ДГУ – розбираємося, що до чого

Дизель-генераторні установки (ДГУ, дизельні електростанції) – найпоширеніші на сьогоднішній момент часу елементи побудови систем гарантованого живлення. Основними структурними елементами ДГУ, як можна бачити в назві, є дизельний двигун і генератор.

У цій статті буде розглянуто принципи роботи і конструктивні особливості електростанцій із чотиритактним дизельним двигуном і синхронним генератором змінного струму.

Розбирати “що до чого” почнемо з розгляду основних механізмів двигуна внутрішнього згоряння.

Отже, ДВЗ, у нашому випадку дизельний двигун, складається з таких основних елементів:

• циліндро-поршнева група і кривошипно-шатунний механізм;
• газорозподільний механізм;
• корпус;
• системи двигуна.

Кривошипно-шатунний і газорозподільний механізми забезпечують здійснення робочого циклу двигуна. Кривошипно-шатунний механізм призначений для перетворення зворотно-поступального руху поршня в циліндрі на обертальний рух колінчастого вала двигуна або перетворення теплової енергії згоряння палива в механічну енергію обертання вала двигуна. Кривошипно-шатунний механізм включає в себе шатун, колінчастий вал і елементи циліндропоршневої групи – поршень, поршневий палець.

Працює ця “штуковина” так: є поршень, який прямолінійно (вперед-назад) рухається в циліндрі двигуна. Щоб передати механічну енергію його руху валу двигуна, до нього приєднано шатун. Шатун складається безпосередньо з тіла і двох головок з кришками, за допомогою яких він кріпиться до поршня і колінчастого вала двигуна. Коли поршень йде вниз, здійснюючи робочий хід, він тисне на шатун, а той зі свого боку тисне на шийку колінвалу. Це призводить до кругового руху шатунної шийки колінвала. Далі поршень доходить до крайньої нижньої точки свого руху, після цього починається його рух у зворотний бік, а в цей час уже інший поршень здійснює робочий хід, аналогічно через шатун, передаючи механічну енергію колінчастому валу двигуна.

Для кращого розуміння вищесказаного більш детально розглянемо конструктивні особливості цього механізму.

Шатун складається зі стрижня, що має двотавровий перетин, поршневої (верхньої) і кривошипної (нижньої) головок. Поршневою головкою шатун кріпиться до поршня за допомогою поршневого пальця.

Кривошипною головкою шатун кріпиться до шатунної шийки колінчастого вала. Шатун є однією з найбільш навантажених деталей у двигуні. Колінчастий вал сприймає зусилля від поршня через шатун і передає крутний момент через сполучну муфту ротору генератора змінного струму.

Колінчастий вал складається з корінних, шатунних, шийок і щік, що їх з’єднують. Шатунна, або корінна шийка разом із двома щоками утворює коліно вала. Корінними шийками вал встановлюється в картері двигуна і закріплюється кришками. До шатунних шийок, як говорилося раніше, кріпляться шатуни. Тертя компенсується підшипниками ковзання або вкладишами. Корінні вкладиші встановлюються в корінні опори і кришки корінних опор, шатунні встановлюються в нижню головку шатуна і в кришку головки шатуна.

Поршень сприймає тиск газів і передає зусилля на шатун. Поршень складається з двох частин: верхньої, званої “головка поршня” і нижньої, званої “спідниця поршня”. Головка поршня разом зі стінками циліндра утворює камеру згоряння двигуна. Головка поршня – найбільш посилена частина поршня. Спідниця поршня менш посилена, в неї встановлюється поршневий палець. Крім того, в голівку поршня встановлюються компресійні та мастилознімні кільця, які також належать до циліндропоршневої групи. Компресійні кільця необхідні для ущільнення поршня в циліндрі та для відведення тепла від поршня до стінок циліндра. Маслознімні кільця необхідні для зняття надлишків мастила.

У поршень встановлюється поршневий палець, він шарнірно з’єднує поршень із шатуном. Поршневі пальці бувають плаваючого типу і запресовані у верхню головку шатуна.

