Использование автономных генераторов широко распространенная практика – в целом, это достаточно простые устройства и с их приобретением проблем не возникает. Более остро стоит вопрос, какой генератор выбрать для дома или дачи, ведь неправильно подобранные характеристики оборудования в лучшем случае повлекут за собой чрезмерную дороговизну его эксплуатации, а в худшем – неспособность выполнять свои функции и поломку от систематической перегрузки.
Типы двигателей автономных генераторов
Двигатели внутреннего сгорания в первую очередь делятся на двух и четырехтактные. Принципиальная разница для пользователя в том, что для «кормления» двухтактного придется готовить ему смесь из топлива и масла, а в четырехтактный просто подливать бензин (или дизтопливо) – масло такой двигатель тоже расходует, но заливается оно отдельно и с выхлопными газами не выбрасывается.
Удел двухтактников это генераторы малой мощности – 1-5 кВт, а в редких случаях до 10.
Этого может быть достаточно для автономного энергоснабжения дома без большого количества электроприборов, поэтому есть вероятность столкнуться с двухтактным двигателем при выборе, хотя в целом для питания дома его преимущества выглядят несколько призрачными и выбор гораздо чаще падает на четырехтактные.
Следующий пункт это используемый двигателем тип топлива – бензин, дизтопливо или газ. При этом надо помнить, что для работы на газу переделываются бензиновые двигатели, так что можно переключаться между этими видами топлива.
Автономные генераторы с бензиновым двигателем
Бензиновые двигатели по праву являются самыми распространенными в генераторах бытового класса, так как обладают целым рядом преимуществ, нивелирующих не особо критичные для домашнего использования недостатки. В первую очередь это цена, которая в 2-3 раза ниже дизельного аналога со схожими характеристиками.
Далее идет способность без особых трудностей запускаться в мороз до 20 °C, а иногда и выше. Наконец, звук таких моторов тише чем у дизельных, а сам двигатель способен работать на минимальных оборотах (дизелю нужна минимальная нагрузка, хотя бы в 40% от номинала).
При этом, к минусам бензина можно отнести только относительно малый моторесурс (в пределах 4-5 тыс. часов) и низкую границу максимальной мощности генератора (15 кВт) – теоретически можно создать и более мощный, но экономически выгоднее использовать дизельный двигатель.
Автономные генераторы работающие на газу
Использование газа несколько уменьшает статью расхода на топливо и в целом увеличивает долговечность бензиновых двигателей, так как в продуктах сгорания намного меньше сажи. Если же к дому подходит газовая магистраль, то это едва ли не идеальный вариант, ведь газ отключается гораздо реже, чем электричество.
Дизельные автономные генераторы
Дизельные двигатели внутреннего сгорания дороже в производстве и тяжелее, но экономичнее и долговечнее, поэтому используются для автономных электростанций большой мощности или, когда требуется повышенная экономичность и надежность. Особенно актуальны эти требования при необходимости запитывать мощные потребители тока в круглосуточном или просто продолжительном режиме.
Как определиться с типом генератора
Второе название этой части генератора – альтернатор. Именно он непосредственно отвечает за выработку электроэнергии, преобразовывая механическую энергию вращения вала двигателя в электрическую.
Есть две основные разновидности генераторов, которые получили свое название от соответствующих типов электродвигателей, взятых за их основу – синхронный и асинхронный. Если не вдаваться в технические подробности, то в основном для рядового пользователя разница будет в простоте обслуживания и качестве (стабильности) вырабатываемого электричества.
Асинхронный генератор
По простоте обслуживания изначально бесспорно лидировали асинхронные генераторы, ведь их ротор короткозамкнут, т.е. не имеет дополнительной обмотки. Это значит, что внутреннюю часть асинхронника нет необходимости дополнительно охлаждать – проделывать в статоре дополнительные вентиляционные отверстия, через которые вовнутрь также попадает пыль и влага.
Единственное обслуживание, которое со временем могло понадобиться – заменить подшипники или просто обновить на них смазку. Также к плюсам асинхронных генераторов можно записать «дружбу» с режимом короткого замыкания (они лучше себя показывают при работе со сварочными аппаратами).
Синхронный генератор
Что до качества вырабатываемого электричества, то здесь лучше себя показывали синхронные генераторы – у них гораздо меньшая зависимость выходного напряжения от частоты вращения вала двигателя (у асинхронных она линейная, а синхронные выдают заданное напряжение даже при некоторых отклонениях). Также синхронные генераторы гораздо лучше показывают себя в условиях постоянно меняющейся нагрузки и без особых последствий выдерживают кратковременные перегрузки (у асинхронных в таком случае высок риск размагнитить якорь).
