Какую мини-электростанцию (генератор) приобрести для дома, дачи или подворья
Как правило, люди, далёкие от техники, но желающие приобрести автономную электростанцию (генератор) на базе двигателя внутреннего сгорания (ДВС), сталкиваются с массой вопросов. Не претендуя на полноту, ответы на некоторые из них содержатся в этой статье. Рассмотрим здесь лишь самые существенные особенности, наиболее востребованных устройств, мощностью до 15 кВт.
Выбор по мощности
Прежде чем выбирать автономный источник электроэнергии следует определиться с предполагаемой нагрузкой в автономной электросети. Она определяется как сумма потребления всех приборов, которые могут быть подключены к сети одновременно. При этом следует учитывать отдельно активные и реактивные нагрузки. Активные – это всё, что служит для нагревания: лампочки, утюги, кофеварки, электрочайники, электроплиты и им подобные приборы. У всех остальных приборов нагрузка частично имеет реактивный характер. К ним относятся устройства, в которых есть электродвигатели или трансформаторы. На их корпусах, кроме потребляемой мощности в Ваттах указывается также Cos(?) или PF (Power Factor).
Потребление таких электроприборов считается следующим образом. Например, электродрель потребляет Рд = 1000 Вт при Cos(?) = 0,75, тогда генератор нагружается мощностью, рассчитанной по формуле Р = Рд/ Cos(?), то есть Р = 1000/0,75 = 1333 Вт. Из них 1000 Вт потребляет сама дрель, а остальное – это и есть реактивная мощность.
Просуммировав эти две величины, и, добавив запас 15–20%, мы получим величину полной нагрузки на генератор. Она обозначается как «номинальная мощность». Но в случае наличия приборов с мощными электродвигателями – электроинструментов, садовых насосов или сварочных трансформаторов необходим несколько иной подход.
Дело в том, что пусковые токи таких электроприборов часто превышают номинальные рабочие в 4–6 раз, и блок защиты просто выключает генератор. Например, погружной насос «Малыш» с заявленной мощностью в 400 Вт зачастую невозможно запустить от электрогенератора в 2 кВт именно из-за высокого пускового тока. В этом случае следует выбирать мини-электростанции, способные выдерживать такие пусковые токи или выбирать устройства со значительным запасом по мощности.
Некоторые компании в свои мини-электростанции устанавливают блок стартового усиления для возможности запуска электрооборудования с большими пусковыми токами. При включении нагрузки такой блок повышает выходной ток, на время до 1 сек., что позволяет использовать электрогенератор с меньшим запасом мощности. Однако даже такие системы не предназначены для работы со сварочными трансформаторами.
Замечание по КПД
Все мини-электростанции на базе ДВС наиболее экономичны при работе в режимах близких к номинальным. Кроме того, следует учитывать, что большинство из них не способны работать вхолостую – для нормальной их работы минимальная нагрузка должна быть не менее 10–15% от номинальной. Мигание осветительных лампочек – признак недостаточной нагрузки генератора.
Выбор по типу топлива
Мини-электростанции на базе ДВС по типу горючего бывают:
- бензиновые;
- дизельные;
- газовые, газобензиновые и газодизельные.
Бензиновые – наиболее распространённый вид автономных электрогенераторов. К их положительным качествам относится удобство в эксплуатации, компактность, невысокая цена, низкий уровень шума и по мощности самый широкий ассортимент – от 0,5 кВт и выше. Характерный расход бензина – 0,3–0,46 кг/кВтч, масла 0,4–0,46 г/кВтч при КПД 0,18–0,25. Немаловажно также и то, что они способны запускаться при низких температурах.
Такие электрогенераторы идеальны для путешествий. Их можно перевозить на мотоцикле или в багажнике автомобиля. Лёгкое компактное устройство сгодится на даче, в магазине как резервный источник, на лесопилке или во время загородного строительства.
В качестве двигателей бензиновых электростанций, как правило, используются одноцилиндровые или двухцилиндровые четырёхтактные ДВС на высокооктановом бензине. Самые маломощные, на 0,5–1,5 кВт могут быть и двухтактными, но они менее популярны из-за неэкономичности, большего уровня шума и недолговечности.
К недостаткам бензиновых двигателей стоит отнести относительно низкий ресурс. Как правило, наработка до текущего ремонта составляет около 1,5–2,5 тыс. часов, и 6–8 тыс. часов до капитального. При этом капитальный ремонт, обойдётся примерно в 5–20% от полной стоимости всей мини-электростанции.
Дизельные мини-электростанции стараются использовать там, где требуется надёжность электроснабжения при относительно высокой мощности – от 4 кВт и более. Кроме того, к их положительным качествам относится также существенно больший срок службы. Наработка до текущего ремонта составляет 10–60 тыс. часов и до капитального – 60–100 тыс. часов. При этом ремонт обойдётся в те же 5–20% стоимости всего изделия. Расход топлива у них также значительно ниже и составляет 0,18–0,22 кг/кВтч, а масла – 0,30–1,40 г/кВтч при КПД – 0,38–0,47.
Из недостатков дизельных электростанций можно отметить:
- Относительно высокую стоимость – более чем в 2 раза дороже бензиновых;
- Повышенный уровень шума, примерно на 5–10 ДБ выше, чем у бензиновых аналогичного класса;
- Больший вес – в 1,5–2 раза при аналогичных энергетических параметрах;
- Возможные трудности с запуском в холодную погоду.
