Молниезащита
Электрические машины
Статьи / Электрические машины / Как выбрать бензиновую или дизельную электростанцию, генератор.
  17.11.11  |  

Как выбрать бензиновую или дизельную электростанцию, генератор.

Как выбрать бензиновую или дизельную электростанцию, генератор.
Рассмотрим генераторные устройства с ограниченной выходной мощностью до 15 кВА и обычными (бензиновыми или дизельными) моторами.

Основой любой мини-электростанции (или генераторной установки) является двигатель - генераторный агрегат, состоящий из дизельного или бензинового двигателя и электрического генератора.

Двигатель и генератор напрямую соединены между собой и укреплены через амортизаторы на стальном основании. Двигатель оснащен системами (запуска, стабилизации частоты вращения, топливной, смазки, охлаждения, подачи воздуха и выхлопа), обеспечивающими надежную работу электростанции. Запуск двигателя - ручной или с помощью электростартера (автозапуск), работающего от стартерной 12 В аккумуляторной батареи.

В двигатель-генераторном агрегате используются синхронные или асинхронные самовозбуждаемые бесщеточные генераторы. Электростанция также может иметь панель управления и устройства автоматики (или блок автоматики), с помощью которых осуществляются управление станцией, контроль за ее состоянием и защита от аварийных ситуаций.

Максимально упрощенный принцип действия мини-электростанции состоит в следующем: мотор «преобразует» топливо во вращение своего вала, а генератор с ротором, связанным с валом двигателя, по закону Фарадея преобразует обороты в переменный электрический ток.

На самом деле не все так просто, и есть ряд особенностей. Зачастую происходят странные, на первый взгляд, ситуации, когда, например, при подключении обыкновенного «погружного» насоса типа «Малыш» с заявленной потребляемой мощностью 400 Вт или НБЦ-0,55 (с мощностью всего 550 Вт) к мини-электростанции 2,0 кВА насос отказывается работать. Ниже даны краткие рекомендации, которые помогут правильно ориентироваться при выборе станции.

Требуемая мощность электростанции

Для решения этой проблемы сначала необходимо определить приборы, которые планируется подключить, в основном это активные нагрузки.

Активные нагрузки

Самые простые, вся потребляемая энергия преобразуется в тепло (освещение, электроплиты, электронагреватели и др.). В этом случае расчет прост: для их питания достаточно агрегата с мощностью, равной суммарной мощности нагрузки.

Реактивные нагрузки

Все остальные нагрузки, включая телевизоры и электродвигатели. Они, в свою очередь, подразделяются на индуктивные (катушка, дрель, пила, насос, компрессор, холодильник, электродвигатель, принтер) и емкостные (блок питания с балластным конденсатором на входе).

У реактивных потребителей часть энергии расходуется на образование электромагнитных полей. Показателем меры этой части расходуемой энергии является так называемый cos. Мощность, деленная на cos, даст «реальное» потребление мощности.

Внимание: пример

Пример: если на дрели написано 500 Вт и cos в 0,6, это означает, что на самом деле инструмент будет потреблять от генератора 500 : 0,6 - 833 Вт.
Надо иметь в виду также следующее: каждая электростанция имеет собственный cos, который обязательно нужно учитывать. Например, если он равен 0,8, то для работы вышеназванной дрели от электростанции потребуется 833 Вт / 0,8 - 1041 В А.
Именно по этой причине грамотное обозначение выдаваемой электростанцией мощности - ВА (вольт-амперы), а не Вт (ватты).

Высокие пусковые токи

Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. Стартовая перегрузка по времени не превышает долей секунды, поэтому главное - чтобы электростанция смогла ее выдержать, не отключаясь (автоматом защиты) и тем более не выходя из строя.

Обязательно необходимо знать, какие стартовые перегрузки способен выдержать тот или иной агрегат. Из-за высоких пусковых токов самыми бесполезными для рачительного хозяина приборами являются те, у которых отсутствует холостой ход.

Работа сварочного аппарата с точки зрения мини-электростанции выглядит как банальное короткое замыкание. Поэтому для их энергоснабжения рекомендуется использовать специальные генераторные установки либо применять «посредника» - сварочный трансформатор. У «погружного» насоса потребление в момент пуска может подскочить в 7-9 раз; поэтому маломощная бензоэлектростанция в данном случае почти бесполезна.

Основные торговые марки

Основные торговые марки мини-электростанций иностранного производства, представленные на российском рынке: Briggs&Stratton (США), Energo (Япония), Geko (Германия), Eisemann (Германия), Generac (Англия), Honda (Япония), Daishin (Япония), Endress (Германия), L'Europea (Италия), Mitsubishi (Япония), SDMO (Франция), Sparky (Болгария), Wilson (Англия), Worms (Франция), Yamaha (Япония), Yanmar (Япония) и др. При этом у некоторых производителей (к примеру, у Yamaha) агрегаты на 100% состоят из комплектующих собственного производства, у других «своим» является только блок электрогенератора (в частности, у Energo) или двигатель (к примеру, у Honda). Остальные фирмы собирают мини- электростанции из моторов и генераторов стороннего производства. Все это также отражается на качестве продукции.

