Вопросы качества электроэнергии, вырабатываемой генераторами

Похоже да - надо бы еще поискать схемы на двигатели для бытовой мототехники и сравнить какие там датчики внутрях стоят относительно электростанционных. Может китайцы экономят и в двигатели для электростанций ставят облегченные датчики т. к. тарахтеть ниже номинальных 3000 об в мин им нет смысла в обычном использовании товара.

Но для замены датчика надо разбирать двигатель уже - потом как-нить начну тренироваться когда время больше будет. Пока сезон стройки.

Была мысля ротор генератора как приличный маховик действует. Но у него хоть и при приличной массе мал диаметр поэтому имхо мал момент инерции. У генератора сзади на оси головка какого-то болта торчит - мож он в резьбе на оси сидит и под него можно зажать какой-нить переход на дополнительный маховик. Но пока имеющийся токарный станок до 60..80 мм где-то точит, а надо где-нить 200 мм маховик и более имхо. Только подбирать че-то готовое.

 

Поисследовал седня генератор от юнайтед пауэр гг2000 (имхо в дде гг2700 стоит точно такой же). Согласно маркировке авр и паспортам на электростанции - около 2 киловат.

Статические параметры:
Сопротивление обмотки выхода 220в - 2.2..2.3 ома. Это очень радует.
Сопротивление обмотки возбуждения - 30 ом.

Использованые нагрузки:
100 ваттов паяльник, сопротивление 500 ом, при 220в типа честные 98 ваттов.
0.5 киловата кипятильник, сопротивление 70 ом, при 220в целых 700 ваттов - завышено, похоже нихрома мало намотали.
1 киловат вентилятор - сопротивление 53 ома, около 900 ваттов при 220в.
2 киловат вентилятор - сопротивление 28 ом, около 1700 ваттов при 220в.

Выводы - обмотка по сопротивлению весьма приличная для 220в нагрузок даже относительно номинальной нагрузки - ограничение кпд имхо менее 5 процентов от возможного при менее 1 киловата и около 8 процентов при около 2 киловат.

Дальше в основном потери на возбуждение:
При номинальных оборотах 3000 (50 гц) и номинальных настройках авр на 225в, напряжение на обмотке возбуждения:
ХХ - 19.2В, мощща возбуждения 12 ваттов. Нагрузки нету так что кпд 0.
100 ваттов, 20.5в, мощща возбуждения 14 ваттов, отношение к мощности нагрузки 0.14, джоулевы потери в обмотке еще около 0.5 ваттов, итого кпд меньше 0.87.
700 ваттов, 30.6в, мощща возбуждения 31 ватт, отношение к мощности нагрузки 0.044, джоулевы потери в обмотке еще около 23 ваттов, итого кпд меньше 0.93.
1000 ваттов, 35в, мощща возбуждения 41 ватт, отношение к мощности нагрузки 0.041, джоулевы потери в обмотке еще около 47 ваттов, итого кпд меньше 0.91.
1720 ваттов, 61в, мощща возбуждения 124 ватт, отношение к мощности нагрузки 0.12, джоулевы потери в обмотке еще около 140 ваттов, итого кпд меньше 0.86.

Итого наилучший кпд в состоянии поставки где-то в диапазоне мощностей нагрузки от 200..300 до около 1500 ваттов, но в теории может быть больше 0.8 - почти 0.9 (если без потерь на охлаждение и в железе).

При оборотах 2400 (40 гц) и номинальных настройках авр на 225в, напряжение на обмотке возбуждения:
ХХ - 42в, мощща возбуждения 60 ваттов. Нагрузки нету так что кпд 0.
100 ваттов, 46в, мощща возбуждения 70 ваттов, отношение к мощности нагрузки 0.7, джоулевы потери в обмотке еще около 0.5 ваттов, итого кпд меньше 0.58.

