Электрические машины
14.06.11 |
Мини-электростанции для работы и быта. Выбор генератора.
Несмотря на все уверения властей об их неустанной заботе о надежности энергоснабжения, отключение напряжения в питающей сети у нас происходят часто не только в отдаленных селах, но и в крупных городах. Чтобы не сидеть в темноте и продолжать пользоваться благами цивилизации, нужен автономный источник электро-энергии. О таких автономных электрогенераторах, представленных на рынке, и будет рассказано в этой статье.
В отличие от города, на загородных объектах мини-электростанция вообще является предметом первой необходимости, особенно при проведении строительных или сварочных работ. Необходима такая электростанция и для торгового павильона, чтобы не допустить порчу продуктов в холодильнике при отключении электроэнергии в летнее время.
Поэтому, перед выбором автономного электрогенератора надо задастся вопросами: «Для каких целей и как часто он будет использоваться?», «Какая мощность генератора вам требуется?».
Важно также, будет ли приобретаемый Вами генератор использоваться:
• как резервный, в случае отключения электропитания;
• электроснабжение у вас столь ненадежно, что приобретаемый генератор будет выполнять функцию основного источника электроэнергии.
В первом случае важен быстрый запуск генератора из дежурного режима и быстрый выход в номинальный режим.
Во втором случае первостепенное значение приобретает экономичность и большой ресурс генератора. Поэтому в этом случае лучше выбрать генератор с дизельным или работающим на газу двигателем.
Что касается генераторов с бензиновыми двигателями, то они дешевле и имеют меньшую массу. Это и определяет их широкое использование в автономных электростанциях с мощностью до 10 кВт, которые используют для автономного электроснабжения торговых точек, на стройках, на плавсредствах и т.д. Существуют также маломощные (до 2 кВт) и компактные аппараты с массой до 20 кг, которые можно легко транспортировать как в легковом автомобиле, так и в общественном транспорте.
Особенности таких компактных генераторов:
• закрытый пластиковый корпус;
• выходное напряжение 220 В / 50 Гц;
• наличие выхода 1 2 В постоянного тока.
Требуемая мощность генератора
Казалось бы, достаточно просуммировать мощность потребителей, с которыми будет работать электрогенератор, и его номинальная мощность будет определена. Однако это не так - следует учитывать не только активную, но и реактивную мощность, потребляемую нагрузкой.
Конечно, для электрочайника, утюга и ламп накаливания реактивной мощностью можно пренебречь. Но если Вы хотите питать от генератора холодильник или пылесос, т.е. потребителей с большим индуктивным сопротивлением, то учитывать их cosфи (коэффициент мощности) надо обязательно. К тому же в рабочем режиме любой электродвигатель потребляет меньший ток (иногда даже в 5 раз), чем при его запуске. Таким образом, оказывается, что генератор с выходной мощностью 2 кВт может питать или утюг с потребляемой мощностью 2 кВт, или пылесос с мощностью 900 Вт.
Тип генератора
Генераторы переменного тока могут быть синхронными, или асинхронными. В синхронном генераторе частота вращения ротора равна частоте вращения магнитного поля статора генератора. Между ними существует постоянный сдвиг фаз. В асинхронном генераторе этот сдвиг фаз изменяется в зависимости от нагрузки.
Синхронный генератор конструктивно содержит ротор, по которому протекает ток, создающий вращающееся магнитное поле, наводящее напряжение в статоре, к которому подключена нагрузка. В данном случае выходное напряжение легко стабилизировать, изменяя ток ротора. Особенность такого генератора - устойчивость к перегрузкам. Генератор способен в течение короткого интервала времени отдавать в нагрузку ток в 2-4 раза больше номинального. Это очень хорошее качество при работе с электроинструментом. Разумеется, что при длительной работе с превышением номинального выходного тока, происходит перегрев обмоток генератора, что чревато его отказом.