Как итог, асинхронники показывают лучшие результаты только если их применять для сварочных работ. Если нужно выбрать генератор для дачи или дома, в большинстве случаев синхронный тип генератора является более предпочтительным, даже несмотря на необходимость в периодической замене щеток и более высокую общую стоимость. Дополнительным козырем является появление бесщеточных синхронных генераторов с короткозамкнутым ротором, которые постепенно вытесняют асинхронные модели.
При необходимости запитывать точную аппаратуру стоит обратить внимание на генераторы с инверторной схемой формирования напряжения. В таких устройствах генерируемый ток выпрямляется, проводится через стабилизатор, а потом обратно преобразуется в переменный. В результате, погрешность выходного напряжения составляют всего 1% от номинала, тогда как в любой другой схеме она составляет порядка 5%.
Системы запуска автономного генератора
Принципиально используется только две системы запуска генератора – ручная и автоматическая. Стартер первой из них приводится в действие тросиком, который надо дергать вручную, только сначала для этого надо переключить питание, отключив основную линию, и затем запускать двигатель.
Автоматический старт производится посредством достаточно сложной системы, ведь кроме непосредственно раскручивания стартера надо выполнить ряд дополнительных действий:
- Отслеживание наличия напряжения в основной сети. Когда оно исчезает, то подается команда на активацию генератора.
- Переключение питания дома с основной линии на генератор, чтобы при появлении электричества не возникло противотоков, которые гарантированно сожгут обмотку.
- Каждый автомобилист знает, что холодный двигатель надо запускать с закрытой воздушной заслонкой. Если генератор работает автономно, то нужен блок закрывающий заслонку перед запуском и открывающий ее после прогрева двигателя.
- Запуск стартера.
- При появлении напряжения на основной линии, двигатель генератора глушится, а питание дома переключается обратно.
Как итог – если нужен генератор, способный к полностью автономной работе, то необходимо выбирать устройство с системой автоматического запуска. Система запуска может составить достаточно заметную часть стоимости всего оборудования.
Дополнительные элементы
Обычно все дополнительное оборудование предназначено для повышения безопасности и удобства работы с генератором. Часть его может быть установлена еще при изготовлении устройства или добавлена в магазине (иногда проводятся акции), а остальное можно докупить по желанию.
В первую очередь это защитные устройства – предохранители и автоматические выключатели, которые после отключения заново могут включаться в ручном или автоматическом режиме (в зависимости от класса генератора).
Датчик падения – еще с завода устанавливается на большинстве генераторов, кроме самых маленьких по мощности (также они не нужны на двухтактных двигателях).
Индикаторы – ламповые, стрелочные или светодиодные. Показывают информацию о состоянии уровня масла, сигнализируют о появлении перегрузки или просто отображают текущий режим работы.
Счетчик моточасов – серьезно облегчает контроль времени, которое осталось до следующего капитального ремонта или просто техобслуживания двигателя. Зачастую присутствует еще в заводской сборке.
Вольтметр – полезен при подключении большой нагрузки – показывает, если генератор начинает работать неправильно. Считается обязательной деталью, но на самых маломощных устройствах может все-таки отсутствовать – этим часто грешат именитые производители, как бы подчеркивая уверенность в своей продукции.
Топливный бак с указателем уровня топлива и сливным краном. Насколько необходимыми являются последние две детали, каждый решает для себя самостоятельно, но сам бак в целом определяет, какое количество времени генератор способен проработать без дозаправки. Если это устройство рамного типа, то на него вообще стараются установить бак на всю длину рамы. Еще надо учитывать, что так как бензиновым устройствам зачастую нужны перерывы в работе, то для них может быть подобран и соответствующий объем бака – если топливо закончилось, значит надо дать генератору отдохнуть.
Розетки – одно и трехфазные. Их наличие ничем не регламентировано и полностью зависит от производителя. Может быть вариант, когда есть обычная и силовая розетки – если нет опыта различать их «на глаз», то лучше изучить документацию к генератору, где должно быть указано к какой розетке что можно подключать.
Вывод 12 Вольт – для которого делают зажимные клеммы, гнездо или отдельную розетку. По утверждению пользователей, чаще всего наличие такого вывода радует автомобилистов, так как от него удобно подзаряжать аккумуляторы. Для других целей его лучше не использовать, так как приборы, которым для работы надо 12 Вольт питания обычно чувствительные и напрямую к генератору их подключать не стоит.
Количество фаз генератора
Сделать выбор между одно и трехфазным генератором очень просто – если требуется подключать трехфазные потребители электроэнергии, то выбирается соответствующее устройство, а при наличии только однофазных приборов – однофазный генератор.