700 ваттов, 101в, мощща возбуждения 340 ватт, отношение к мощности нагрузки 0.5, джоулевы потери в обмотке еще около 23 ваттов, итого кпд меньше 0.67.
Мощща возбуждения уже выглядит черезмерной - даже при такой имхо можно перегреть обмотку да еще с учетом ухудшения обдува при таких оборотах.
Вывод - или авр так параноидально добавляет возбуждения черезмерно или че-то еще, но кпд завалился уже очень сильно. Возможно при около 60..80 в возбуждения уже насыщается железо магнитопроводов и поэтому при оборотах меньше 3000 (всего 2400) снимать 220в при существенной мощще уже никак (или с существенными потерями на возбужение и где-то до трети от номинальной мощщи), поэтому и нефиг.
Дальше попробовал покрутить крутилку на авр - это похоже действительно подстройка напряжения стабилизации на выходе генератора. Минимум удалось накрутить 175в.
Дальше тесты на 175в:
При оборотах 2400 (40 гц) и настройках авр на 175в, напряжение на обмотке возбуждения:
ХХ - 20в, мощща возбуждения 13 ваттов. Нагрузки нету так что кпд 0.
61 ватт, 20.4в, мощща возбуждения 14 ваттов, отношение к мощности нагрузки 0.23, джоулевы потери в обмотке еще около 0.3 ваттов, итого кпд меньше 0.8.

437 ваттов, 28в, мощща возбуждения 26 ватт, отношение к мощности нагрузки 0.06, джоулевы потери в обмотке еще около 14 ваттов, итого кпд меньше 0.9.
577 ваттов, 31в, мощща возбуждения 32 ватт, отношение к мощности нагрузки 0.055, джоулевы потери в обмотке еще около 25 ваттов, итого кпд меньше 0.9.
1000 ваттов, 52в, мощща возбуждения 90 ватт, отношение к мощности нагрузки 0.09, джоулевы потери в обмотке еще около 75 ваттов, итого кпд меньше 0.85.
Выводы - при завале оборотов для сохранения кпд надо брать с генератора меньше напряжения. Оптимальное по кпд возбуждение - около 10..50 ваттов (напряжение на обмотку возбуждения где-то до 35в).
Потом попробовал че выдается по мощще при фиксированом возбужении и разных оборотах.
Возбуждение пришлось подавать от двух 12в акб - других источников регулируемого напряжения в хозяйстве пока нет. Получилось где-то 23.5 .. 24.7 в. Имхо маловато - но хоть что-то. Кроме того можно подавать возбуждение прямо от заряжаемых акб класса 24в кислотных.
При 3000 об в мин и 23.5 в возбуждении, ток 0.66а, мощща возбуждения 18.5 ваттов.
ХХ - 243 в. Типа случайно так получилось - почти номинал выходного напряжения электостанции. При выводе из строя блока авр осколками вражеской крылатой ракеты можно временно до замены на исправный при малой нагрузке (где-то от 0 до 200..300 ваттов) питать возбуждение от 2х 12в акб через два подходящих провода зачищеные взятым у ближайшего убитого врага ножом.
Нагружение:
70 ом, 190в, 515 ваттов, джоулевы потери в обмотке еще 16 ваттов, кпд меньше 0.93
53 ом, 170в, 545 ваттов, джоулевы потери в обмотке еще 23 ватта, кпд меньше 0.93
28 ом, 103в, 378 ваттов, джоулевы потери в обмотке еще 31 ватт, кпд меньше 0.88
Тута получается при таком возбуждении генератор похож на имеющий нутряное эффективное сопротивление около 50 ом, поэтому на около 50 ом нагрузку (типа согласованую) выдает максимальную мощщу около 550 ваттов. Т. е. при фиксированом возбуждении для снятия максимальной мощщи при весьма приличном кпд надо подбирать согласованную нагрузку (или согласовывать трансформатором). При расходе 18.5 ваттов на возбуждение и кручении на 3000 об в мин типа генерит до около 550 ваттов полезной мощщи.
Потом попробовал чуть позаряжать акб зарядником орион 410 - ток был около 6а вместо номинальных около 12а - т. к. напряжение валилось к около 190 в, а у ориона ток быстро падает при провале напряжения питания. Но при этом акб подзарядились и дальше напряжение возбуждения 24.7в.
При 2400 об в мин (40 гц) и 24.7 в возбуждении, мощща возбуждения 20 ваттов.
ХХ - 200в.
70 ом, 165в, 388 ваттов, джоулевы потери в обмотке еще 13 ваттов, кпд меньше 0.92
53 ом, 153в, 441 ватт, джоулевы потери в обмотке еще 19 ваттов, кпд меньше 0.91
28 ом, 100в, 357 ватт, джоулевы потери в обмотке еще 30 ваттов, кпд меньше 0.87
Тута намного лучше чем при попытках удерживать 220в на выходе силами авр поднимая возбуждение. Но опять же при заданном возбуждении есть определенная максимальная выходная мощща (около 450 ваттов при около 25в возбуждения, моща возбуждения около 4 процента от полезной выходной) и примерно на ней максимум кпд.
При около 1500 об в мин (обороты уже плохо удерживались - иногда до около 1800 имхо доходило) и 24.7 в возбуждении, мощща возбуждения 20 ваттов.
ХХ - 120в. Как и следует из теории примерно пропорционально оборотам при фиксированом возбужении валится.
70 ом, 110в, 172 ватта, джоулевы потери в обмотке еще 6 ваттов, кпд меньше 0.86
53 ом, 100в, 188 ваттов, джоулевы потери в обмотке еще 8 ваттов, кпд меньше 0.87
Дальше при нагружении уже глохнуть начало. Похоже при таких оборотах надо и маховик добавочный и с автостабилизацией разбираться.
Но вообщем при оборотах в пределах 1500..2400 теоретический кпд еще выше 0.85 при оптимально подобраном возбуждении и выходном напряжени при снятии мощщи около 200..1000 ваттов. При 3000 об в мин особых проблем с кпд генератора нету, но при малой мощще большие проблемы с кпд двигателя.