Асинхронный генератор конструктивно подобен асинхронному электродвигателю с коротко замкнутым ротором. В нем вращающееся магнитное поле создается вспомогательной обмоткой статора. Это вызывает протекание тока в роторе, что, в свою очередь, создает магнитное поле, которое, вращаясь одновременно с ротором, наводит напряжение в статоре генератора. Достоинство такого генератора - отсутствие подвижных контактов ротора, а также защита от КЗ в нагрузке.
Недостаток - магнитное поле ротора вращается с частотой работы двигателя, вращающего ротор такого генератора, и поэтому частота и выходное напряжение генератора зависит от стабильности поддержания оборотов двигателя вращающего ротор.
Еще один принципиальный момент при выборе мини генератора - какой ток он вырабатывает: однофазный, или трехфазный?
Дело в том, что от трехфазного генератора можно питать, как трехфазные, так и однофазные нагрузки, а вот от однофазного - только рассчитанные на работу в однофазной сети с номинальным напряжением 220 В. Однако при использовании трехфазного генератора возникает проблема с перекосом фаз. Дело в том, что при подключении к одной из фаз мощной нагрузки на двух других, слабо нагруженных фазах, напряжение может вырасти на 25-30 % (особенно в синхронных генераторах), что вызовет повреждение подключенной к ним нагрузки.
К тому же мощность, которую можно снять с одной фазы трехфазного генератора, не превышает 1/3 от номинальной мощности генератора.
Инверторный генератор. Такой термин можно часто встретить в описаниях автономных электростанций. Однако он не совсем правилен. Корректнее говорить, что используется «генератор с инверторным формирователем выходного напряжения». Т.е. в такой электроустановке напряжение, поступающее с генератора (как правило, асинхронного), подается вначале на электронный инвертор. А уже это инвертор преобразует его в напряжение нужной величины и частоты. Такое построение мини-электростанции позволяет улучшить стабильность выходного напряжения и частоты при работе на переменную нагрузку.
Сварочные генераторы
Это очень удобное компактное устройство, предназначенное в основном для сварочных работ на выезде.
В данном случае не надо заботиться о совместимости электрогенератора и сварочного аппарата (это уже сделал производитель). К тому же такие аппараты имеют очень небольшое время перехода в рабочий режим - вынули из кузова, подключили электроды, завели двигатель и можно варить.
К сожалению, такие сварочные генераторы обычно имеют не очень высокие характеристики, скорее, характерные для бытовых сварочных аппаратов, чем для профессиональных.
В отличие от города, на загородных объектах мини-электростанция вообще является предметом первой необходимости, особенно при проведении строительных или сварочных работ. Необходима такая электростанция и для торгового павильона, чтобы не допустить порчу продуктов в холодильнике при отключении электроэнергии в летнее время.
Поэтому, перед выбором автономного электрогенератора надо задастся вопросами: «Для каких целей и как часто он будет использоваться?», «Какая мощность генератора вам требуется?».
Важно также, будет ли приобретаемый Вами генератор использоваться:
• как резервный, в случае отключения электропитания;
• электроснабжение у вас столь ненадежно, что приобретаемый генератор будет выполнять функцию основного источника электроэнергии.
В первом случае важен быстрый запуск генератора из дежурного режима и быстрый выход в номинальный режим.
Во втором случае первостепенное значение приобретает экономичность и большой ресурс генератора. Поэтому в этом случае лучше выбрать генератор с дизельным или работающим на газу двигателем.
Что касается генераторов с бензиновыми двигателями, то они дешевле и имеют меньшую массу. Это и определяет их широкое использование в автономных электростанциях с мощностью до 10 кВт, которые используют для автономного электроснабжения торговых точек, на стройках, на плавсредствах и т.д. Существуют также маломощные (до 2 кВт) и компактные аппараты с массой до 20 кг, которые можно легко транспортировать как в легковом автомобиле, так и в общественном транспорте.
Особенности таких компактных генераторов:
• закрытый пластиковый корпус;
• выходное напряжение 220 В / 50 Гц;
• наличие выхода 1 2 В постоянного тока.
Требуемая мощность генератора
Казалось бы, достаточно просуммировать мощность потребителей, с которыми будет работать электрогенератор, и его номинальная мощность будет определена. Однако это не так - следует учитывать не только активную, но и реактивную мощность, потребляемую нагрузкой.