Класс агрегата, как правило, определяется качеством и культурой сборки, а также наличием у производителя инновационных технологий. Замечание: у большинства фирм, выпускающих мини-электростанции на основе своих комплектующих, продукция максимально сбалансирована.

Отечественных производителей агрегатов, к сожалению, немного (если говорить о диапазоне сравнительно небольших мощностей). Наиболее известны московская фирма «АМП Комплект», собирающая мини-электростанции из импортных двигателей и генераторов, и курское предприятие «Электроагрегат» - его продукция на 100% отечественная. Но это единицы примеров; в основном (сегодня) в специализированных магазинах вам предложат аппараты китайского производства.

Двигатель

Он справедливо считается главным и основным узлом установки. Именно его ресурс определяет срок жизни мини-электростанции: среднее время наработки на отказ у блока электрогенератора всегда в несколько раз выше, чем у мотора.

Профессиональные и бытовые агрегаты

Класс электростанции определяется используемым двигателем, а точнее его моторесурсом. В частности, у высококачественного профессионального бензинового мотора время непрерывной работы до первого вероятного отказа исчисляется в среднем 4-7 тыс. часов, тогда как у упрощенного дешевого «любительского» двигателя - всего лишь несколькими или даже одной тысячей.

Дизельные двигатели, как правило, обладают ресурсом, значительно большим, чем бензиновые, их потребление топлива экономичнее, да и само дизельное топливо дешевле бензина и допускает менее жесткие условия по хранению, однако электростанция, собранная на базе дизельного двигателя, в 1,5-2 раза дороже аналогичной по мощности, но собранной на базе бензинового двигателя.

Поэтому выбор в пользу электростанции, собранной на базе дизельного двигателя, рационально делать в случае:

• использования электростанции в качестве основного источника электропитания (по крайней мере, в случаях длительного ее использования);
• использования однородного вида топлива (наличия агрегатов, работающих на дизельном топливе);
• электрических мощностей выше 10-12 кВА, на которых электростанции с бензиновыми двигателями практически не применяются.

Отличить современный бытовой двигатель от профессионального по внешним признакам не всегда просто. Если раньше на любительских мини-электростанциях широко применялись моторы с боковым расположением клапанов, то теперь сплошь и рядом - верхнеклапанные, производительностью примерно на 30% выше.

Кроме того, в процессе совершенствования технологий двигатели, считающиеся в данное время профессиональными, производитель через несколько лет переводит в категорию бытовых.

Внимание, важно!

Критерием принадлежности агрегата выступает наличие у него или, по крайней мере, возможность комплектации топливным баком большой емкости. Тем самым производитель изначально предусматривает длительную непрерывную эксплуатацию генераторной установки.
Другой атрибут надежности - частота замены масла. У профессиональных моторов этот показатель не ниже 100 часов непрерывной работы.

О многом способны поведать и «внутренности» двигателя. К примеру, если у него стенки цилиндра не чугунные, а алюминиевые, то перед вами наверняка любительский мотор.
Кроме того, обратите внимание на материал, из которого изготовлены фильтры (воздушный, топливный, масляный). У бытовых моделей, как правило, используется бумага, поэтому фильтры требуют периодической замены (периодичность - раз в 2 месяца при активной эксплуатации, или через каждые 150 моточасов).

Иногда производители устанавливают на профессиональной и аналогичной ей по мощности бытовой мини-электростанции один и тот же мотор. Если это не маркетинговый ход, то такие агрегаты отличаются внешне: например, любительский может быть оборудован «урезанной» рамой, служащей в основном для переноски.

Двигатели с алюминиевым блоком цилиндра и боковым расположением клапанов характеризуются невысокой стоимостью, но и ресурс их невелик - порядка 1500 часов. Профессиональные двигатели - с чугунными гильзами цилиндров, верхним расположением клапанов и подачей масла к деталям под давлением (их ресурс приближается к ресурсу дизельных двигателей - 3000 часов, они характеризуются низким расходом топлива и пониженным уровнем шума).
Основные мировые производители бензиновых моторов: Briggs& Strattori (США), Honda (Япония), Kubota (Япония), Lombardini (Италия), Mitsubishi (Япония), Robin (Япония), Suzuki (Япония), Tecumseh (Италия), Yamaha (Япония).

