Бензогенератором (БГ) называют перевозимый агрегат, позволяющий получать электроэнергию за счет сжигания топлива в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Характерный вид БГ показан на рисунке 1. Помимо бензогенераторов бывают также дизельные и газовые генераторы электроэнергии, но все они схожи между собой по принципу действия.

 

В БГ происходят следующие преобразования энергии. Химическая энергия топлива преобразуется в камере сгорания в тепловую энергию, за счет которой происходит расширение газов. Под действием давления газов поршень в цилиндре ДВС преобразует энергию давления газов в поступательное механическое движение. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует энергию поступательного движения поршня в энергию механического вращения коленчатого вала. Электрогенератор преобразует энергию механического вращения в электроэнергию переменного тока. Также в БГ может присутствовать выпрямитель напряжения (AC-DC), преобразующий энергию переменного тока в энергию постоянного тока.

Рассмотрим теперь два основных преобразователя, входящие в состав БГ, более подробно.

ДВС бывают двух типов – двухтактные и четырехтактные.

В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.
Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60...70%.

Однако основным недостатком двухтактных ДВС является большое количество топлива, которое не перерабатывается и неизбежно выбрасывается в атмосферу.
Четырехтактные двигатели в этом отношении являются более экономичными и экологически менее вредными, а также более распространенными. В данном типе ДВС цикл работы состоит из четырех тактов, а рабочая смесь поступает и отводится из рабочих цилиндров через, соответственно, впускные и выпускные клапана.
Электрогенератор – агрегат, превращающий механическую энергию в энергию электрического тока. Действие электрогенератора основано на явлении электромагнитной индукции.

Простейшим примером генератора может служить проводник в виде рамки, вращающийся вокруг оси в магнитном поле постоянного или электромагнита. При вращении рамки в магнитном поле в ней возникает переменная электродвижущая сила.

Если рамку соединить с внешней частью цепи, то в цепи появится переменный ток. Для соединения рамки с внешней цепью используются кольца, укрепленные на той же оси, на которой укреплена вращающаяся рамка. К кольцам присоединяются концы рамки, а над каждым кольцом устанавливаются неподвижные скользящие контакты – щетки. При вращении рамки за один оборот полярность щеток меняется два раза.

Очевидно, в действительности устройство генераторов переменного тока значительно сложнее. С клемм генератора должно сниматься достаточно высокое напряжение; поэтому вместо одного витка приходится использовать значительное их число и соответствующим образом соединять их между собой.

Бензогенераторы находят широкое применение в различных областях деятельности человека. Они очень полезны там, где требуется автономный источник электроэнергии или независимость от внешней электросети.

Бензиновые и дизельные электростанции (бензогенераторы и дизель-генераторы) широко используются для обеспечения автономного электроснабжения коттеджей, офисов, складских помещений, небольших производств, строек и др.
Миниэлектростанции (бензогенератор) используются при наличии потребности в небольшой мощности источника электроснабжения. Благодаря относительно. Миниэлектростанции можно разделить на две большие группы: бензогенераторы и дизель-генераторы малой мощности. В бензогенераторах используются четырехтактные бензиновые двигатели внутреннего сгорания воздушного охлаждения с частотой вращения 3000 об/мин. В дизель-генераторах малой мощности основным элементом является высокооборотистый (3000 об/мин) дизельный двигатель воздушного охлаждения. Генераторные установки, снабженные электрическим стартером, возможно также оборудовать различными устройствами автоматического запуска и слежения. Однофазные бензогенераторы применяются при использовании однофазных электропроводок и электроприборов. Трехфазные бензогенераторы требуют соблюдения условий примерного равенства мощности потребителей, находящихся на различных фазах.

Миниэлектростанции используются при наличии потребности в небольшой мощности источника электроснабжения. Благодаря относительно небольшому весу и габаритам миниэлектростанции достаточно мобильны и позволяют легко переносить их с места на место, при этом возможна и стационарная установка.

Миниэлектростанции можно разделить на две большие группы:

бензогенераторы;
бензиновые электростанции (бензогенераторы) малой мощности.
В бензогенераторах используются четырёхтактные бензиновые двигатели внутреннего сгорания воздушного охлаждения с частотой вращения 3000 об/мин.

Генераторные установки, снабжённые электрическим стартером, возможно также оборудовать различными устройствами автоматического запуска и слежения.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

Несмотря на то, что ДВС являются несовершенным типом тепловых машин (сильный шум, токсичные выбросы, меньший ресурс), благодаря своей автономности (необходимое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы) ДВС очень широко распространены, например на транспорте.

Основными типами ДВС являются:

Поршневые двигатели — камерой сгорания является цилиндр, где тепловая энергия топлива превращается в механическую энергию, которая из возвратно-поступательного движения поршня превращается во вращательную с помощью кривошипно-шатунного механизма. По типу используемого топлива делятся на:
Бензиновые — смесь топлива с воздухом готовится в карбюраторе и далее во впускном коллекторе, или во впускном коллекторе при помощи распыляющих форсунок (механических или электрических), или непосредственно в цилиндре при помощи распыляющих форсунок, далее смесь подаётся в цилиндр, сжимается, а затем поджигается при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
Дизельные — специальное дизельное топливо впрыскивается в цилиндр под высоким давлением. Возгорание смеси происходит под действием высокого давления и, как следствие, температуры в камере.
Газовые — двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях:
смеси сжиженных газов — хранятся в баллоне под давлением насыщенных паров (до 16 атм). Испарённая в испарителе жидкая фаза или паровая фаза смеси ступенчато теряет давление в газовом редукторе до близкого атмосферному, и всасывается двигателем во впускной коллектор через воздушно-газовый смеситель или впрыскивается во впускной коллектор посредством электрических форсунок. Зажигание осуществляется при помощи искры, проскакивающей между электродами свечи.
сжатые природные газы — хранятся в баллоне под давлением 150—200 атм. Устройство систем питания аналогично системам питания сжиженным газом, отличие — отсутствие испарителя.
генераторный газ — газ, полученный превращением твёрдого топлива в газообразное. В качестве твердого топлива используются:
уголь
торф
древесина
Газодизельные — основная порция топлива приготавливается, как в одной из разновидностей газовых двигателей, но зажигается не электрической свечой, а запальной порцией дизтоплива, впрыскиваемого в цилиндр аналогично дизельному двигателю.
Двухтактный цикл. в двухтакном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще.Роторно-поршневые — за счёт вращения в камере сгорания многогранного ротора динамически формируются объёмы, в которых происходит обычный цикл ДВС.
Газотурбинные двигатели — энергия расширяющихся продуктов горения передаётся на лопатки газовой турбины.
ДВС с впрыском воды.