Другий механізм, що забезпечує здійснення робочого процесу двигуна, – газорозподільний.

Газорозподільний механізм призначений для своєчасного відведення газів із циліндра і підведення повітря в циліндр згідно з тактами робочого циклу двигуна. Він має забезпечити очищення циліндрів від продуктів згоряння (відпрацьованих газів) на такті випуску і наповнення циліндрів новою порцією повітря на такті впуску.

У двигунах внутрішнього згоряння застосовуються кілька типів газорозподілу. Найбільшого поширення, завдяки відносній простоті влаштування та високій надійності, набув клапанний механізм газорозподілу.

У механізмі газорозподілу можна виділити такі групи деталей:

• розподільний вал і деталі приводу розподільчого вала;
• деталі клапанної групи;
• деталі приводу клапанів і передавальні деталі.

Принцип його роботи полягає в такому. Розподільний вал приводиться в рух від колінчастого вала через передавальний механізм. На тілі розподільного вала в певній послідовності та під певними кутами розташовані кулачки, що мають форму ексцентриків. У певні моменти часу, згідно з тактами робочого циклу дизельного двигуна, кулачки натискають на деталі приводу клапанів, які відповідно відкриваються, долаючи зусилля пружин. При цьому в циліндрах відбувається наповнення повітрям або видалення відпрацьованих газів, залежно від того, який клапан відкрився.

Розподільний вал забезпечує своєчасне відкриття і закриття клапанів. Вал класичної конструкції кулачкового типу має кулачки керування впускними і випускними клапанами та опорні шийки. Опорними шийками вал встановлюється в опорах (підшипниках ковзання) і закріплюється кришками. Опори і кришки опор можуть бути об’єднані між собою в корпус підшипників розподільного вала. Від осьового переміщення розподільний вал утримується упорним підшипником. Розподільний вал приводиться в рух від колінчастого вала двигуна зубчастою передачею (шестернями).

Передавальне відношення шестерень (зірочок) колінчастого і розподільного валів дорівнює двом (тобто швидкість обертання колінчастого вала вдвічі вища, ніж розподільного).

До деталей клапанної групи належать впускні та випускні клапани, сідла клапанів, напрямні втулки клапанів зі стопорними кільцями та ущільнювачами клапана (сальниками клапана), клапанні пружини, тарілки, шайби та конічні розрізні “сухарі”.

Клапани. Основними елементами клапана є головка і стрижень. Робочою поверхнею тарілки (фаскою) клапан щільно прилягає до сідла, запресованого в головку блока циліндрів. Нещільна посадка клапана в сідлі є основною причиною його виходу з ладу (прогорання) і розгерметизації камери згоряння. Напрямні втулки клапанів запресовуються в головку циліндрів блоку (або в блок циліндрів, у разі нижнього розміщення клапанів). Через напрямну втулку проходить стрижень клапана. Втулка може мати посадковий поясок для встановлення сальника клапана (мастилоз’ємного ковпачка), що ущільнює стрижень клапана та запобігає потраплянню надлишків мастила по стрижні клапана в камеру згоряння. При цьому для поліпшення змащення стрижня клапана на внутрішній поверхні напрямної втулки виконують спіральну канавку (різьблення), у якій утримується масло.

Пружини клапанів повертають клапан на сідло після зняття з нього навантаження від кулачка розподільного вала, утримують клапан у закритому положенні, забезпечуючи його щільну посадку в сідлі, і запобігають розриву кінематичного зв’язку між передавальними деталями і клапаном. На один клапан встановлюється одна або дві пружини (внутрішня – мала, і зовнішня – велика). Витки великої і малої пружин мають протилежну навивку. Пружина надівається на стрижень клапана і закріплюється на його кінці через опорну тарілку за допомогою розрізних конічних сухарів.