Отечественные бензиновые движки для агрегатов найти очень сложно, возможно, их выпускают в Перми, Санкт-Петербурге и Владимире.
Основные мировые производители дизельных моторов: Acme (Италия), Hatz (Германия), Honda (Япония), Iveco (Италия), Kubota (Япония), Lombardini (Италия), Robin (Япония), Yamaha (Япония), Yanmar (Япония) и др.
Отечественные дизели выпускают в Вятке, Туле, Челябинске, Владимире, Рыбинске, Ярославле.

Электрогенератор

Этот блок (другое его название - альтернатор) вырабатывает электрический ток. В зависимости от типа электрогенератора электростанция лучше справляется с теми или иными задачами. С точки зрения классификации, генераторы бывают синхронными и асинхронными. Синхронный генератор конструктивно сложнее: к примеру, у него на роторе находятся катушки индуктивности.

Асинхронный генератор устроен гораздо проще: его ротор напоминает обычный маховик. Как следствие такой генератор защищен от попадания влаги и грязи (имеет «закрытую» конструкцию). Синхронный и асинхронный генераторы отличаются своими возможностями.

Синхронный генератор

Синхронные генераторы менее точны, но тем не менее они пригодны для аварийного электропитания офисов, холодильных установок, оборудования загородных домов, дач, строительных объектов. Такие электрогенераторы без проблем справляются с энергоснабжением электроинструментов и электродвигателей с реактивной нагрузкой до 65% от своего номинала. Они легче переносят пусковые нагрузки, способны кратковременно, не более 1 секунды, выдавать ток в 3-4 раза выше номинального и вырабатывают более стабильный ток. Рекомендуются для питания электродвигателей, насосов, компрессоров и другого электроинструмента, а также (в некоторых случаях) для подключения сварочного аппарата.

Асинхронный генератор

В силу простоты своей конструкции асинхронные электрогенераторы более устойчивы к короткому замыканию (сварочные аппараты) и перегрузкам, выходное напряжение имеет меньше нелинейных искажений (очень плавная синусоидальная волна); за счет этого обеспечивают поддержание напряжения с высокой точностью. Применение асинхронного генератора позволяет «запитывать» от агрегата не только промышленные устройства, не критичные к форме входного напряжения, но и аппаратуру, чувствительную к перепадам напряжения (медицинское оборудование, электронную технику).

Асинхронный генератор - идеальный источник тока для подключения активной, или омической, нагрузки: ламп накаливания, бытовых электроплит, электронагревателей и других соответствующих потребителей. Позволяет подключать электроинструменты и электродвигатели с реактивной мощностью до 30% от номинала. При подключении индуктивных нагрузок необходим запас по мощности в 3-4 раза.

Являясь внутриполюсной, саморегулируемой машиной, без щеток и контактных колец, генератор имеет степень защиты IP-54 и не требует технического обслуживания. Перегрузка асинхронных генераторов недопустима.

Что влияет на стабильность оборотов двигателя

На стабильность напряжения оказывает влияние и класс двигателя, и его способность поддерживать постоянные обороты (как правило, 3000 об/мин) при изменениях в потреблении тока нагрузкой. Качество выдаваемого электричества может быть также повышено
специальными системами стабилизации AVR (автоматический регулятор напряжения).
Это очень важная опция: превышение номинального напряжения приводит к сокращению срока службы электроприборов, а уменьшение - снижает производительность и экономичность их работы.

В случае падения напряжения тускло горит свет, происходит прерывание в работе бытовой техники, аппаратуры связи. При повышенной подаче электричества приборы перегорают, вне зависимости от того, работают они в момент аварии или нет. А сбой в работе автономного тепло- или водоснабжения загородных домов и коттеджей, а также водяных насосов, водонагревательных котлов, охранных систем может привести к их остановке и поломке.
В качестве конструктивного исполнения более предпочтительны генераторы бесщеточные, так как они не требуют обслуживания и не создают помех. В данном случае «машина» GNR 800А фирмы Hammer вполне соответствует рекомендациям.

Основные производители альтернаторов: Generac (Англия), Leroy Somer (Франция), Месс Alte (Италия), Metallwarenfabrik Gemmingen (Германия), Sawafuji (Япония), Sincro (Италия), Soga (Италия), Stanford (Англия), Yamaha (Япония) и др.

Класс защиты генератора

Степень защиты обозначается буквами IP и затем двумя цифрами.
Первая цифра обозначает степень защиты от проникновения твердых механических предметов, вторая цифра показывает степень защиты от воздействия жидкости.

0 - защита отсутствует.
1 - защита от твердых предметов размером более 50 мм; вторая цифра; 1 - защита от капель воды, падающих вертикально.
2 - защита от твердых предметов размером более 12 мм; 2 - защита от капель воды, падающих под углом 15° от вертикали.
3 - защита от твердых предметов размером более 2,5 мм; 3 - защищенность от дождя.
4 - защита от твердых предметов размером более 1 мм; 4 - за-щита от водных брызг.
5 - защита от пыли; 5 - защита от водяных брызг под давлением.
6 - полная пылезащищенность; 6 - защищенность от волн.

