В современном мире мы зависим от постоянного и надёжного энергоснабжения, и у потребителей возникает потребность в обеспечении бесперебойным и независимым питанием электрической энергией.
И вот тут для неподготовленного потребителя появляется много новых понятий: дизельные и газовые, синхронные и асинхронные, инверторные, с ручным запуском и различной автоматикой… Как разобраться во всём этом? Можно, конечно, просто обратиться в любую организацию, торгующую генераторами, где под Ваши потребности порекомендуют оборудование. Но можно ли быть уверенным, что Вам не хотят просто продать оборудование подороже? На самом деле, всё не очень сложно, если Вы хоть немного разбираетесь в электротехнике.
Общее устройство электростанции.
В нашем обиходе для автономного устройства, которое питает нас электрической энергией, надежно закрепилось слово «генератор». Это несколько неправильное понятие, ведь генератор в переводе с латыни – это устройство, которое что-либо производит. В нашем случае нам интересны генераторы электрические - это машины, которые преобразуют неэлектрическую (механическую, тепловую, химическую) энергию в электрическую. То есть что-то должно привести в действие наш генератор, что бы на выходе из него появилась электрическая энергия. Затем эту энергию надо обработать, чтобы привести к параметрам, установленным для электрических сетей. Комплекс всех этих систем принято называть электростанцией.
Бытовые электростанции имеют следующее устройство. Двигатель внутреннего сгорания, за счет сжигания определенного вида топлива, создаёт крутящий момент на валу, который далее преобразуется генератором в электрическую энергию. Вырабатываемая на обмотках генератора электрическая энергия в дальнейшем коммутируется, и приводится к необходимым потребителю параметрам электрического тока – напряжению и частоте.
Какой мощности должна быть электростанция?
Подходя к вопросу приобретения электростанции, следует в первую очередь определиться с главным её параметром – необходимой мощностью, которую она способна вырабатывать. Цена электростанции при этом будет в прямой зависимости от её мощности - чем она мощнее, тем выше цена. Поэтому не стоит закладывать слишком большой запас по мощности.
Для поездок на природу, когда необходимо вскипятить чайник, обеспечить небольшое освещение, или же обеспечить работы на маленькой строительной площадке, подойдет небольшая электростанция, мощностью до 2 киловатт.
Для питания небольшого дома, когда выключения электроэнергии происходят редко и на небольшой срок, и Вы готовы какое-то время соблюдать режим энергопотребления, не включая особо мощные потребители, хватит электростанции мощностью 4-5 киловатт. Если же Вам нужно запитать достаточно большой дом, и Вы не хотите задумываться о том, какие приборы можно включать, а какие нет, а также на автономном питании предстоит жить более длительное время – то стоит уже рассмотреть варианты мощностью 6-12 киловатт.
Что касается крупных торговых и производственных объектов – здесь поможет только точный расчет, который может быть выполнен только на основе достаточных данных об оборудовании, применяемом на объекте.
Количество фаз сети и электростанции.
Современные электрические сети и потребители бывают одно- и трехфазными. Трехфазная система имеет следующие преимущества:
- Экономичность, за счет уменьшения количества материалов 3-фазных трансформаторов, силовых кабелей, так как при одинаковой потребляемой мощности снижаются токи в фазах (по сравнению с однофазными цепями).
- Уравновешенность всей системы, что является самым важным её свойством, так как в неуравновешенной системе возникает неравная механическая нагрузка на электростанцию, что значительно снижает срок её службы.
- Возможность простого получения вращающегося магнитного поля, необходимого для работы электродвигателей. Двигатели трёхфазного тока устроены проще, чем двигатели постоянного тока, одно- или 2-фазные, и имеют высокие показатели экономичности.
Следует понимать, что однофазная сеть, к которой мы привыкли в наших домах или квартирах, лишь частный случай трехфазной, то есть в квартиру или дом заводится одна фаза из трех, чтобы с одной стороны равномерно распределить нагрузку на сети в пределах многоквартирного дома или улицы, а с другой - упростить разводку.