В некоторых случаях для однофазной сети пытаются установить трехфазный генератор, руководствуясь тем соображением, что можно «раскидать» фазы по разным линиям. Так действительно сделать можно, но только при одном важном условии – если на каждой фазе будет «висеть» примерно одинаковая нагрузка – разница в мощности не должна превышать максимум 30%. Это значит, что если две фазы генератора на 15 кВт не будут заняты, то на третью можно включить максимум 5 кВт. При этом сам генератор будет работать далеко не в номинальном режиме и со временем есть большой риск выхода его из строя.
В частном доме добиться равномерного распределения нагрузки практически невозможно, поэтому если подавляющее количество приборов однофазные, а одно-два – трехфазные, то надо либо приобретать дополнительный генератор, либо менять сами электроприборы на однофазные, либо не пользоваться этими устройствами, когда питание в дом подается от генератора.
Подбор мощности генератора
Непосвященному пользователю может показаться, что особых сложностей в том, как выбрать бензогенератор для дачи по мощности быть не должно. Это простая математическая задача – если на генераторе указано, что он может выдавать, к примеру, 10 киловатт, то одновременно на него можно повесить именно такую суммарную мощность.
Некоторые даже могут учесть, что генератору нужен некоторый «запас прочности», отнять от максимальной мощности 20-30% и полагать, что все правильно рассчитали. На практике все несколько сложнее и для грамотного расчета придется учитывать дополнительный ряд нюансов.
Запас мощности
Как ни странно, но многие забывают про эту азбучную истину или просто стараются сэкономить на выборе более мощного генератора, чтобы обеспечить те самые 20-30% запаса мощности. Как результат – генератор может работать на износ, что резко понижает ресурс его работы.
Также неприятный сюрприз может подбросить асинхронный генератор, который хоть и невосприимчив к токам короткого замыкания, но крайне чувствителен к перегрузкам, даже кратковременным. Дело в том, что его запуск и работу обеспечивает остаточное магнитное поле якоря – после остановки генератора ротор сохраняет некоторую намагниченность, которой хватает для индуцирования ЭДС на обмотках статора при следующем пуске устройства. В моменты пиковых перегрузок магнитное поле якоря просто исчезает и генератор перестает вырабатывать ток, хотя двигатель продолжает вращаться. В таком случае приходится принудительно намагничивать ротор – хоть это и несложная процедура, но необходимость ее повторения в моменты перегрузок пользователю достаточно неприятна.
Также запас мощности нужен для питания электроприборов с электродвигателями, которым для запуска нужен ток в 2-3 раза больший от номинала.
Активная и реактивная мощность (вольт-амперы и коэффициенты)
Самый простой пример, когда может появиться впечатление, что генератор неисправен, возникает в случае неучтенной реактивной мощности электрооборудования. Простыми словами ее можно назвать паразитным явлением, когда часть мощности расходуется не на работу электроприбора, а на потери (выделение тепла и т.п.).
Не погружаясь в дебри электротехники, рядовому пользователю для выполнения правильных расчетов надо знать, что любой электроприбор, в котором есть электродвигатель, обладает реактивной мощностью – в его обмотках происходит сдвиг фаз и возникают дополнительные потери электроэнергии. Поэтому мощность здесь определяется произведением силы тока и напряжения относительно коэффициента мощности (Cos φ), который для каждого прибора свой и может составлять от 0,3 до 1 (чем больше, тем меньше потери).
То же самое относится и к самому генератору – так как по сути это электродвигатель, то он обладает своим коэффициентом, который обычно равен 0,8 (хотя могут быть и другие значения). Это значит, если на генераторе указана мощность 15 кВт, то это активная составляющая, а при подключении реактивной нагрузки придется учитывать коэффициент и в итоге получится 15*0,8=12 кВт (домножение, а не деление на коэффициент, производится, так как генератором ток вырабатывается) и это без учета коэффициентов питаемых электроприборов.
Также рассчитывается и реальная мощность электроприборов. К примеру, есть пылесос с паспортной мощностью 1000 Вт и коэффициентом 0,6. В таком случае от генератора он будет забирать не 1 кВт, а 1000/0,6≈1,7 ВА (Вольт-Ампер). Такие расчеты не придется проводить, если производителями изначально указана мощность вместо привычных кВт в Вольт-Амперах, хотя если часть оборудования промаркирована киловаттами, а другая вольт-амперами, то попрактиковаться в переводах между системами измерений придется.