Залежно від конструкції газорозподільного механізму слід розрізняти два основні типи механічних приводів клапанів:

• привід за допомогою коромисел, має такі деталі: коромисло, вісь коромисел, штангу, проміжний штовхач;
• привід за допомогою важелів;

Коромисла встановлюються на осі коромисел через бронзову втулку або без неї. У зазор між коромислом і втулкою надходить масло. Одне плече коромисла спирається через проміжний штовхач на торець клапана, інше на кулачок розподільного вала. У плечі коромисла, що спирається на клапан, встановлюється гвинт із контргайкою або ексцентрик, за допомогою якого здійснюється регулювання теплового зазору між торцем клапана і деталями приводу клапана. Зазор компенсує теплове подовження стрижня клапана під час нагрівання. Вісь коромисел являє собою сталеву трубку з точно обробленою поверхнею. Вісь (осі) закріплюється на голівці блока циліндрів у спеціальних отворах або болтами на кришках розподільного вала.

Привід за допомогою важелів має такі деталі: важіль, опору важеля і притискну пружину.

Одним плечем важіль спирається на торець клапана, іншим на кулясту головку опорного болта або втулку гідравлічного штовхача (гідрокомпенсатора). Наполегливий болт вкручується в сталеву втулку, встановлену на різьбі в тілі головки блока циліндрів, і утримується від мимовільного викручування контргайкою. За допомогою упорного болта проводиться регулювання теплового зазору в приводі клапанів.

Привід за допомогою циліндричних штовхачів. Циліндричний штовхач являє собою сталевий стаканчик, встановлений на стрижні клапана в спеціальному отворі головки блока. На штовхач через сталеву регулювальну шайбу впливає кулачок розподільного вала (у деяких конструкціях регулювальну шайбу встановлюють під штовхач на торець стрижня клапана).

Основою для кріплення деталей і вузлів перерахованих систем і механізмів є корпус двигуна.

Корпус двигуна складається з таких частин: картер, блок циліндрів, головка блока циліндрів і кришки головки блока циліндрів. У картері двигуна знаходиться основний запас мастила.

У блоці циліндрів розташовані безпосередньо циліндри. У рядних двигунах, якщо блок циліндрів відливають із чавуну, циліндри виготовляють спільно з блоком.

У чавунних блоках багаторядних двигунів і блоках, виконаних з алюмінієвих сплавів, циліндри можуть виготовлятися у вигляді окремих гільз із чавуну або спеціальної сталі.

Гільзи встановлюються безпосередньо в сорочку охолодження блока циліндрів і носять назву “мокрих”. Зовнішня поверхня “мокрих” гільз омивається охолоджувальною рідиною.

На голівці блока циліндрів розташовується газорозподільний механізм: клапанна група, деталі приводу і розподільний вал. Низ головки блока циліндрів утворює зі стінками циліндрів і днищами поршнів камери згоряння.

Кришка головки блока циліндрів закриває газорозподільний механізм і оберігає його від потрапляння різного роду забруднень.

Крім газорозподільного, кривошипно-шатунного механізмів і корпусу, робота дизельного двигуна неможлива без систем. Системи двигуна забезпечують нормальну роботу основних механізмів двигуна. Основними з систем двигуна можна назвати:

• паливну систему;
• систему змащення;
• систему охолодження.

Паливна система призначена для своєчасної подачі палива в циліндри двигуна. Систему умовно можна розділити на дві частини: низького тиску і високого тиску.

До елементів низького тиску належать:

• паливний бак, призначений для зберігання основного запасу палива. Як правило, штатний бак вбудований у раму двигуна. Для великих потужностей паливний бак встановлюється окремо.
• паливний фільтр грубого очищення, призначений для грубого очищення палива, що надходить у циліндри.
• паливний фільтр тонкого очищення – водовідділювач, призначений для тонкого очищення палива і видалення з нього вологи.
• паливопідкачувальний насос, призначений для забору палива з паливного бака і подачі його до паливного насоса високого тиску. Такі насоси можуть бути різних типів: мембранні, поршневі та шестерні.
  паливопроводи низького тиску.

Елементи паливної системи високого тиску:

паливний насос високого тиску (ПНВТ) призначений для підвищення тиску палива і подачі його до форсунок двигуна. ПНВТ бувають різного типу, найпоширенішими є ПНВТ плунжерного типу.