Только вторая цифра 7 - защита от погружения в воду на глубину
не более 1 м.
Только одна цифра 8 - защита от затопления (глубина указывается дополнительно, в метрах). Последние два варианта лично я ни разу не встречал.
Синхронные генераторы, как правило, соответствуют классу IP 23, тогда как асинхронные - IP 54. Впрочем, в последнее время практически у всех ведущих производителей появились инновационные синхронные генераторы, удовлетворяющие IP 54.

Количество фаз электростанции

При выборе электростанции необходимо обратить особое внимание на число фаз электростанции.

Одно- и трехфазные генераторы

Их название вытекает из назначения - питать соответствующих потребителей. При этом к однофазным генераторам, вырабатывающим переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц, можно подключать только однофазные нагрузки, тогда как к трехфазным (380/220 В, 50 Гц) - и те, и другие (на приборной панели имеются соответствующие розетки, количество которых у агрегатов разных производителей различное).

Трехфазные электростанции на 380 В применяются как в промышленных целях, так й для коттеджей, с трехфазной разводкой сети. Между нулем и фазой снимается 220 В (что и нужно), а между двумя фазами - 380 В.

С однофазными альтернаторами главное - правильно учесть всех возможных потребителей, учесть возможные проблемы (к примеру, высокие пусковые токи) и выбрать агрегат с соответствующей реальной выходной мощностью. При подключении к трехфазным генераторам трехфазных же нагрузок ситуация аналогичная.

Трехфазные электростанции, рассчитанные на 220 В, могут использоваться только для освещения (между нулем и фазой снимается 127 В, между двумя фазами - 220 В).
При использовании трехфазных электростанций необходимо соблюдать условие примерного равенства мощности потребителей, находящихся на различных фазах. Для нормальной работы генератора разница электрических мощностей на разных фазах не должна превышать 20-25%.

При подключении к «трехфазникам» однофазных потребителей возникает проблема, именуемая «перекосом фаз». Не углубляясь в технические подробности, сформирую два правила.
Потребляемая мощность однофазной нагрузки не должна превышать 1/3 от номинальной трехфазной выходной мощности агрегата; 9-киловаттной трехфазной генераторной установкой можно обеспечить не более чем 3-киловаттный однофазный обогреватель.

При наличии нескольких однофазных нагрузок разница не должна превышать 1/3 от «перекоса фаз» (та самая 1/3 из правила в их потребляемой мощности). Кстати, это идеальная величина, реализуемая для высококлассных мини-электростанций. У агрегатов попроще данный параметр меньше.

Выходная мощность

Это один из самых главных параметров; именно на него прежде всего обращает внимание покупатель. Здесь есть две важные особенности, сейчас мы их рассмотрим:
• многие производители в каталогах приводят так называемую максимальную выходную мощность. Между тем этот параметр предусматривает кратковременную работу агрегата (в зависимости от фирмы интервал колеблется от нескольких секунд до нескольких минут). Реальная номинальная мощность обычно на несколько (иногда на десятки) процентов ниже;
• мини-электростанция, как и любой другой прибор, обладает собственным cos. Одни производители при указании выходной мощности его учитывают, а другие - нет. Во втором случае пользователю придется самому подсчитать реальную номинальную мощность, умножая приведенную в каталоге на cos.

В случае если выбрана электростанция с синхронным генератором, то ее мощность рассчитывается из следующих соотношений: для активных потребителей нужно просуммировать мощность всех одновременно подключаемых приборов, прибавить примерно 15- 20%-ный запас по мощности, и получится необходимая мощность генератора.
А индуктивные потребители нуждаются в момент пуска в большей мощности, поэтому их суммарную мощность необходимо увеличить в 2,5-3 раза для обеспечения работоспособности станции.

Конкретные примеры выбора бензоэлектростанции

На практике для освещения дачного домика по максимуму (4- 6 энергосберегающих ламп по 8 Вт (эквивалентные 60 Вт каждой лампы накаливания, еще холодильник и телевизор) вполне достаточно мощности в 2 кВт.

Владельцу загородного коттеджа, которого постоянно беспокоят перебои с электроэнергией, необходимо приобрести электростанцию мощностью от 10 до 30 кВт. Строителям, пользующимся дрелью, болгаркой и бетономешалкой, будет достаточно мощности до 6 кВт.
Для резервного питания (или «про запас») вполне достаточно простейшей бензоэлектростанции



Другие статьи:

Выбор, типичные параметры и характеристики дизельных генераторов. Дизельная электростанция, дизельгенератор.
Выбор, типичные параметры и характеристики бензиновых генераторов. Бензиновая электростанция, бензогенератор.
Типы, виды и применение бензо- и дизельных электростанций и генераторов. Выбор портативной электростанции.