Как итог – если на оборудовании не указано точных значений в виде Вольт-Амперов и коэффициент Cos φ, то проще всего к мощности электроприборов с электродвигателями прибавить 50% и это значение использовать в расчетах.
Емкостная нагрузка
С понятием емкостной нагрузки чаще всего сталкиваются профессиональные фотографы – именно они могут использовать на выезде осветительные приборы на основе разрядных ламп или им подобные.
Сам характер получения емкостной составляющей электрического тока предполагает использование асинхронного генератора, так как он выдает напряжение «мягким» способом – поле статора вращается вслед за ротором.
Использование генератора для электроснабжения дома или дачи
Выбирая генератор для частного дома одним из главных вопросов будет понимание того, как именно он будет использоваться – в качестве резервного или постоянного источника электроэнергии. Только точно зная ответ на этот вопрос можно подбирать тип двигателя, мощность инвентора и решать, взять качественное брендовое устройство или бюджетную китайскую модель.
В любом случае, если нужен генератор для целого дома, пусть даже это просто дача, нет смысла смотреть в сторону переносных моделей, мощностью 0,8-1,5 кВт. Их хватит только для работы осветительных приборов и телевизора, а даже маломощный холодильник при запуске может вызвать перегрузку.
Также надо быть готовым выделить генератору отдельное помещение и совсем хорошо если есть возможность сделать там звукоизоляцию и отопление. Последний вопрос особенно важен при необходимости использования дизельного двигателя.
Все большую популярность приобретают готовые решения, в которых бензиновый, газовый или дизельный генератор заключен в специальный корпус. Такие электростанции монтируются на бетонной площадке недалеко от дома. Если средства позволяют, то лучше отдать предпочтение таким системам, так как это наиболее практичные, удобные и надежные устройства.
При необходимости, можно сделать подобный контейнер самостоятельно. Ниже вы можете видеть пример подобной конструкции, изготовленной из профнастила.
И один из главных вопросов – способ подключения генератора к домашней сети. Для этого подходят исключительно рубильники типа «или-или» – они полностью исключают возможность попадания электрического тока из основной линии энергоснабжения на обмотки генератора, что без вариантов приводит к их перегоранию.
Использование генератора в качестве резервного или аварийного источника для жилого дома
Если электричество на основной линии отключают лишь время от времени, то можно поздравить себя с возможностью сэкономить. Кроме того, что нет особой необходимости приобретать мощный генератор, для этих целей вполне подойдет устройство китайского производства с бензиновым двигателем. Ресурс работы такого генератора составляет порядка 1-1,5 тысяч часов и если запускать его раз в неделю на 3-4 часа, то несложно подсчитать, что его вполне хватит на 12-15 лет.
Другой вопрос, если электричество выключается едва ли не ежедневно (нет смысла думать, куда при этом смотрят энергоснабжающие организации – чаще быстрее проблему решить своими силами) – в таком случае выгоднее приобрести брендовый генератор. Даже устройства с бензиновым двигателем от проверенного производителя обладают моторесурсом в 4-5 тыс. часов.
Следующим пунктом экономии станет устройство запуска двигателя – если электричество отключается время от времени, то можно включать генератор вручную. Конечно, это занимает некоторое время, но избавляет от необходимости переплачивать за отдельную систему автоматического запуска. Впрочем, решение про необходимость ее использования в любом случае надо принимать на месте.
Еще, при использовании ручного включения генератора, обязательно надо позаботиться про систему сигнализации появления электричества в основной сети. Для этого можно отдельной линей провести в помещение обыкновенную лампочку, которая будет включаться мимо генератора – когда она засветится, значит можно переключаться на общую линию.
Использование генератора в качестве постоянного источника электроэнергии
Если в качестве резервного источника экономически более оправдано использование генераторов с бензиновыми двигателями, то для постоянной работы без вариантов придется выбирать исключительно из моделей с дизельными ДВС и от проверенных производителей такого оборудования.
Так как генератор будет работать практически без перерывов, то в обязательном порядке надо обращать внимание на наличие в нем водяного охлаждения – это усложняет и утяжеляет всю конструкцию, но для стационарного устройства это далеко не самый критичный фактор.
Также надо со всей тщательностью подойти к вопросу о подборе мощности устройства – если нет навыков подсчета активной и реактивной мощностей, то это дело лучше доверить специалистам. Даже если продавец генератора не сможет проконсультировать на эту тему и услуга будет заказана платно на стороне – она в любом случае окупится.
Скорее всего, для работы в качестве постоянного источника тока нет смысла приобретать генератор с автоматической системой запуска. В таком случае надобность в ней это редкое исключение, а если вдруг она понадобится, то ее всегда можно установить отдельно.