Основою в такому насосі є плунжерна пара. Це безпосередньо плунжер (невеликий поршень) і циліндр, у якому плунжер рухається. Плунжер приводиться в рух від розподільного вала ПНВТ або від іншого приводного механізму, залежно від конструкції насоса, який, своєю чергою, за допомогою шестерної передачі приводиться в рух від колінчастого вала двигуна. На плунжері є проточка, яка залежно від повороту плунжера збільшує або зменшує подачу палива. Поворотом плунжера керує рейка ПНВТ або інший приводний механізм, залежно від конструкції насоса. Своєю чергою, рухом рейки керує регулятор частоти обертання колінчастого вала двигуна.

Форсунка призначена для подачі палива в камеру згоряння. Найбільш поширені форсунки голчастого типу. Принцип роботи полягає в тому, що голка, підпружинена відповідним зусиллям, у стані спокою щільно прилягає до корпусу форсунки. Як тільки ПНВТ створює тиск, що перевищує зусилля пружини голки, вона піднімається і відбувається впорскування палива в камеру згоряння через отвори в корпусі форсунки.

Система змащення призначена для забезпечення змащення поверхонь деталей, що труться, відведення тепла від деталей і виносу продуктів зносу з пар тертя.

У дизель-генераторних установках застосовується комбінована система змащення, де змащування здійснюється двома способами: найбільш навантажені деталі змащують під тиском, а решту – розбризкуванням, тобто мастило, що потрапляє на обертових деталях двигуна, розбризкується цими деталями, утворюючи масляний туман.

Система змащення містить у собі:

• маслопідкачувальний насос, призначений для організації циркуляції оливи і подачі оливи під тиском до деталей механізмів, що труться. Найчастіше застосовуються шестерні масляні насоси.
• масляний фільтр, призначений для очищення масла.
• масляні трубопроводи.
• охолоджувач оливи, призначений для відведення тепла від мастила.

Система охолодження призначена для охолодження двигуна під час його роботи. Системи охолодження поділяють на повітряні та рідинні. На стаціонарних ДГУ застосовується виключно рідинна система охолодження. Рідинна система охолодження містить у собі:

• сорочку охолодження;
• радіатор з розширювальним бачком і пароповітряним клапаном горловини радіатора (розширювального бачка);
• насос охолоджувальної рідини;
• термостат;
• вентилятор;
• з’єднувальні патрубки та шланги.

Рубашка охолодження, радіатор, патрубки і шланги заповнюються охолоджувальною рідиною.

Під час роботи двигуна насос, що приводиться в рух від колінчастого вала, створює циркуляцію охолоджувальної рідини. Якщо двигун “холодний”, рідина не потрапляє в радіатор і циркулює по малому колу сорочки охолодження. У міру прогрівання двигуна частина рідини, а потім і вся рідина починає циркулювати через радіатор по великому колу сорочки охолодження. У радіаторі рідина охолоджується потоком повітря, створюваним вентилятором. Охолоджена рідина забирається з радіатора насосом і знову подається в сорочку охолодження. Механічний привід вентилятора забезпечує його постійну роботу при працюючому двигуні незалежно від температури охолоджувальної рідини.

Термостат регулює і підтримує температурний режим двигуна, пропускаючи рідину по малому колу під час прогрівання холодного двигуна, і по великому колу – під час роботи двигуна на робочих температурах (85-110°C).

Термостати мають одно- або двоклапанну конструкцію. Термосиловий елемент термостата розміщується в пластмасовому або металевому корпусі термостата і являє собою закритий латунний циліндр, усередині якого міститься твердий або рідкий наповнювач. Об’єм наповнювача збільшується під час нагрівання. Збільшення або зменшення об’єму наповнювача призводить до переміщення (відкривання – закривання) клапанів термостата.

Рідинні системи охолодження належать до типу закритих і сполучаються з атмосферою тільки через пароповітряний клапан пробки розширювального бачка. У розширювальний бачок рідина надходить із радіатора внаслідок розширення рідини під час нагрівання. Закрита система охолодження сприяє підтримці в системі підвищеного тиску (в межах 1,10-1,35 атм.), що необхідно для підвищення температури кипіння охолоджувальної рідини вище за 100°С.