Количество фаз электростанции следует подбирать в зависимости от типа электрической сети, которая применяется на вводе в Ваш дом, офис или производственное помещение. Если говорить об электростанции для обеспечения питанием на выезде, например, для производства строительных работ, следует так же учесть, будет ли применяться трехфазные потребители, такие как, например, мощные воздушные компрессоры.
Отдельно следует отметить, что в качестве резервного источника питания для дома, даже если он подсоединен по трехфазной системе, вполне подойдет однофазный генератор. Во-первых, в жилом доме или квартире потребители, как правило, однофазные, и нагрузка не сбалансирована по фазам. При питании от электрических сетей это особо не принципиально, так как при подключении нескольких домов такие перекосы нивелируются. При питании индивидуально от генератора такой перекос вызовет повышенную нагрузку на него, и как следствие, уменьшение срока службы. Во-вторых, в сегменте бытовых электростанций трехфазные генераторы, как правило, дороже идентичных однофазных.
Полная и активная мощность потребителей.
Подбирая мощность электростанции, мы просто суммируем мощность всех потребителей. Чайник – 2000 Вт, стиральная машина – 1500 Вт, сплит-система – 900 Вт… Итого 4,4 киловатта. Но не все так просто. Если Вы будете использовать в качестве нагрузки только нагревательные элементы и лампы накаливания – то полная мощность будет равна активной. Но все такие приборы уже в прошлом. Все лампы давно люминесцентные или светодиодные, . Если же в потребителях будет присутствовать нагрузка индуктивная, а её в принципе содержат все современные приборы, то следует учитывать коэффициент мощности. Для большинства современных приборов он составит 0,7-0,8. То есть при рассчитанных 4,4 киловатта генератор необходимо приобретать с мощностью не менее 6 киловатт. Если же применяются мощные электродвигатели, то помимо коэффициента мощности, следует учитывать их КПД – коэффициент полезного действия. То есть если мотор электродвигателя развивает механическую мощность на валу (как правило, когда говорят о мощности мотора, имеют ввиду именно её), например, 5 киловатт, имеет КПД 0,8 и коэффициент мощности 0,75, то полная потребляемая мощность такого мотора составит 8,3 киловатта.
Типы топлива современных электростанций.
Разобравшись с необходимыми параметрами мощности, стоит определиться с типом топлива, на котором будет работать электростанция. С одной стороны, это может быть так же нелегко, как и выбрать, на каком топливе лучше иметь личную машину. С другой стороны, в этом вопросе всё же есть критерии выбора типа. Поскольку силовой установкой в электростанции является всё тот же двигатель внутреннего сгорания, то и выбор типов топлива полностью аналогичен автомобильным. Постараемся вкратце рассмотреть преимущества и недостатки каждого вида.
1. Бензин (Gasoline). Электростанции, работающие на данном виде топлива, имеют наиболее простое устройство двигателя и системы его питания. С одной стороны, обеспечивается легкость в эксплуатации. Во-первых, за счет простоты хранения бензинового топлива, ведь достаточно лишь канистры и лейки, а во-вторых, бензиновое топливо не склонно к образованию конденсатов или застыванию, что позволяет обеспечить легкий запуск такой электростанции даже при больших отрицательных температурах без применения дополнительных устройств. Но с другой стороны, расход топлива у электростанций на бензине один из самых высоких.
Такую электростанцию лучше рассмотреть, если отключения электроэнергии происходят не часто, а необходимая мощность не слишком высокая.
2. Дизельное топливо (Diesel). Ели же вам требуется более мощная электростанция, а периоды ее эксплуатации будут длительными, лучше рассмотреть именно дизельные. Современные дизельные моторы весьма экономичны, хотя топливное оборудование более сложное и технологичное. Вес самого мотора выше. Как отрицательный момент можно выделить опасность замерзания (образования парафинов) самого топлива, что потребует дополнительного оборудования типа подогрева двигателя и обогрева фильтров для надежного запуска при отрицательной температуре, и контроля качества самого топлива. Дизельные моторы имеют меньший интервал службы моторного масла. Как особенность следует учесть, что дизельные электростанции как правило чаще имеют электрический запуск от стартера, что так же потребует дополнительного внимания к эксплуатации аккумуляторной батареи.
