Автономные электрогенераторы: рекомендации по выбору
22.10.2015 15:23

Какую мини-электростанцию (генератор) приобрести для дома, дачи или подворья

Бензиновый генератор Briggs&Stratton Elite 7500EA бензиновая электростанция однофазная (220 вольт) мощность 6 кВт, максимальная 7.50 кВт запуск ручной, электрический  двигатель Briggs and Stratton 2100 series OHV  вес 100 кг 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:

  1. Относительно высокую стоимость – более чем в 2 раза дороже бензиновых;
  2. Повышенный уровень шума, примерно на 5–10 ДБ выше, чем у бензиновых аналогичного класса;
  3. Больший вес – в 1,5–2 раза при аналогичных энергетических параметрах;
  4. 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.

 

Следующие материалы:
Предыдущие материалы:

Обновлено 29.10.2015 16:15