 

Еще вот вопрос по мощности:

Если по графикам хонды двигатель 160 и имхо его китайская копия 168 отдают около 3.2 киловата при 3000 об в мин, да и на крышке китайского указано 5.5 лс что имхо около 4 киловата, то почему генератор отдает только около 2 киловата ? При этом двигатель уже весьма заметно напрягается. При 2400 об в мин должно оставаться еще около 2.5 киловат выходной мощщи двигателя номинально, а с генератора еле снимается 1 киловат. Но при этом топлива расходуется как при отдаче 2+ киловат имхо. При этом по части расчитаных потерь кпд генератора должен быть почти 0.9. Выходная мощща двигателя указана с учетом потерь на его охлаждение ? Куда-то еще половина энергии девается ?.Щас же вообще обычно мелкая быт техника используется в режиме перегрузки для повышения удельных показателей и сокращения ресурса, а тута получается в бытовых электростанциях двигатели на половину мощщи только используются и меньше.

Стянул еще какой-то мануал на хонду 160 - http://cdn.powerequipment.honda.com/engines/pdf/manuals/31ZH7600.pdf. Там как обычно есть много полезного и регулировка карбюратора. Но обороты холостого хода указано выставлять 1400. Значит как минимум на 1500 должно нормально крутиться без разрушений.

По теории на двигатели с http://www.mitsubishi-fuso.com/en/technology/technical_info/05_02.html указано, что минимальный расход топлива (хотя и удельный - на единицу генеримого) происходит на максимуме момента, а по графику хонды на 160 двигатель момент имеет слабо выраженый максимум на около 2500 об в мин и на 2000 примерно еще равен моменту на 3000 (номинал с завода).

Также из мануала на хонду 160 - расход топлива 230 грам на метрическую лошосилу в час, это 230 грамм на 0.7 хозбыт киловатчаса. 0.438 литра на хозбыт киловатчас, а пока расход примерно в 2 раза больше.

По регулировке карбюратора - на хонду для бытовой мототехники указано крутить винт пилота до максимальных оборотов без нагрузки, но без нагрузки там обороты выставляются около 1400, а у двигателей для электростанций обычно всегда стабилизируется 3000. По какой методике тогда настраивается винт пилота у карбюраторов двигателей электростанций ? Или надо крутить чтобы система стабилизации максимально закрывала заслонку карбюратора (минимальный расход топлива) ? Причем можно попробовать его настраивать под требуемой оптимальной нагрузкой электростанции ?

 

Пробовал седня исследовать и крутить пилотный винт на карбюраторе двух почти одинаковых 168 двигателей.