Конечно, для электрочайника, утюга и ламп накаливания реактивной мощностью можно пренебречь. Но если Вы хотите питать от генератора холодильник или пылесос, т.е. потребителей с большим индуктивным сопротивлением, то учитывать их cosфи (коэффициент мощности) надо обязательно. К тому же в рабочем режиме любой электродвигатель потребляет меньший ток (иногда даже в 5 раз), чем при его запуске. Таким образом, оказывается, что генератор с выходной мощностью 2 кВт может питать или утюг с потребляемой мощностью 2 кВт, или пылесос с мощностью 900 Вт.
Тип генератора
Генераторы переменного тока могут быть синхронными, или асинхронными. В синхронном генераторе частота вращения ротора равна частоте вращения магнитного поля статора генератора. Между ними существует постоянный сдвиг фаз. В асинхронном генераторе этот сдвиг фаз изменяется в зависимости от нагрузки.
Синхронный генератор конструктивно содержит ротор, по которому протекает ток, создающий вращающееся магнитное поле, наводящее напряжение в статоре, к которому подключена нагрузка. В данном случае выходное напряжение легко стабилизировать, изменяя ток ротора. Особенность такого генератора - устойчивость к перегрузкам. Генератор способен в течение короткого интервала времени отдавать в нагрузку ток в 2-4 раза больше номинального. Это очень хорошее качество при работе с электроинструментом. Разумеется, что при длительной работе с превышением номинального выходного тока, происходит перегрев обмоток генератора, что чревато его отказом.
Асинхронный генератор конструктивно подобен асинхронному электродвигателю с коротко замкнутым ротором. В нем вращающееся магнитное поле создается вспомогательной обмоткой статора. Это вызывает протекание тока в роторе, что, в свою очередь, создает магнитное поле, которое, вращаясь одновременно с ротором, наводит напряжение в статоре генератора. Достоинство такого генератора - отсутствие подвижных контактов ротора, а также защита от КЗ в нагрузке.
Недостаток - магнитное поле ротора вращается с частотой работы двигателя, вращающего ротор такого генератора, и поэтому частота и выходное напряжение генератора зависит от стабильности поддержания оборотов двигателя вращающего ротор.
Еще один принципиальный момент при выборе мини генератора - какой ток он вырабатывает: однофазный, или трехфазный?
Дело в том, что от трехфазного генератора можно питать, как трехфазные, так и однофазные нагрузки, а вот от однофазного - только рассчитанные на работу в однофазной сети с номинальным напряжением 220 В. Однако при использовании трехфазного генератора возникает проблема с перекосом фаз. Дело в том, что при подключении к одной из фаз мощной нагрузки на двух других, слабо нагруженных фазах, напряжение может вырасти на 25-30 % (особенно в синхронных генераторах), что вызовет повреждение подключенной к ним нагрузки.
К тому же мощность, которую можно снять с одной фазы трехфазного генератора, не превышает 1/3 от номинальной мощности генератора.
Инверторный генератор. Такой термин можно часто встретить в описаниях автономных электростанций. Однако он не совсем правилен. Корректнее говорить, что используется «генератор с инверторным формирователем выходного напряжения». Т.е. в такой электроустановке напряжение, поступающее с генератора (как правило, асинхронного), подается вначале на электронный инвертор. А уже это инвертор преобразует его в напряжение нужной величины и частоты. Такое построение мини-электростанции позволяет улучшить стабильность выходного напряжения и частоты при работе на переменную нагрузку.
Сварочные генераторы
Это очень удобное компактное устройство, предназначенное в основном для сварочных работ на выезде.
В данном случае не надо заботиться о совместимости электрогенератора и сварочного аппарата (это уже сделал производитель). К тому же такие аппараты имеют очень небольшое время перехода в рабочий режим - вынули из кузова, подключили электроды, завели двигатель и можно варить.
К сожалению, такие сварочные генераторы обычно имеют не очень высокие характеристики, скорее, характерные для бытовых сварочных аппаратов, чем для профессиональных.