Газовые бытовые мини-электростанции, как правило, создаются путём подключения к бензиновым или дизельным двигателям соответствующего газового оборудования. При этом практически все их параметры сохраняются. Отличия имеются только при запуске дизельных агрегатов, которые запускаются сначала на дизельном топливе, а уже затем переключаются на газ.
Не стоит забывать и о классе мини-электростанций. Бытовые дешевле, но у них меньший срок службы, у профессиональных больший ресурс, но они дороже. Косвенным признаком профессионального аппарата является усиленный корпус, и большой топливный бак, рассчитанный на длительную непрерывную работу.
Выбор по типу запуска двигателя
Для запуска маломощных мини-электростанций используется 2 типа стартеров – ручной и комбинированный с электростартером. В качестве источника питания для электростартера используются стартерные батареи на 12 вольт. Дешёвые и маломощные модели обходятся только ручным механическим стартером, более дорогие имеют зачастую не только электрический стартер, но и автоматику к нему. Наиболее простой пример автоматики – запуск и выключение двигателя и генератора от брелока радиоуправления KeyLock, подобного тем, что устанавливают на автомобилях. В более сложных устройствах используется система Automatic Transfer Switch (ATS), или блок Автоматического Ввода Резерва – АВР.
Блок АВР автоматически запускает резервный источник в отсутствие человека в случае отключения основной питающей сети. Он очень удобен, а иногда и совершенно необходим при резервировании процессов, не терпящих длительного отключения питания. К таким процессам, например, относятся работа холодильников в магазинах и на складах, когда недопустима разморозка продукции или инкубирование яиц на птицефабриках и в фермерских хозяйствах. Незаменим такой блок и при плавке металлов в художественных и ювелирных мастерских, в охранных системах и для некоторых других подобных приложений.
Выбор по типу электрогенератора
Электричество в мини-электростанциях вырабатывается путём вращения электрогенератора, (устаревшее название – альтернатора). В настоящее время применяются 2 типа генераторов – синхронные и асинхронные.
Синхронные, или щёточные, конструктивно сложнее, но за счёт использования недорогих материалов они значительно дешевле. К их недостаткам следует отнести использование угольных щёток в качестве токосъёмников, которые создают избыточные искровые помехи и требуют периодической замены. Кроме того, они имеют низкую герметичность конструкции, вследствие чего подвержены повышенному износу от попадающей внутрь пыли. Из положительных качеств можно отметить высокую устойчивость к перегрузкам и конструктивную возможность создавать устройства сколь угодно большой мощности.
В состав системы управления мини-электростанцией на базе синхронного электрогенератора входит также стабилизатор напряжения. В зависимости от предназначения он либо однофазный на 230 В, либо трёхфазный со стабилизацией 230 В по каждой фазе и 400 В межфазного напряжения. Они менее точны в поддержании частоты, зато прекрасно работают с нагрузкой в виде различных двигателей и насосов, выдерживая импульсные и пусковые токи, превышающие номинальные в 3–4 раза в течение до 1 сек. Этот тип электрогенераторов используют также и для сварочных генераторов.
Асинхронные, или бесщёточные электрогенераторы довольно дороги, поскольку в них используются ниобиевые магниты. Поэтому их редко делают на мощность более 10 кВт. Их недостатком является то, что они плохо держат перегрузки и импульсные пусковые токи.
Однако к их положительным качествам можно отнести полное отсутствие искровых помех во время работы, а также способность прекрасно работать на реактивную нагрузку с долей реактивности до 30%. Они почти не требуют обслуживания и более долговечны за счёт полной герметизации корпуса. Последнее время на их базе появились стабилизаторы с цифровым преобразованием – это так называемые инверторные электрогенераторы.
В этих устройствах напряжение от генератора любой величины и частоты с помощью высокоэффективного инвертора преобразуется в стабильное напряжение 230 В 50 Гц синусоидальной формы абсолютно свободное от помех. Это даёт возможность при понижении потребляемой мощности снижать обороты двигателя, таким образом, резко уменьшая потребление топлива. К таким изделиям, например, относятся инверторные электрогенераторы фирмы Hyundai. Подобные устройства незаменимы там, где требуется качественное электропитание для особо точных и чувствительных радиоэлектронных приборов и вычислительной техники.
Общие рекомендации по выбору электрогенератора
При выборе мобильной электростанции, если ориентироваться на дачный домик с тремя лампочками, холодильником и телевизором достаточно генератора на 1,2–2 кВт, для строительства с применением электролобзика, циркулярной пилы, дрели и болгарки вполне хватает генератора 5–6 кВт. Для загородного коттеджа или имения понадобится уже агрегат 10–30 кВт.
Если предполагается резервирование электропитания, то очень желательно также приобрести блок автоматического ввода резерва – АВР, при его отсутствии в самой электростанции. Он позволит предохранить вашу электростанцию от встречных токов при внезапном включении основной сети, когда электрогенератор подключён к внутренней электропроводке помещения. Для этой цели, конечно, можно использовать и простой рубильник, но забывчивость может привести к полному выходу мини-электростанции из строя.