На гг2000 пилотный винт был в положении где-то -1.5 оборота от упора при закручивании по часовой стрелке.

На гг2700 пилотный винт был в положении где-то -0.5..0.7 оборота от упора при закручивании по часовой стрелке.

На обоих двигателях в сборе с генератором при кручении этих винтов на +-1..1.5 оборота влияния на поведение двигателя нет вообще. Ни при тарахтении без нагрузки (типа холостой ход, в исходном режиме 3000 об мин 50 гц), ни при тарахтении под 1 киловат нагрузкой, ни на переходный процесс при набросе или сбросе 1 киловатной нагрузки. На положение (угол поворота) заслонки ни в режиме без нагрузки ни под больше половины от номиналда нагрузке - тоже нет влияния.

Единственное заметное влияние - если резко крутануть винт где-то на пол оборота против часовой стрелки - двигатель чуть меняет тарахтение на примерно пол секунды. Но каких-то иных заметных влияний нету. Главное угол поворота главной управляющей крутилки остается без заметных изменений. Может этот пилотный винт влияет только на холостой ход голого двигателя на 1400 оборотах в мин ? А когда в сборе с генератором и на 3000 об в мин все крутится (и расход на дутье вертилятора совсм другой уже - намного больше) - то уже влияния пилотного винта нету и его вообще на электростанции настраивать нет смысла ?

Обнаружил единственное отличие в поведении 168 типа одинаковых двигателей в гг2000 и гг2700 - при набросе от 0 до 1.7 киловат нагрузки (меньше номинала для гг2700 и временно допустимый максимум для гг2000) - у гг2000 заслонка открывается до упора (бьется об упор максимального открытия), а у гг2700 открывается где-то на 70 процентов от хода между упорами. Мож это просто от разные китайцы нарегулировали по разному внутренности карбюраторов ?

 

Потарахтел седня 2 часа из 5 для обкатки гг2700 чтобы побыстрее ввести в полную эксплуатацию в хозяйстве. На 1 киловат вентилятор оттарахтел 66 минут с литра бензина. Это вроде чуть меньше чем у имеющегося гг2000 потребление. Наконец-то получилось нагенерить честный целый 1 хозбыт киловатчас дешевле 30 руб. Кпд вроде около 12 процентов получается.

 

В теории настроеного выпуска вроде намекают на повышение кпд тоже, а для этого как раз нужны относительно широкие фазы с перекрытием. Всякие резонансные-настроеные впуски-выпуски имхо должны быть очень полезны и действенны на электростанциях с очень жесткой стабилизацией оборотов и тактов тарахтения. Интересно как типовые выпуски хотя бы устроены. Для тестов и настройки впуска-выпуска может можно повтыкать в тракты впуска-выпуска какие-нить скоростные датчики давления (типа высокотемпературных микрофонов или просто пьезокристаллов) и смотреть на осциллографе че происходит с давлением на выпуске и впуске.

Имхо как минимум возврат волны отрицательного давления к выпускному клапану должен убавлять потери на выдавливание сгоревшего в сторону глушителя и повышать кпд. Но размеры (длину резонатора) для даже 3000 об в мин надо считать - по слухам в мобильных системах такое сделать никак бо уж очень длинные трубы возить придется, но там 4 цилиндра и получается настроить на около 4..6 тыс о в мин между открытием разных клапанов - это имхо в 4 раза чаще происходит. При этом размер возимых труб около метра получается. Но в стационарной электростанции длина трубы выпуска относительно мало критична.

Скорость звука в горячих газах на выхлопе при около 500 градусов около 500 м в с. При 3000 об в мин период между выпусками имхо 40 мс. При скорости 500 м в с путь за 40 мс будет 20 м, в выхлопе волна давления проходит туды и обратно, значит настроеная труба на около 3000 о б в мин будет около 10 м. Точно зависит от температуры по ее длине - с учетом падения имхо еще подлиннее. Можно свернуть в спираль для компактности.

 

Чем выше обороты, тем выше скорость потока воздуха проходящего через дроссельную заслонку и тем лучше распыление топлива для лучшего перемешивания топлива с воздухом. Снижая обороты двигателя, вы снижаете скорость потока, следовательно и снижаете качество перемешивания топлива. При снижении оборотов нужно регулировать и качество смеси поступающей в камеру сгорания.