Як охолоджувальні рідини в системах охолодження двигунів використовуються антифризи. Основою антифризів є етиленгліколь або пропіленгліколь.

Етиленгліколь – безбарвна сильно отруйна рідина з низькою температурою замерзання, масляниста на дотик і солодкувата на смак.

Пропіленгліколь менш шкідливий для здоров’я, але за робочими характеристиками поступається етиленгліколю.

В охолоджувальні рідини додають присадки, що стримують корозію металу і перешкоджають утворенню накипу на стінках сорочки охолодження. Також антифризи мають низьку температуру початку кристалізації і мають змащувальні властивості.

Крім цих систем можна виділити систему повітрозабору; систему газовихлопа; систему передпускового підігріву; електромеханічну систему; систему відбору потужності; систему автоматики.

Система повітрозабору призначена для забору та очищення повітря, необхідного для згоряння палива.

Система включає в себе повітряний фільтр і повітряний колектор.

Система газовихлопа призначена для відведення вихлопних газів.

Система включає в себе вихлопний колектор, глушник і трубопровід видалення відпрацьованих газів. Як загальний елемент систем повітрозабору і газовихлопа можна виділити турбокомпресор. Практично всі стаціонарні ДГУ випускаються турбованими. Це дає змогу збільшити потужність ДГУ, використовуючи енергію відпрацьованих газів.

Відпрацьовані гази потрапляють у газову турбіну, яка приводить у рух повітряний компресор, який зі свого боку створює надлишковий тиск у повітряному колекторі.

Система передпускового підігріву дизельного двигуна забезпечує прогрів камери згоряння перед пуском двигуна. Необхідність введення такої системи для дизеля зумовлена тим, що температура в камері згоряння має бути вищою за температуру самозаймання дизельного палива для надійного запуску двигуна. Основні елементи системи: накальні свічки попереднього нагріву та схема керування.

Електромеханічна система призначена для запуску двигуна (за електростартерної системи запуску) і для живлення електричних елементів двигуна.

До системи входять:

• акумуляторна батарея;
• електричний стартер;
• зарядний генератор;
• дроти.

Під час запуску акумуляторна батарея живить стартер на час, необхідний для запуску станції. Після запуску стартер відключається, а зарядний генератор здійснює зарядку акумулятора.

Крім того, АКБ здійснює живлення елементів системи автоматики.

Система відбору потужності призначена для розподілу зусиль на приводні механізми. Система включає шестерні, шківи та приводні ремені.

Система управління і автоматики призначена для управління роботою ДГУ і передачі інформації про основні параметри роботи станції оператору.

Система містить контролер керування двигуном (за наявності), пульт керування станцією і датчики.

Тепер, маючи повне уявлення про конструкцію, основні механізми і системи дизельного двигуна, розглянемо робочий цикл чотиритактного дизельного двигуна.

Під час роботи поршневого двигуна внутрішнього згоряння поршень спільно з верхньою голівкою шатуна рухається в циліндрі поступально (вгору-вниз), водночас колінчастий вал разом із нижньою голівкою шатуна здійснює обертальні рухи. У переважної більшості двигунів, якщо дивитися на двигун з боку шківа, обертання колінчастого вала здійснюється за годинниковою стрілкою. За один оберт колінчастого вала (360°) поршень у циліндрі робить два ходи (один хід угору й один униз). За постійної швидкості обертання колінчастого вала двигуна поршень у циліндрі рухається з прискоренням – уповільненням. Найменші швидкості руху поршня спостерігатимуться за його крайніх положень у циліндрі – у верхній і нижній частині. У верхній і нижній частині циліндра поршень змушений зробити зупинку, щоб змінити напрямок руху. Точки в циліндрі, де поршень зупиняється і змінює напрямок свого руху, називаються “мертвими точками”. Найдальше положення поршня в циліндрі відносно осі колінчастого вала (верхнє положення) називають “верхньою мертвою точкою” (в.м.т.), найближче положення поршня в циліндрі відносно осі колінчастого вала (нижнє положення) називають “нижньою мертвою точкою” (н.м.т.).

