Какой электрический генератор выбрать, чем отличаются бензиновые и дизельные модели, что такое инверторная станция? СтабЭксперт.ру подготовил большой материал и ответит на все эти и другие вопросы.
Зачем нужны, как и где применяют?
Автономные электрические генераторы с приводом от двигателя внутреннего сгорания используются для питания различных объектов в качестве основных или резервных источников. Как источники основного питания, автономные агрегаты чаще всего применяются на объектах следующего типа:
- стройплощадки, расположенные вдали от энергетической инфраструктуры, когда постройка линии электропередачи оказывается экономически нецелесообразной;
- полевые станы или удалённые места выпаса животных, то есть объекты, нахождение людей на которых носит временный или сезонный характер;
- жилые дома, расположенные в районах без центрального электроснабжения.
Стоимость электроэнергии, вырабатываемой автономно, обычно выше, чем в централизованных электросетях. По этой причине, автономные электростанции чаще выполняют функции резервирования основного электропитания.
Резервными генераторами оснащаются объекты повышенной категории по надёжности электроснабжения, где перерыв питания может привести к авариям, человеческим жертвам или большому экономическому ущербу. Например, операционные отделения больниц, родильные дома, центры авиадиспетчерского управления.
В районах с нестабильным электроснабжением, генераторы могут обеспечивать питание жилых домов и коттеджей.
Виды автономных электростанций
В зависимости от используемого топлива, автономные агрегаты подразделяются на следующие виды:
- бензиновые;
- дизельные;
- газовые;
- комбинированные (газобензиновые).
Рассмотрим каждый вид подробнее.
Бензиновые генераторы
Представлены в основном в сегменте машин малой мощности, достаточно редко превышающей рубеж в 10 кВт. Как правило, это компактные переносные устройства, способные выполнять комплексные функции. Занимая немного места в багажнике автомобиля, они приходят на помощь рыбакам, туристам, дачникам.
Рис 1. Компактная модель Fubag Tl 700 на 700 Вт мощности, с баком на 1,5 л бензина (3 часа работы).
Такой агрегат незаменим при выполнении строительных и монтажных работ в полевых условиях, обеспечивая питание электроинструмента, небольших сварочных аппаратов и освещения.
Компактный бензогенератор также может служить источником резервного питания. Его мощности может быть достаточно для обеспечения электричеством небольшого жилого дома.
Если суммарная нагрузка потребителей превышает возможности генератора, можно ограничиться резервированием только самого необходимого, например, освещения, телевизионной и компьютерной техники, электрооборудования газовых котлов отопления.
Рис 2. Модель 2,6 кВт — DDE GG3300E с баком на 15 л (10 часов работы).
Для дома популярны мощности на 2, 3, 4, 5, 6 кВт, но в целом линейка бензиновых генераторов может доходить до 18-20 кВт, в зависимости от производителя. Если необходимая мощность свыше этих значений, то подходит следующий вариант — дизельгенераторы.
Дизельные электростанции
Экономичнее бензиновых, при одинаковых значениях мощности они больше весят, более шумны в работе. В силу этих отличий, сфера применения дизельных электрических агрегатов несколько иная, нежели бензиновых.
Рис 3. Довольно популярный 3 кВт-ный компактный дизельгенератор с двигателем Subaru — Energo ED 3.0/230-S.
Электростанции с дизельным двигателем представлены в большей степени стационарными моделями, которые служат источниками постоянного или резервного электроснабжения. Мобильные установки выпускаются в очень небольшом диапазоне мощностей. В передвижном варианте агрегаты с дизелем монтируются на раме автомобильного прицепа. Мощность дизельных установок варьируется от нескольких киловатт до нескольких тысяч киловатт.
Рис 4. Установка на 1 МВт, от одного из лидеров в производстве мощных моделей FG WILSON P1250P3.
К особенностям дизельных двигателей следует отнести повышенную степень сжатия топливной смеси, что затрудняет вращение коленчатого вала при запуске. По этой причине, устройствами ручного запуска оборудуются только агрегаты самой малой мощности (4 – 4,5 кВт). Наиболее типичен для дизеля стартерный запуск.
В этом случае, кроме стартера, агрегат должен быть укомплектован стартерной аккумуляторной батареей. СтабЭксперт.ру напоминает, что даже агрегаты с ручным запуском должны иметь аккумулятор для предпускового разогрева свечей накаливания.
Помимо пуска от стартера существуют системы автозапуска, читайте о них ниже.
Кроме этого, система питания дизельного двигателя довольно чувствительна к качеству топлива, что требует более тщательного подхода при его заправке.