3. Газовые (LPG, CNG). Наиболее распространенными моторными топливами являются сжиженный газ (LPG, пропан-бутан) и сжатый природный газ (CNG, метан). У газовых электростанций целый ряд преимуществ – экологичность, малый расход топлива, которое итак стоит на порядок дешевле жидких топлив, меньший шум при работе. При использовании вариантов, предназначенных для подключения к газовым сетям, Вы получаете практически неограниченный запас топлива. Так же следует отметить большой ресурс двигателя. Обратной стороной этих преимуществ является высокая стоимость самих электростанций, так как использование газа в качестве топлива требует более высокого качества применяемых материалов и систем контроля. Более того, если Вы захотите питать электроэнергией дом от станции, подключенной к газовой магистрали, Вам придется внести изменения в проект газоснабжения.
Автоматика.
В зависимости от Ваших потребностей и возможностей, электростанцию можно оборудовать необходимой автоматикой. Если конечно Ваши возможности весьма ограничены, а электростанцию Вы запускаете пару раз в год, то можно смириться и с ручным запуском, а саму станцию подключать в сеть вручную. Но если Вы приверженец комфорта, или просто не хотите задумываться о правилах работы, можно оборудовать электростанцию полным комплексом автоматики. Современный блок контроля самостоятельно произведет переключение ввода с основного на резервный, запустит двигатель внутреннего сгорания, определит ошибки запуска электростанции, проконтролирует параметры работы двигателя в процессе его работы, а также произведет подзарядку аккумулятора при необходимости. Самый простой вариант такого блока – блок автоматического ввода резерва, или АВР. Он производит запуск генератора и переключение питания. Более подробно автоматику для электростанций мы рассмотрим в другой статье.
Уровень шума и кожухи.
Как и все двигатели внутреннего сгорания, электростанции издают не мало шума. Причем это не только шум выхлопной трубы, но также и внутренние шумы от работы двигателя и генератора. Если уровень шума необходимо снизить, промышленные электростанции выпускают в капотном варианте, то есть в закрытом исполнении, а для доступа к внутренним элементам станции предусмотрены открывающиеся отсеки – капоты. Для тихих исполнений возможно так же покрытие внутренней стороны кожуха шумо- и вибропоглощающими материалами. Для небольших электростанций, применяемых в частных домах, можно отдельно приобрести кожухи – специальные корпуса, обеспечивающие необходимый теплоотвод, приток свежего воздуха, а также шумопоглощение.
Инверторные генераторы.
В настоящее время очень часто звучит слово «инверторный». Инверторная сплит-система, инверторный холодильник, даже инверторная микроволновая печь, а теперь еще и инверторные генераторы. Так в чем же суть этого понятия? А суть очень проста. Имеющееся на входе потребителя (или на выходе генератора) напряжение преобразуется в базовое, которое затем электронной схемой преобразуется в напряжение необходимых, и самое главное постоянных и стабильных параметров. В случае с бытовыми приборами, это позволяет очень плавно регулировать параметры их работы, что в свою очередь приводит к экономии электроэнергии. В случае электростанции всё немного сложнее. Небольшие передвижные электростанции вырабатывают напряжение не совсем стабильных параметров. Изменение частоты вращения двигателя, изменение нагрузки – все это приводит к уходу напряжения от номинального, а также не совсем чистой синусоиды напряжения. И если для чайника или утюга это совсем не принципиально, то высокоточные приборы просто могут не заработать. Инверторные генераторы производят двойное преобразование, и имеют на выходе стабильные параметры. Как следствие, увеличивается срок службы двигателя и генератора, снижается расход топлива. Появился целый класс компактных инверторных генераторов, размером не более маленького чемодана, но обладающего достаточно внушительными параметрами. Соответственно, из-за применения большого количества электронных компонентов, цена таких генераторов достаточно высока. Поэтому они редко выпускаются мощностью выше 10 киловатт.
Итак, мы постарались рассказать об основных понятиях в мире электростанций и генераторов. Если Вы определились с выбором и уже готовы приобрести себе генератор, или наоборот, у Вас остались еще вопросы - обратитесь в компанию Univolt!