции электростанция лучше подходит для решения многих задач.

Для возбуждения электродвижущей силы (ЭДС) в обмотках статора нужно создать переменное магнитное поле. Это достигается вращением намагниченного ротора (якорь). Для «намагничивания» используют разные приемы. У синхронного генератора на якоре имеются обмотки, на которые подается электрический ток. Изменяя его величину, можно влиять на магнитное поле, а следовательно, и на напряжение на выходе статорных обмоток. Роль регулятора прекрасно исполняет простейшая электрическая схема с обратной связью по току и напряжению. Благодаря этому способность синхронного альтернатора «проглатывать» кратковременные перегрузки очень высока и ограничена лишь омическим (активным) сопротивлением его обмоток, т.е. легче переносят пусковые нагрузки.

Для щёточного генератора во избежании преждевременного износа рекомендуется время от времени контролировать состояние щёточного узла и при необходимости очищать либо менять щетки. После их заменены желательно дать им время «приработаться» к коллектору. Многие современные синхронные генераторы снабжены бесщеточными системами возбуждения тока на катушках ротора. Они лишены вышеуказанных недостатков, а потому предпочтительнее.

При подключении к трехфазным трансформаторам однофазных потребителей возникает проблема, именуемая перекосом фаз. Другое дело, когда генератор сделан с «запасом». Например, когда при работе на три фазы его обмотки трудятся в треть силы. Тогда неравномерность распределения нагрузки (перескок фаз) может составить хоть все 100%. В любом случае, не зависимо от предельных возможностей электростанции, нагрузку следует распределять равномерно - это увеличит КПД альтернатора и снизит нагрев у статорных катушек.

Двигатель должен иметь высокий уровеньпроизводительности, низкий шум, обладать экономичностью, простотой в эксплуатации, современным дизайном и высоким технологическим качеством, а также удовлетворять всем существующим требованиям по уровню шума и выхлопа.

Обычно на ЭС малой и средней мощности применяются карбюраторные, или по другому, бензиновые двигатели (двигатель внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием). Как явствует из названия, топливом для них служит бензин. Сгорая, он отдает часть своей энергии поршню, совершая полезную работу, а все что осталось, тратит на нагрев атмосферы и деталей самого двигателя. Повышение КПД - сложная техническая задача, для решения которой прибегают к разным приемам.

Достичь качественного скачка в борьбе за снижением расхода топлива удалось при переходе к верхнеклапанной компоновке двигателя. Одна из таких схем с распределительным валом в картере и штанговым приводом получила в последние годы наибольшее распространение и обозначается «OHV». Ее внедрение позволило уменьшить площадь поверхности камеры сгорания, а следовательно, уменьшить нагрев деталей двигателя. Кроме того, появилась возможность повысить степень сжатия (с 5-6 до 7-9 единиц) при использовании бензина прежней марки, что привело к еще большему проявлению эффективности. К сожалению, дальнейшее повышение КПД бензинового двигателя за счет увеличения степени сжатия не целесообразно, потому что это потребует значительного увеличения октанового числа топлива (а значит, и его стоимости).

В противном случае горючая смесь, детонировав, будет сгорать раньше времени, толкая поршень против его движения. Для следующего качественного шага необходимо кардинально улучшить сам процесс смесеобразования, то есть отказаться от карбюратора в пользу систем впрыска с электронным управлением. А цена самой простой из них вплотную приближается к стоимости недорогого двигателя вместе с его карбюратором.

Дизель обладает недостижимо низким для бензинового мотора расходомтоплива. У него степень сжатия ограничена, главным образом, прочностью и термостойкостью деталей поршневой и кривошипной-шатунной группы. Для нормальной работы в жестких режимах их приходиться делать очень прочными, т.е. тяжелыми. Как следствие, при высоких оборотах вала они изнашиваются быстрее, чем более легкие детали карбюраторного двигателя. Вышесказанное не означает того, что дизель менее долговечен, а лишь поясняет причину, по которой он «предпочитает» пониженные обороты. У такого двигателя есть два серьезных недостатка: высокая стоимость и относительно большая масса. Сложность и дороговизну ремонта в расчет брать не будем - они скомпенсированы надежностью и долговечностью. Любой дизель экономичнее бензинового мотора и к своей «кончине» обычно успевает окупить разницу в цене. «Тихоходный» (1500 об/мин) дизельный двигатель превосходит бензиновый по ресурсу примерно в 5-6 раз, а по весу - в 2-3 раза. «Быстроходный» (3000 об/мин) по ресурсу превосходит примерно в 3-4 раза, по весу примерно в 1,5 раза. В случае с дизелем необходимо учесть сезонную разницу в топливе. В отличие от бензина дизтопливо «насыщено» различными примесями, большая часть которых (по массе) относится к парафинам. Летом они себя не как не проявляют, а вот зимой - при отрицательных температурах кристаллизуются, делая жидкость более вязкой. Если их содержание велико, «солярка» превратится в «студень» или вообще «в твердое тело». А если мало, то образовавшиеся кристаллики «забьют» фильтр тонкой очистки топлива, даже если вязкость останется в норме. Чтобы не повредить дизель нужно либо вовремя перейти на зимние сорта горючего или воспользоваться специальными присадками, либо размешать дизель в отапливаемом помещении. В любом случае дизель должен быть оснащен термостатирующим подогревателем.