Газовые генераторы
Обладают рядом преимуществ перед своими конкурентами, работающими на жидком топливе. При сравнении цены на горючее, а также его расхода на выработку 1 кВт•часа, агрегаты, работающие на газе, оказываются самыми экономичными.
Рис 5. Газовые генераторы производит, например Russian Engineering Group.
К плюсам двигателей внутреннего сгорания, работающих на газе нужно также отнести практически полное отсутствие вредных веществ в их выхлопе.
Наиболее оправдано применение генераторов на газе в качестве резервных источников питания в регионах, охваченных централизованным газоснабжением. При наличии магистрального газа целесообразно предусмотреть стационарный электрогенератор, обеспечивающий резервирование основного электроснабжения.
Что касается мобильных газовых агрегатов, наиболее удобны варианты, адаптированные для работы, как на природном, так и на сжиженном баллонном газе, что позволяет использовать их в поездках на природу, дачу, аналогично бензиновым. Правда при этом неотъемлемым атрибутом становится газовый баллон.
Комбинированные
Агрегаты, способные работать на газе и на бензине относятся к наиболее универсальным решениям. В мобильном исполнении они могут решать комплексные задачи. Находясь на объекте (в доме, офисе, цехе), комбинированный генератор может служить резервом на случай отключения электричества. В то же время он может использоваться выездной бригадой для обеспечения работ в полевых условиях или снабжать электричеством дачный домик.
Рис 6. Популярная серия гибридных генераторов СПЕЦ.
Выбор стационарного агрегата комбинированного типа позволит повысить надёжность резерва, который будет обеспечен при одновременном отсутствии электричества и магистрального газа.
Сколько фаз?
К основным техническим характеристикам генераторов, на которые следует обратить внимание в первую очередь при выборе конкретной модели, относятся мощность и количество фаз.
Бытовые электроприборы и электроинструмент, как правило, рассчитаны на питание от однофазной сети переменного напряжения 220 вольт. Промышленное электрооборудование чаще имеет трёхфазное исполнение, предполагающее подключение к сети 3х380 вольт.
Каждый из перечисленных выше видов автономных генераторов может быть как однофазным, так и трёхфазным. При выборе агрегата следует чётко представлять, какие именно потребители будут к нему подключаться. Если генератор должен обеспечить работу освещения, бытовых приборов и электроинструмента, можно остановиться на однофазной модели.
Трёхфазные машины универсальны, они могут обеспечить питанием как однофазную, так и трёхфазную нагрузку. Такие агрегаты следует выбирать при наличии трёхфазных потребителей.
Мощность
Ещё один критерий выбора – мощность. Понятно, что суммарная мощность подключаемых к генератору электроприборов не должна превышать ту мощность, которую он может выдать. А лучше, если нагрузка всех потребителей меньше предельного значения для генератора процентов на 20 (СтабЭксперт.ру). Именно так и следует рассчитывать данный параметр, но это ещё не всё.
Под электрической мощностью сети переменного тока может подразумеваться полная (S), активная (P), или реактивная (Q) её величина. Каждый из перечисленных видов мощности имеет свою единицу измерения:
- полная мощность измеряется в вольт-амперах (В•А);
- активная составляющая - в ваттах (Вт);
- реактивная составляющая – в варах (вольт-ампер реактивный, В•Ар).
Активная мощность потребляется нагревательными элементами, лампами накаливания. Электродвигатели, пусковые устройства ламп освещения некоторых типов, наряду с активной мощностью, потребляют и реактивную составляющую.
Для того, чтобы правильно подсчитать мощность потребителей, нужно корректно учесть её в сопоставимых единицах. На шильдиках электроприборов часто присутствует значение активной мощности в Вт, кВт. На устройствах, потребляющих не только актив, может быть указана полная мощность в В•А, кВ•А. Для корректного сложения нагрузок, из полной мощности следует выделить активную составляющую. Делается это по формуле:
где cosɸ - так называемый коэффициент мощности. Его значение также часто указывается на табличках электрооборудования. Если такая информация отсутствует, для расчётов можно принять усреднённое значение cosɸ = 0,85.
Подсчитав суммарное значение активной мощности всех предполагаемых потребителей, нужно добавить к нему около 20% запаса (т.е. умножить полученную сумму на 1,2). Полученное значение определит минимальную активную мощность выбираемого генератора.
Типы применяемых генераторов
Основу электрической части автономного агрегата составляет собственно генератор (он же альтернатор) — электрическая машина, генерирующая переменное электрическое поле. Существует два основных типа электрогенераторов:
- асинхронный;
- синхронный.
