Przeczytasz w 9 min.
Przeczytano 491 razy
Ostatnia aktualizacja 2023-12-06

Jak działa agregat prądotwórczy?

Jak działa agregat prądotwórczy?

Na samym początku musimy sobie odpowiedzieć na pytanie, co to za urządzenie i jak jest zbudowane.

Agregat prądotwórczy to autonomiczne urządzenie służące do wytwarzania energii elektrycznej o prądzie przemiennym. Czasami agregat prądotwórczy nazywany jest generatorem prądotwórczym. Urządzenia te wytwarzają energię elektryczną za pomocą prądnicy, która napędzana jest silnikiem spalinowym, gazowym lub innym przemiennikiem jednego typu energii w obrotowy, czyli zamieniamy energię mechaniczną w elektryczną. Prądnica swoją budową przypomina silnik elektryczny.

O prądnicy zapewne uczyliśmy się w szkole, ale warto sobie przypomnieć zasadę wytwarzania prądu przez to urządzenie. Działanie prądnicy i wytwarzanie energii oparte jest na zjawisku indukcji elektromagnetycznej.


Model agregatu prądu z magnesami i cewką

Najprostsza prądnica to układ ramki metalowej, magnesów stałych oraz pierścienia metalowego. W ramce metalowej będącej w polu magnetycznym magnesów o zmiennym polu S i N będą wytwarzały się prądy indukcyjne zmienne a wartość tych prądów oraz kierunek będzie ulegała zmianie wraz z obrotem ramki w polu magnesów. Napięcie uzyskiwane podczas obrotu ramki za sprawą indukcji elektromagnetycznej ma charakter okresowy, dlatego w przybliżeniu ma charakter sinusoidy jak na rysunku, gdzie U to napięcie a T to czas. Działanie prądnicy można porównać do odwrócenia sposobu pracy silnika elektrycznego.


Wykres sinusoidalnego napięcia przemiennego (U(t)) w funkcji czasu (t) z zaznaczonymi maksymalnym napięciem (U_max) oraz okresem (T).

Oczywiście to tylko uproszczenie w opisie pracy prądnicy. W rzeczywistości sprawa jest trochę bardziej skomplikowana, tak jak bardziej skomplikowana jest budowa prądnicy. Ramka, która posłużyła nam do opisu działania, jest nazywana rotorem lub wirnikiem i jest to wirująca część składająca się ze zwojów przewodnika, najczęściej drutu miedzianego nawiniętego na wirnik i te zwoje przecinają pole magnetyczne. Pole magnetyczne wytwarzane jest w stojanie, gdzie znajdują się magnesy stałe lub zespół cewek wytwarzających pole magnetyczne. Nasze pierścienie nazywa się w prądnicy lub silnikach komutatorem z zespołem szczotek.
Same prądnice można podzielić na różne rodzaje ze względu na budowę i zasadę działania.

Ze względu na rodzaj wytwarzanego napięcia na prądnice prądu stałego, jak i przemiennego. Prądnice prądu stałego są tak naprawdę prądnicami również prądu przemiennego, ale w swej obudowie posiadają na wyjściu prostownik, który zamienia prąd zmienny w prąd stały. Przykładem takiej prądnicy są alternatory i prądnice w naszych samochodach oraz dynama przy rowerach.


Alternator, urządzenie stosowane w pojazdach do wytwarzania prądu elektrycznego.
źródło: https://www.auto-wiedza.pl/
Przekrój alternatora z oznaczonymi elementami
źródło: https://www.auto-wiedza.pl/
Regulator napięcia, część systemu ładowania pojazdu.

Mamy też do czynienia z prądnicami synchronicznymi i asynchronicznymi.
Prądnica asynchroniczna ma ruchome uzwojenie (tu ono jest ramką, wirnikiem), nieruchomy magnes jest stojanem. W generatorze synchronicznym wirnikiem jest magnes albo elektromagnes, stojanem zaś jest uzwojenie.


Przekrój prądnicy asynchronicznej i synchronicznej
źródło: http://www.eisemann-geko.pl/

Budowa agregatu prądotwórczego

Klasyczny agregat prądotwórczy składa się z następujących części.

  • Silnika napędzającego prądnicę jako źródło energii mechanicznej
  • Prądnicy — serca agregatu zamieniającego energię mechaniczną na elektryczną.
  • Przyłącza z gniazdami i zaciskami oraz całą automatyką kontrolno-ruchową.
  • Ramy, obudowy.
  • Zbiornika paliwa.