Ниже приводятся параметры, на которые необходимо также обращать внимание.

Защита по уровню масла – предусмотрена, практически, на всех современных двигателях. При снижении уровня ниже критического она отключает двигатель либо сигнализирует об этом. На моторах, оснащенных масленым насосом, как правило, контролируется не уровень, а давление масла в рабочем контуре.

Класс защиты по DIN 40050 – европейский стандарт, по которому оценивается защищенность альтернатора от внешних воздействий.

Смазка под давлением способствует долговечной работе двигателя смалым износом и редким обслуживанием. Такая система при наличии фильтра, осуществляет фильтрацию масла, а значит, продлевает срок службы смазки и улучшает стабильность ее свойств. Ее применение оправдано для дорогих двигателей с высокой мощностью и загруженностью.

Топливный насос у бензиновых электростанций позволяет поместить топливный бак (или дополнительные емкости) ниже уровня карбюратора, а у дизельных разместить баки на много ниже мотора (например, на нижнем этаже здания или вообще под землей). Выпускают насосы с механическим (их размещают непосредственно на двигателе), электрическим или пневмоническим (вакуумным) приводом.

Уровень шума. Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный критерий – эквивалентный (по энергии) уровень звука дБ(А). Согласно стандарта для машин и механизмов уровни звука и эквивалентные уровни звука не должны превышать 80 дБ(А). При этом следует отметить, что уровень шума у электроагрегатов в капотном исполнении понижается на ~ 10 дБ(А) и субъективно воспринимается человеческим ухом как "в 2 раза тише".

Двигатель и генератор соединены в единый блок, закрепленный на раме посредством амортизаторов. Генератор крепится к фланцу картера двигателя болтами. Передача крутящего момента от двигателя к генератору осуществляется через коническое сопряжение ротора генератора и вала двигателя либо посредством эластичного дискового соединения. При этом образуется самоцентрирующаяся трехопорная схема на шарикоподшипниках, один из которых находится на конце ротора генератора, другой – на конце коленчатого вала двигателя со стороны пускового устройства. Промежуточный подшипник установлен на выходе вала отбора мощности двигателя. На корпусе генератора установлен блок с аппаратурой, реализующей управляющие и защитные функции, Над двигателем размешен топливный бак с запорным краном. Базовая конструкция дизельных электроагрегатов средней и большой мощности включает в себя панель управления с приборами контроля двигателя и генератора. Топливный бак встраивается в раму. Дополнительно поставляется капот, система дистанционного управления и автозапуска, шасси, ЗиП.

Для системы электропитания МПК ЖАТ наиболее предпочтительным являются дизельные двигатели с современными синхронными генераторами с системой самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения, вырабатывающие синусоидальный переменный ток с частотой 50 Гц, удовлетворяющие электрическим нормам. Подшипники должны быть необслуживаемые с ресурсом не менее 20000 часов. Охлаждение принудительное вентилятором, установленным на вал ротора, состоящим из тонких пластин. Должен удовлетворять требованиям по степени защиты IP23 и классу изоляции – Н. Обычно обозначения основных характеристик электростанции можно узнать из ее маркировки.

Электроагрегат устанавливается на горизонтальнойповерхности, в защищенном от влаги помещении, расположенном вдали от легковоспламеняющихся материалов и имеющем хороший воздухообмен. Желательно предусмотреть отвод выхлопных газов, при этом длина металлорукава не должна превышать 3-х метров (из соображений потерь мощности двигателя). В помещении, где работает агрегат, нужно быть предельно осторожным - воздерживаться от курения, не проливать топливо, масло и другие горючие жидкости.

Агрегат во время работы должен быть заземлен на контур поста электрической централизации при размещении в здании поста, или на собственный контур заземления при размещении в отдельном здании или модуле. Соединение с клеммой "ЗЕМЛЯ" на раме агрегата производить с помощью гибкого медного провода сечением не менее сечения проводников силовых кабелей с надежным закреплением. Запрещается использовать для заземления водопроводные, газовые, отопительные трубы и металлоконструкции. В зависимости от мощности и удаленности нагрузки следует правильно подбирать необходимое сечение проводов.

Автоматика управлениядолжна управлять силовым контактором,отключающим потребителей от электростанции перед остановкой двигателя во избежание выхода из строя генератора. Кроме того, она должна позволять реализовывать диагностику и удаленный мониторинг по стандартным интерфейсам и протоколам. Уровень автоматизации должен быть не хуже второго.