Поршень, що рухається в циліндрі, проходить відстань, що дорівнює відстані між верхньою і нижньою мертвими точками. Ця відстань називається ходом поршня. За один хід поршня кривошип КВ проходить відстань, що дорівнює двом його радіусам, тобто робить півоберт (180°).

Об’єм циліндра, укладений між крайніми положеннями поршня в циліндрі (між мертвими точками), називають робочим об’ємом циліндра. Сума робочих об’ємів усіх циліндрів двигуна дорівнює робочому об’єму двигуна. Сума робочого об’єму циліндра та об’єму камери згоряння дорівнює повному об’єму.

Камерою згоряння називають об’єм циліндра над поршнем при його положенні у верхній мертвій точці. Паливно-повітряна суміш у циліндрі стискається поршнем якраз до цього об’єму і згорає в цьому об’ємі після займання. Відношення об’єму суміші, що надійшла в циліндр на такті впуску, до об’єму суміші, стислої до об’єму камери згоряння під час такту стиснення, називають ступенем стиснення двигуна. Ступінь стиснення показує, у скільки разів у циліндрі стискається суміш. Від ступеня стиснення багато в чому залежать паливна економічність і потужні характеристики двигуна. Ступені стиснення у дизельних двигунів обмежуються конструктивними особливостями застосовуваних матеріалів, з яких виготовляють деталі двигуна, що з підвищенням ступеню стиснення зобов’язані витримувати великі навантаження.

Фази газорозподілу. Цим терміном називають моменти відкриття і закриття клапанів, виражені в кутах повороту колінчастого вала щодо мертвих точок.

Робота двигуна складається із сукупності процесів, що протікають у циліндрах двигуна з певною послідовністю. Ці процеси називають робочим циклом. Робочий цикл чотиритактного дизельного двигуна здійснюється за два оберти колінчастого вала та складається з тактів впуску, стиснення, робочого ходу (розширення) і випуску.

Основою дії поршневого двигуна внутрішнього згоряння є використання роботи теплового розширення нагрітих газів під час руху поршня від ВМТ до НМТ. У циліндрі згорає паливо, перемішане з повітрям, і відбувається нагрівання газів у положенні ВМТ, за якого підвищується температура газів і тиск. Тиск під поршнем дорівнює атмосферному, а в циліндрі він набагато більший, і під дією різниці цих тисків поршень переміщується донизу, а гази – розширюються. Для постійного вироблення механічної енергії двигуном циліндр періодично заповнюють новими порціями повітря через впускний клапан і паливом через форсунку (або подають через впускний клапан суміш повітря з паливом). Продукти згоряння палива видаляються з циліндра через випускний клапан.

Впуск. Під час переміщення поршня від ВМТ до НМТ у порожнину циліндра через відкритий впускний клапан надходить атмосферне повітря. Впускний клапан відкривається з деяким випередженням для кращого наповнення циліндра. Щодо повороту колінчастого вала цей кут називається кутом випередження відкриття впускного клапана.

Стиснення. Поршень рухається від НМТ до ВМТ, впускний і випускний клапани закриті, а поршень, що переміщається вгору, стискає повітря, що надійшло. Процес займання палива вимагає температуру стисненого повітря вищу, ніж температура самозаймання палива. Під час ходу поршня до ВМТ в циліндр через форсунку впорскується дизельне паливо, що подається паливним насосом.

Розширення або робочий хід. Впорснуте наприкінці такту стиснення паливо, перемішуючись із нагрітим повітрям, запалюється, і розпочинається процес згоряння, протягом якого різко підвищуються температура і тиск: максимальний тиск газів досягає 6-9 МПа, а температури доходить до 1800-2000°С. Під дією тиску газів поршень 2 переміщується від ВМТ до НМТ – відбувається робочий хід. Біля НМТ тиск знижується до 0,3-0,5 МПа, а температура до 700-900°С.