Budowa agregatu prądotwórczego

Należy wspomnieć jeszcze o jednej nazwie pojawiającej się w opisach agregatów prądotwórczych. Chodzi tu mianowicie o agregaty prądotwórcze inwerterowe. Różnica między agregatem zwykłym a inwerterowym to nie tylko cena, ale przede wszystkim jakość wyprodukowanej energii. W tradycyjnym agregacie za jakość odpowiada tak naprawdę sama prądnica, a w agregacie inwerterowym za generowanie prądu odpowiada inwerter, zwany również falownikiem. To falownik na swoim wyjściu generuje idealnie „czysty prąd” o stałym napięciu, częstotliwości i stałej mocy no i na wyjściu mamy czystą, idealną sinusoidę. Taki agregat prądotwórczy nadaje się do zasilania urządzeń wrażliwych na zmiany parametrów zasilania. Takimi urządzeniami mogą być systemy cyfrowe, jak i silniki napędzające różne urządzenia. Do zalet wcześniej wymienionego agregatu oprócz parametrów elektrycznych możemy zaliczyć z reguły mniejszą masę, gdyż agregat inwerterowy o tej samej mocy obciążeniowej co tradycyjny, potrzebuje mniejszej prądnicy i co dodatkowo za tym idzie, jest mniejszy i nawet cichszy od tradycyjnego. Jest mniejszy, może być przez to lepiej wytłumiony. Wielkość i pojemność silnika wpływa rzecz jasna również na zużycie paliwa. Przykładowe porównanie agregatów o tej samej mocy od tego samego producenta:

 
Agregat inwerterowy

Agregat z AVR
  Agregat inwerterowy  Agregat z AVR
Moc silnika 9,5 KM 13 KM
Moc znamionowa 5 kW 5 kW
Poziom hałasu 93 dB 95 dB
Waga 43 kg 70,7 kg
Cena ok. 5700 zł ok. 4500 zł


Oczywiście standardowe agregaty prądotwórcze mają różnego rodzaju elektroniczne urządzenia kontrolujące pracę samego agregatu, ale nie mają dużej kontroli nad wszystkim parametrami prądu. Ogranicza się to najczęściej do kontroli napięcia i częstotliwości, natomiast nie są w stanie w sposób szybki reagować na zmienność obciążenia i na jakość sinusoidy. Większość agregatów prądotwórczych posiada więc wbudowane układy zwane AVR, DVR – czyli w uproszczeniu stabilizatory napięcia.
Same agregaty prądotwórcze dzielą się oczywiście na wiele kategorii.

To podział ze względu na działanie i rodzaj złącz, przez które będziemy zasilać swoje urządzenia.

  • Jednofazowe
  • Trójfazowe

Trójfazowe agregaty oferują większą stabilność zasilania i równomierne obciążenie fazowe. Należy jednak pamiętać, że agregaty jednofazowe renomowanych firm, używane najczęściej przy małych obciążeniach i przy domkach jednorodzinnych oferują naprawdę przyzwoite parametry.

Rodzaje agregatów prądotwórczych

Agregaty prądotwórcze możemy też podzielić ze względu na zastosowany silnik i rodzaj paliwa, jakim jest zasilany.

  • Silniki benzynowe dwu i czterosuwowe,
  • Silniki diesla,
  • Silniki gazowe. Najczęściej spotkamy silnik zasilany LPG, ale można też spotkać na CNG,
  • Silniki hybrydowe – zasilane benzyną, LPG oraz CNG.

Agregaty hybrydowe mogą mieć duże znaczenia w sytuacjach, gdzie będzie potrzeba pracy agregatu przez dłuższy czas i będzie dostęp do różnych paliw.


Agregat prądotwórczy na ramie z kołami i butlą gazową

Rozruch silnika agregatu prądotwórczego może być

  • Ręczny,
  • Automatyczny.

W przypadku rozruchu ręcznego odchodzi nam sprawa dbałości i konserwacji akumulatora. Oczywiście komfort jest o wiele mniejszy. Rozruch ręczny stosuje się zresztą do agregatów o małej mocy. Automatyczny rozruch daje duży komfort i swobodę, a w przypadku dobrze zaprojektowanej i wykonanej instalacji elektrycznej istnieje możliwość współpracy z automatycznym sprzęgłem tzw. SZR umożliwiającym przełączenie zasilania danych obwodów lub nawet całego obiektu automatycznie z zasilania sieciowego na agregat.

Ze względu na rodzaj budowy mechanicznej, jak i wielkość samego agregatu możemy mówić o agregatach

  • Mobilnych,
  • Stacjonarnych – do zabudowy lub zewnętrzne.