Карбюратор рассчитывается не на обороты, а на объем воздуха проходящего через дроссельную заслонку,

Пульсации будут по любому и сглаживать их нет никакого смысла потому, что они присутствуют в момент впуска.

 

Крутить винты на карбюраторе имеет смысл _только_ после очистки и промывки его, карбюратора, до хирургической стерильности (тонкие каналы чистим леской или пластиковой щетиной от щвабры),и установки фильтра тонкой очистки топлива. Запуск без фильтра, даже кратковременный, почти всегда приводит к забитию каналов системы холостого хода в карбе. Большинство "неисправностей" мелкой садовой техники связаны именно с этим.

Удивило то, что орионовский зарядник при снижении напряжения на входе снижал ток на выходе. Те что у меня просто отключаются.

Резонатор на выхлопе может быть не только линейным (как труба духовых инструментов) но и объемным (как звуковая колонка). Резонатор-коробка имеет существенно меньшие размеры. Считать можно по методике для звуковых колонок, введя поправку на то, что температура заполняющего объем газа градусов 150-200. Пятьсот - это у выпускного клапана при максимальной нагрузке. У моих Кипоров в коробке глушителя 140-160.

Ну и судя по данным экспериментов - похоже что использование генератора на пониженных оборотах для зарядки АКБ имеет смысл. А 220 для питания лампочек и ноутбука можно получать от китайского "автомобильного"инвертора. Интересно - какой процент проданных инверторов действительно в автомобилях используется? Я ни у кого не видел, только читал о таком варианте их использования.

 

У меня 410 для 2х190 ач применяется - это вроде их самый мощный на 700 ваттов. На форуме они тоже печатали при падении входного напряжения преобразователь откажется выдавать номинальный ток. Попробую спросить как адаптировать на пониженое входное напряжение хотя бы до 190 в - мож противообмотку намотать на главном торе.

Седя вечером с горя пришлось сдергивать карбюратор с гг2700 т. к. похоже он заливает двигатель бензином и масло полнеет в объеме и сильно жижеет. Хотя при этом внешне электростанция функционирует совершенно нормально - без дыма из выхлопа или перебоев. Вообщем винт пилота похоже торчит прямо в основной газовый канал тонкой иголкой. И имхо в нем смысл только при почти полностью закрытой заслонке основной регулирующей.

А где расположен единственный действующий на основной нагрузке жиклер ? Вроде по оси карбюратора виднеется что-то закрученое внутрях со шлицом под плоскую отвертку - это оно ? Как оно настраивается если для функционирования карбюратора он должен быть закрыт крышкой и залит бензином ? Или там специальный технологичекский прижим используется на заводе ?

 

Оно.

Никак. Один раз при испытаних сконструированного двигателя подобрали жиклер и так и штампуют.
Считается что в китайском серийном производстве двигатели получаются одинаковые.

На работу двигателя влияет состав смеси _испарившегося_ топлива с воздухом. А то что не испаряется - оказывается в масле. Не испаряться может от плохого распыления или от недостаточной температуры.
При работе на пониженных оборотах нужен карб с меньшей площадью диффузора чтобы скорость потока сохранить.

 

Т. е. получается его можно спокойно выкручивать для экспериментов и потом просто вкрутить до упора ? Т. е. запоминать на какой глубине был закручен и на сколько оборотов и до какого угла шлица нет надобности ?

Просто это самый удобный вариант подачи газа - через вход имеющегося редуктора вместо бензина подать подготовленный по давлению газ (или через вкрученый вместо крепежного болта крышки карбюратора переходник - бо до этого главного жиклера из поплавковой камеры тоже мелкая дырка - газ будет упираться при сверхмалом давлении), но вот этот главный бензиновый жиклер для газа мелковат и его надо заменить на более толстый или просто удалить. А если потеряется настройка на бензин при восстановлении будет очень обломно.