Оба типа представляют собой вращающиеся электрические машины, состоящие из двух основных частей – неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор и ротор содержат магнитопроводы с намотанными на них обмотками. Обмотка статора может быть однофазной или трёхфазной, в зависимости от вида генератора. На этом сходство синхронной и асинхронной машин кончается.
Асинхронный генератор
Конструктивно относительно прост и неприхотлив. Обмотка ротора этого генератора короткозамкнута и выполнена в виде так называемой беличьей клетки. Соответственно, никаких связей с внешними цепями она не имеет, и какие либо токосъёмные приспособления отсутствуют.
По этой причине, генераторы такого типа называют бесщёточными. Это обстоятельство делает асинхронный генератор менее чувствительным к неблагоприятным внешним факторам и более надёжным в эксплуатации. В частности, он не боится запылённости и не требует столь частого и квалифицированного обслуживания, как синхронная машина. К тому же, он существенно дешевле.
С другой стороны, по своим рабочим характеристикам асинхронный генератор существенно уступает синхронному. Отсутствие возможностей для автоматического регулирования электрических параметров в процессе работы обусловливают очень малый диапазон изменения нагрузки, в котором сохраняются допустимые выходные электрические параметры.
Синхронный генератор
Имеет на роторе обмотку возбуждения, питаемую извне. Изменение тока обмотки возбуждения позволяет поддерживать номинальное напряжение генератора в большом диапазоне изменения нагрузки. Для этой цели синхронные генераторы оборудованы скользящим токосъёмным устройством щёточного типа. Именно щёточный механизм является ахиллесовой пятой машин этого класса. Щётки подвержены интенсивному износу, весьма чувствительны к загрязнениям.
Коллекторные пластины ротора требуют регулярной очистки, так как при загрязнении могут либо замыкаться между собой, либо терять контакт со щётками. Узкие зазоры между пластинами коллектора регулярно забиваются продуктами износа графитовых щёток и смазочными материалами, которые под воздействием температуры образуют твёрдый токопроводящий состав, нарушающий работу машины.
Для устранения этих нарушений, щёточный механизм демонтируется, а зазоры между пластинами коллектора «продороживаются», то есть, выскабливаются специальным режущим инструментом для удаления загрязнений. Данная процедура довольно трудоёмка, занимает много времени и требует определённой квалификации. Неквалифицированному частному владельцу в этом случае необходимо обращаться в специализированную мастерскую.
Однако, несмотря на все возможные проблемы, подавляющее количество продаваемых автономных генераторов являются именно синхронными машинами. Объясняется это их несравнимо более высокими техническими характеристиками.
Электростанции инверторного типа
До сих пор речь шла об агрегатах, нагрузка которых подключается непосредственно к выводам генератора. В агрегатах инверторного типа, нагрузка подключена к выводам инвертора, располагающегося между ней и генератором.
Принцип работы системы с инвертированием заключается в следующем. Приводной двигатель внутреннего сгорания вращает ротор генератора (в данной системе он всегда асинхронный, почему, будет сказано ниже). Генератор вырабатывает однофазное или трёхфазное напряжение, которое выпрямляется и сглаживается фильтром, устраняющим пульсации.
Читайте подробно про инверторные генераторы.
Сварочная электростанция
В том случае, когда планируется приобретение генератора и сварочного аппарата, есть смысл рассмотреть возможность покупки сварочной электростанции, совмещающей в себе эти два устройства. Логично ожидать, что затраты на приобретение одного многофункционального устройства окажутся меньше, чем стоимость двух отдельных.
Рис 7. Популярны сварочные станции бренда BlueWeld Motoweld.
Сварочная электростанция представляет собой автономный электрогенератор, совмещённый с аппаратом для дуговой электросварки. Электростанция предназначена для выполнения сварочных работ в полевых условиях, а также обеспечения потребителей электрической энергией. Существуют различные модификации таких станций:
- совмещение генератора с понижающим трансформатором для выполнения ручной дуговой сварки переменным током штучным электродом;
- станция с выпрямителем, обеспечивающим сварку постоянным током;
- станция со встроенным инверторным сварочным аппаратом.
Сварочный аппарат переменного тока относится к самым бюджетным вариантам, однако сварка ответственных металлоконструкций, как правило, переменным током не производится. Сварка постоянным током обладает большими возможностями, сварной шов при её использовании получается более качественным.
Самым лучшим является комбинация генератора с инверторным сварочным аппаратом, но этот вариант и наиболее затратный, помимо них существуют, как бензиновые, так и дизельные варианты.
Виды запуска
Запуск агрегатов может осуществляться несколькими способами:
- пуск с помощью ручного стартера;
- запуск от ключа – стартером от АКБ;
- комбинированный запуск;
- автоматический пуск от систем контроля напряжения.