 Generator prądotwórczy: Osoba uruchamiająca przenośny, pomarańczowy generator na ramie z uchwytami i panel kontrolny, stacjonarny agregat przy budynku na betonowej podstawie, o przemysłowej konstrukcji w żółtej obudowie z panelami kontrolnymi.

Jak wybrać agregat prądotwórczy?

Podchodząc do zakupu agregatu, najistotniejsze jest przeprowadzenie rozpoznania naszych potrzeb. Dobre zdefiniowanie swoich potrzeb i oczekiwań przyniesie nam spokój i satysfakcję z dobrze podjętej decyzji. Sama moc agregatu, jak i rodzaj silnika to jak się okazuje nie wszystko. Warto wziąć pod uwagę takie cechy jak jakość wyprodukowanej energii, głośność pracy agregatu, możliwość podłączenia pod system zasilania wybranego obwodu zasilania czy też całego domu, przez system sterowania automatycznego. Wymiary agregatu, jego wyposażenie, czas pracy na jednym zatankowaniu oraz czas między przeglądami, dostępność części, jak i do serwisu. Renoma producenta też nie jest bez znaczenia, zwłaszcza jeśli chodzi o silnik.
Zawsze, jeśli sami mamy kłopoty z doborem właściwego sprzętu, który spełni nasze oczekiwania, możemy się zwrócić do fachowców z branży lub doświadczonego elektryka-energetyka.

Warto też pamiętać o pewnych zasadach przy wyborze agregatu, jak i podczas jego eksploatacji.

  • Moc znamionowa agregatu prądotwórczego powinna być co najmniej 20% wyższa niż moc zapotrzebowana.
  • Powinniśmy pamiętać o wszystkich parametrach agregatu prądotwórczego i dostosować odbiorniki do jego parametrów.
  • Nie podłączajmy sami agregatu do naszej instalacji bez konsultacji z elektrykiem.
  • Postępujmy zgodnie z instrukcją i zaleceniami producenta.
  • Świadomie i zgodnie z instrukcją producenta wybierajmy miejsca i środowiska pracy agregatu.
  • Powinniśmy być wyposażeni w odpowiednie środki gaśnicze niedaleko agregatu.
  • Pamiętajmy o właściwym odprowadzeniu spalin ewentualnie o wentylacji, gdy agregat znajduje się w pomieszczeniu.
  • Pamiętajmy o właściwym uziemieniu i zabezpieczeniu agregatu.

Agregat prądotwórczy to urządzenie, które może zapewnić nam komfort, dostarczając energię elektryczną w różnych okolicznościach i dla różnych potrzeb. Znajduje zastosowanie na działce, na budowie, miejscach oddalonych od siedzib ludzkich i pozbawionych infrastruktury energetycznej. Wykorzystywany jest jako rezerwowe źródło zasilania zarówno w instytucjach i zakładach pracy oraz w naszych domach. Może mieć naprawdę wszechstronne zastosowanie, gdy właściwie zostanie obsługiwany i wybrany.

A tak już na koniec. Patrząc na wiatrak, można powiedzieć, że to też agregat prądotwórczy, tylko że o innym silniku i o budowie bardziej skomplikowanej 😊

Przeczytaj więcej

Czytaj także:

Czujniki kolejności faz i czujniki asymetrii napięcia w obwodach trójfazowych – na co zwrócić uwagę przy wyborze urządzenia?

Czujniki kolejności faz i czujniki asymetrii napięcia w o

Trójfazowe silniki prądu przemiennego funkcjonujące we współczesnym

Więcej
Jak stworzyć stronę internetową? Poradnik dla początkujących... elektryków ;)

Jak stworzyć stronę internetową? Poradnik dla początkując

Czy wiesz, że Twoi potencjalni klienci przed skorzystaniem z usług

Więcej
Telemetria – co to takiego? Jak działa?

Telemetria – co to takiego? Jak działa?

O tym jak przyłapać na gorącym uczynku nieuczciwego dozorcę, sprawd

Więcej
Poradnik Łukasza - Pomiar impedancji pętli zwarcia dla silnika indukcyjnego asynchronicznego klatkowego

Poradnik Łukasza - Pomiar impedancji pętli zwarcia dla si

W poniższym filmie Łukasz opowiada o pomiarach dla silnika zabezpie

Więcej
Oświetlenie świąteczne pełne magii, ale i energooszczędne

Oświetlenie świąteczne pełne magii, ale i energooszczędne

Stworzenie właściwej atmosfery w naszym domu podczas Świąt Bożego N

Więcej
Przyszłość i trendy technologiczne na 2024

Przyszłość i trendy technologiczne na 2024

Wszyscy zadajemy sobie pytanie, jaki będzie ten Nowy Rok, co przyni

Więcej