Для меня это какая-то фантастика - двигатель нормально работает, а по дну карбюратора и потом по стенке цилиндра течет поток жидкого бензина и стекает через кольца в картер ? А при этом в цилиндре нормально так горит смесь при жутком давлении и температуре. Или так возможно когда капельный бензин переживает фазу сгорания смеси в виде капель и потом оседает на стенке цилиндра и протекая через зазоры колец попадает в масло ? Но тогда бы при выхлопе много вылетало в глушитель - гораздо больше чем натекает в масло церез зазоры у колец. Да и экономичность пока очень образцовая - даже вроде чуть _лучше_ чем у имеющейся гг2000 у которой эффекта пополнения объема масла и разжижения нет. Хотя все еще эффект исчезновения почти половины или более полезной энергии у обоих электростанций есть.

Просто дроссельной шайбы-вставки хватит или надо цилиндрическую дырку для разгона воздуха ? Скорость потока нужна только для правильной смеси при питании жидким бензином, а если переделать на газ то на скорость потока пофиг если смесь воздуха с газом где-то отдельно готовить ?

Вообще тогда какой-то странный карбюратор у китайцев (хонды) - главный жиклер торчит снизу, а ось заслонки вертикальна. При этом при закрытии заслонки она сжимает канал воздуха и он имхо больше течет мимо главного жиклера (дальше от оси заслонки) и может от этого смесь хуже готовится при малой мощности и сильно прикрытой заслонке ?

Хотя у генераторных применений двс в бытовых электростанциях похоже такие огромные потери при 3000 об в мин, что заслонка редко существенно закрывается. Чтобы началось какое-то заметное влияние всяких приспособ для "холостого хода".

 

Тоже что ли экспериментами позаниматься.
Думаю что на дизеле уменьшить обороты вдвое можно безболезненно без ущерба для КПД.
Распыл форсунки не зависит от оборотов.
Порция впрыска на небольшой мощности и так мизерная, а если вдвое уменьшить обороты то вдвое упадет часовой расход.
У меня и так 0,5 литра час (на киловатт) будет 250мл на 500 ватт.
Ибо при 3000 об. на 500 ватт нагрузки я 250мл расхода пока получит не смог.

 

А как на счет выходной частоты генератора, ведь и частота упадет, а такую электроэнергию многие потребители не смогут "переварить".

 

Я именно так и делал - выкручивал главный жиклер, снимал крышку поплавковой камеры и подавал газ в туда где был жиклер. А газовым главным жиклером у меня работает небольшой краник, которым режим двигателя и настраивается.
Я тут на форуме размещал фотографии своих Кипоров, там видно.
В случае газа проблем с смешиванием с воздухом нет, от скорости потока в карбе оно не зависит так как газу не надо распыливаться и испаряться, он уже газообразный.
А неиспарившемуся бензину до момента сгорания надо еще пережить такты всасывания и сжатия. А он на стенки цилиндра оседает и через кольца попадает в картер. У дизелей кстати тоже при плохом распыливании топлива неисправной форсункой происходит то же самое. При этом еще и масляная пленка с цилиндра смывается что заметно увеличивает износ.
Если захочется обратно на бензин (а зачем?) то вкручиваем жиклер обратно, он там просто до упора вкручивается, положение шлица значения не имеет. Я могу придумать только одну причину для работы на бензине - в случае наличия лишних денег, лени и автомобиля - бензиновую заправку все равно посещать приходится, а за газом надо специально ехать. Хотя во многих населенных пунктах снабжение газом неплохо налажено.

Большинству потребителей частота пофиг так как их импульсный блок питания все равно начинается с выпрямителя.
А тут вообще предполагается использовать генератор для зарядки аккумов, а 220 в дом можно и от китайского инвертора получать, к ним подключенного.

 

Так изначальная задача пренебречь частотной характеристикой. Задача заряжать АКБ через зарядный преобразователь нечувствительный к частоте. И уже от них, с помощью инвертора, питать нагрузки критичные к частоте и напряжению.
Вообще получается логично. 500-700 ваттный тихоходный экономичный генератор днем заряжает АКБ и питает небольшие нагрузки (хотя пиковые (пуск насосов например) могут быть и больше киловата),.
Ночью АКБ питают критические нагрузки (котлы, циркуляционники, дежурное освещение) Без работы генератора.