Випуск. Поршень переміщається від НМТ до ВМТ, і через відкритий випускний клапан відпрацьовані гази виштовхуються з циліндра. Тиск газів знижується до 0,11-0,12 МПа, а температура до 500-700°С. Випускний клапан закривається з деяким запізненням – це дає змогу більш повно видалити відпрацьовані гази з циліндра. Щодо повороту колінчастого вала двигуна це називається кутом запізнювання закриття випускного клапана. А кут повороту колінвалу, за якого відкрито обидва клапани, називається кутом перекриття, в цей момент відбувається продування циліндра повітрям, що надходить. Після закінчення такту випуску при подальшому обертанні колінчастого вала робочий цикл повторюється в тій самій послідовності.

Тепер розглянемо іншу не менш важливу частину електростанції – генератор змінного струму. За рідкісними винятками на ДГУ встановлюються безщіткові синхронні генератори змінного струму.

Генератор змінного струму перетворює механічну енергію в електричну. Генератор змінного струму виробляє напругу, використовуючи принцип електромагнітної індукції. Електромагнітна індукція – це процес індукування напруги в провіднику, що рухається в магнітному полі, або в провіднику, у якому рухається магнітне поле.

У положенні “А” рамка, що обертається в магнітному полі (її горизонтальні провідники), переміщається паралельно силовим лініям, і напруга при цьому не індукується. Повернувшись у положення “Б”, рамка під час руху перетинає максимальну кількість магнітних силових ліній і, отже, індукується максимальна напруга. Під час переміщення рамки в положення “В” кількість пересічних силових ліній зменшується, і індукована напруга зменшується також. Поворот рамки з положення “А” в положення “В” являє собою поворот на 180 градусів. Переміщення рамки в положення “Г” призводить до виникнення струму протилежного напрямку. Як і в попередньому випадку, максимальна напруга індукується, коли площина рамки перебуває під прямим кутом до силових ліній. При поверненні рамки у вихідне положення “Д” індукована напруга падає до нуля. Щоразу, коли рамка генератора змінного струму робить повний оберт, говорять про завершення циклу. Величина вихідної напруги за час одного циклу повертається до початкового значення. Час, протягом якого відбувається повний цикл, називається періодом. Аналогічно генератор виробляє в замкненому ланцюзі вихідний струм, що має періодичну форму. Кожну половину періоду відбувається зміна полярності напруги. Напруга має одну полярність протягом половини циклу (періоду) і протилежну полярність протягом наступної половини циклу (періоду). У першу половину періоду виробляється напруга позитивної полярності, у другу половину періоду виробляється напруга негативної полярності. Один цикл на секунду визначається як герц.

Магнітне поле, в якому обертається рамка, створюється статором, а рамка, що обертається, називається ротором. Статор складається з безлічі дротяних мідних ізольованих провідників – обмоток, розташованих у корпусі генератора. Ротор являє собою безліч мідних ізольованих провідників, розташованих у вигляді обмоток на валу ротора. Форма вироблюваної генератором змінного струму напруги називається синусоїдою.

Крім ротора і статора до складу генератора входять система збудження і автоматичний регулятор напруги. Нині існує безліч типів систем збудження і регуляторів напруги, ми розглянемо найпростіший варіант.

Система збудження призначена для створення відносно постійного електромагнітного поля на основному роторі генератора. Вона складається зі статора збудника або обмотки збудження і ротора збудника. У початковий момент роботи на роторі збудника, що обертається в статорі збудника, за рахунок залишкового магнетизму обмотки збудника індукується змінна напруга. Потім напруга випрямляється обертовим діодним мостом основного ротора і на ньому створюється постійне електромагнітне поле, яке, обертаючись в обмотках статора генератора, індукує в ньому напругу змінного струму. А регулятор напруги керує струмом збудження як функцією вихідної напруги генератора.

Таким чином, узгоджена робота всіх перерахованих вище вузлів і механізмів призводить до утворення електричної енергії. Дизель-генераторна установка – це складний комплекс механізмів, систем і конструктивних елементів, а суть цієї статті – лише короткий екскурс. Однак розуміння принципів роботи обладнання завжди значно полегшує його експлуатацію!