Генераторы работают медленнее, если нагрузка ниже?

Когда я вижу указанные электрические генераторы, они обычно показывают расход топлива при «номинальной нагрузке». Так, например, генератор 5 киловатт может потреблять 0,6 галлона в час.

Однако что произойдет, если нагрузка будет менее 5 киловатт? Генератор все еще работает с фиксированной скоростью, а избыточное электричество просто замыкается на землю?

Или двигатель работает медленнее и просто генерирует меньше энергии? Откуда он знает, с какой скоростью бегать? Должен ли он быть настроен вручную?

Если двигатель работает с максимальной нагрузкой, то какова будет типичная потеря эффективности? Может ли кто-нибудь привести пример кривой, показывающей, как генератор теряет эффективность при неоптимальных нагрузках?

Генераторы вообще не используют топливо. Вы, видимо, спрашиваете о генераторе, связанном с каким-то химическим двигателем, вроде "генератора".

Обычно эти комбинации двигатель / генератор имеют регулятор, который пытается поддерживать разумно постоянную скорость. Это обеспечивает столько топлива для двигателя, сколько необходимо для поддержания этой скорости. С более низкой электрической нагрузкой на генератор это создает меньшую механическую нагрузку на двигатель, что требует меньшего количества топлива для поддержания той же скорости.

Это ничем не отличается от круиз-контроля в вашем автомобиле. Например, он движется со скоростью 55 миль / час по шоссе, когда вы идете вверх и вниз по холмам. Тем не менее, он больше открывает дроссель и подает больше топлива в двигатель при подъеме на холмы, чем при спуске. Ваш пробег (миль / галлон) совершенно другой, когда вы поднимаетесь в гору, а не вниз, хотя оба они имеют одинаковую скорость.

При более низкой нагрузке они работают с той же скоростью, но генератор легче поворачивать, а это означает, что дроссельная заслонка двигателя, приводящего его в движение, может быть уменьшена для экономии топлива. Дроссель управляется системой, предназначенной для поддержания правильной скорости независимо от нагрузки.

Кривая КПД в зависимости от нагрузки будет зависеть от генератора.

Если вы говорите о газовых электрогенераторах, предназначенных для электроснабжения домашних хозяйств, есть два основных типа. Эти генераторы должны обеспечивать достаточно точную частоту 60 Гц, и для этого есть два основных способа.

чаще всего генератор наматывается для получения 60 Гц с определенной скоростью, и генератор должен работать на этой постоянной скорости независимо от нагрузки (как отмечалось, дроссельная заслонка закрыта, чтобы уменьшить расход воздуха / топлива при уменьшенной нагрузке).

альтернативой является использование электронного устройства, называемого инвертором, для регулирования частоты переменного тока. Это позволяет фактическому генератору работать с переменной скоростью. (Это типично для небольших генераторов кемпингового типа). Генераторы инверторного типа действительно снижают скорость до минимального уровня при небольшой нагрузке. Обратите внимание, что это связано как с тем, чтобы они были тихими, так и с экономией топлива. Также обратите внимание, что сам инвертор имеет затраты эффективности, поэтому эти блоки могут быть менее экономичными при высокой нагрузке, чем сопоставимые блоки с фиксированной скоростью.

Большинство домашних бензиновых двигателей имеют «2-полюсный» ротор, который вращается на 3600 об / мин регулятором двигателя. Это приводит к паре синусоидальных напряжений 60 Гц, выходящих из обмотки статора ... 180 градусов друг от друга по фазе. Потери в типичном бензиновом двигателе при 3600 об / мин довольно значительны. Если у вас есть автомобиль с тахометром, вы можете заметить, что число оборотов в минуту редко превышает 3600. Если электрическая нагрузка на генератор увеличивается, ток ротора увеличивается, чтобы поддерживать 120 вольт (нормальное линейное напряжение). Это увеличивает нагрузку на бензиновый двигатель, и регулятор открывает дроссель для поддержания скорости. Очень просто и недорого.

Большинство генераторов будут пытаться поддерживать постоянную скорость / частоту независимо от нагрузки. Что касается двигателя, нагрузка - это крутящий момент на генераторе, который сам зависит от потребляемого тока.

Обороты двигателя контролируются каким-либо электронным или механическим регулятором, то есть системой управления с обратной связью, которая определяет частоту вращения двигателя и регулирует дроссельную заслонку, чтобы поддерживать заданные обороты.

На практике это регулирование является несовершенным, и часто возникает некоторая задержка с заметным замедлением скорости двигателя при приложении большой нагрузки, например, при запуске большого электродвигателя.

Отметим также, что генерируемая мощность пропорциональна электрическому сопротивлению на генераторе, то есть ток, который подключается к нему, пытается потреблять, поэтому меньшая нагрузка просто означает, что двигатель должен создавать меньший крутящий момент для поддержания тех же оборотов. Например, если двигатель работает с ничем не подключенным к электрической выходной мощности, то электрическая мощность не генерируется, и двигателю нужно только преодолеть свое собственное внутреннее трение, как только нагрузка подключается, это создает в генераторе обратную ЭДС, которая налагает крутящий момент на двигателе, который необходимо согласовать, открыв дроссель, чтобы поддерживать постоянную скорость.