Ручным запуском оснащаются агрегаты самой малой мощности, более крупные машины имеют электростартерный пуск. Такие системы кроме электрического стартера комплектуются аккумуляторной батареей что, безусловно, дополнительно утяжеляет конструкцию.
Рис 8. Аккумулятор для стартерного пуска Patriot.
Генераторы, предназначенные для обеспечения резервирования питания, оснащаются специальными входными цепями для автоматического запуска при исчезновении основного электропитания. Для осуществления этого режима созданы специализированные системы автоматической коммутации генераторов.
Примером может служить установка автоматического ввода резерва GPA-1005, выполняющая следующие функции:
- контроль наличия напряжения в сети;
- подача сигнала на запуск генератора при исчезновении основного питания;
- переключение силовых цепей нагрузки на питание от генератора;
- переключение нагрузки на сеть при восстановлении основного питания;
- отключение резервного генератора.
Рис 9. Блок автозапуска GPA-1005.
Генераторы, совместимые с устройствами автозапуска могут быть запущены и ключом от стартера.
Приводные двигатели
В автономных агрегатах устанавливают двигатели внутреннего сгорания, которые кроме применяемого топлива различаются количеством тактов рабочего цикла и номинальными оборотами. Бюджетные модели малой мощности могут комплектоваться двухтактными двигателями с комбинированной системой смазки.
Рис 10. Генератор малой мощности, пример.
Такие варианты могут заинтересовать тех, для кого основными критериями выбора являются низкая цена, маленькие габариты и вес агрегата. Четырёхтактные двигатели с системой смазки и жидкостным охлаждением наиболее надёжны и долговечны. Полезной опцией является наличие счётчика моточасов, позволяющего своевременно производить обслуживание и профилактические работы.
Рис 11. С помощью счетчика моточасов можно точно определить, сколько времени осталось до следующего обслуживания двигателя.
Что касается номинальных оборотов двигателя, этот параметр зависит от исполнения генератора, используемого в агрегате. В зависимости от количества пар полюсов, генератор вырабатывает напряжение частотой 50 Герц при частоте вращения ротора 1500 об/мин, либо 3000 об/мин. Соответственно, приводной двигатель должен быть рассчитан на такие обороты.
Лидеры двигателестроения
Лучшие двигатели для электростанций бензинового типа выпускают: Honda, Briggs & Stratton, Robin Subaru, Mitsubishi, в среднеценовом сегменте Fubag, а в бюджетном — Patriot.
Где встречаются эти двигатели:
- Двигатель — производитель
- дв. Honda — SDMO, GEKO, Fubag, DDE, Europower, Elemax, Zenith, Honda.
- дв. Briggs & Stratton — GEKO, Europower (мощные).
- дв. Subaru — Elemax.
- дв. Mitsubishi — Hitachi.
- дв. Fubag — выпускают для себя.
- дв. Patriot — в одноименной марке Patriot.
Для дизельных электростанций самыми надежными производителями считаются:
- Двигатель — производитель
- дв. Kubota — Kubota, Europower.
- дв. Kohler — SDMO.
- дв. Volvo — Europower.
- дв. Iveco — Europower.
- дв. Perkins — FG WILSON.
- дв. Subaru — Energo.
- дв. FG WILSON — выпускают для себя.
Читайте по теме: самые надежные производители генераторов.
Почему одни и теже производители в двух перечислениях?
Очень просто, например производитель генераторов Europower на слабые бензиновые модели ставит двигатели Honda, на более мощные Briggs & Stratton, а на дизельные Kubota, Вольво, Ивеко. По тому же пути пошли инженеры фирмы GEKO.
Итог
В качестве итога, давайте со СтабЭксперт.ру составим перечисление самых важных моментов при выборе генерирующей станции:
- Если необходим генератор для дома, который будет замещать основную электросеть, то дешевле и тише бензогенератор. Если нужен постоянный источник питания, да еще и мощный, то дизель без альтернативы.
- Для газифицированной местности можно приобрести комбинированное устройство, но подключать их должна только сертифицированная служба.
- Инверторные генераторы лучше по параметрам получаемого тока, более экономичны, но стоят дороже.
- Сварочная станция обычно дешевле, чем отдельное приобретение генератора и сварочного аппарата да и не все генераторы способны их питать.
- Удобнее запуск кнопкой (ключом), но для этого устанавливается аккумулятор, это удорожание и усложнение конструкции. Существуют системы автозапуска, они покупаются отдельно и подходят не для всех устройств (читайте описание конкретных моделей).
- Счетчик моточасов — это плюс.
Добавьте ссылку на данную страницу в соцсети (кнопки ниже), она Вам еще пригодится. Удачного выбора!