Текст книги "Современный дачный электрик"

2.2. Дизельные и бензиновые электрогенераторы

Электрическая генераторная установка представляет собой двигатель на жидком или газовом топливе, соединенный с генератором электрического тока в единый агрегат (рис. 2.2). Принцип работы электрогенератора на жидком топливе заключается во вращении дизельным или бензиновым двигателем ротора электрогенератора, что приводит к появлению в обмотках генератора электрического тока, который подается к потребителю. Генератор переменного тока – альтернатор может быть синхронным или асинхронным.

Рис. 2.2. Устройство переносной дизельной или бензиновой электростанции

Различают портативные и стационарные электрогенераторные установки. Портативные установки монтируются на металлической раме, а стационарные прикручиваются болтами к станине с помощью демпфирующих прокладок, которые уменьшают передачу вибрации на раму и фундамент. Электрогенераторные установки могут служить резервными или постоянными источниками электроэнергии.

Электрогенераторы с двигателями внутреннего сгорания различаются по типам их двигателей, работающих на бензине или дизельном топливе.

Мощность бензиновых генераторов колеблется от 0,6 до 30 кВт. В генераторах этого типа применяют двух– и четырехтактные бензиновые двигатели воздушного охлаждения. В двухтактных двигателях бензин перемешивают с маслом. Наработка на отказ не более 500 ч. В четырехтактных двигателях бензин и масло заливают раздельно, т. е. бензин – в топливный бак, а масло – в картер.

Для продолжительной эксплуатации, примерно 8 ч ежедневно, предназначены двигатели профессионального класса с верхним расположением клапанов. Они оснащены системой автоматического останова при понижении уровня масла, имеют заметно больший ресурс по сравнению с двухтактными и считаются самыми надежными в своем классе. У них наработка на отказ составляет от 3000 до 4000 ч.

Примечание

Наработка на отказ – время, после которого необходима переборка двигателя.

Еще большим ресурсом обладают V-образные двухцилиндровые двигатели, устанавливаемые на мощные установки (9-15 кВА).

Основные преимущества бензиновой электростанции – простота и надежность в эксплуатации. Бензиновая электростанция в среднем потребляет 350 г топлива на 1 кВт·ч. Следует отметить, что большинство бензиновых электрогенераторов оснащено четырехтактными двигателями. Заправляют их обычным бензином А-92.

Станции, оснащенные карбюраторными двигателями, работающими на бензине, имеют небольшие размеры и вес и потому удобнее при транспортировке. Например, переносной электрогенератор HONDA EU10i (рис. 2.3) весит 13 кг, работает от четырехтактного одноцилиндрового двигателя с верхним расположением клапанов.

Рис. 2.3. Электрогенератор Honda EU10i

Бензиновая электростанция HONDA EU10i – мощный и надежный источник электрической энергии, выполненный в виде изящного чемоданчика. Переносной электрогенератор HONDA EU10i вырабатывает 1 кВА энергии в час. Вырабатывает энергии ровно столько, сколько нужно в данный момент: если подключить прибор мощностью 0,5 кВА, генератор будет работать наполовину мощности, расходуя меньше топлива.

Технические характеристики бензиновой электростанции HONDA EU10i:

• тип генератора – синхронный;

• номинальная мощность – 0,9 кВА;

• максимальная мощность – 1,0 кВА;

• напряжение, частота тока – 230 В; 50 Гц;

• регулирование напряжения – инвертор;

• номинальный ток – 3,9 А;

• выход постоянного тока – только для подзарядки 12 В аккумуляторной батареи; максимальный выходной ток 8 А;

• топливо – неэтилированный бензин АИ-92;

• объем топливного бака – 2,1 л;

• работа на одной заправке – от 3 ч 8 ч (экономичный режим);

• габаритные размеры – 450x240x380 мм;

• масса – 13 кг;

• уровень шума – 52 дБ;

• степень защиты IP23;

• разъемы – 1 розетка с защитой.

Генератор оснащен блоком электронного контроля, уменьшающим отклонения выходного переменного тока от идеальной синусоиды до 2,5 %. Это позволяет запитывать от HONDA EU10i электронную технику, чувствительную к качеству тока. Генератор, двигатель и выпрямитель смонтированы на общей раме. В представленной модели выпрямитель интегрирован в двигатель, что примерно в два раза снизило массу всего аппарата. Обороты двигателя HONDA EU10i в зависимости от нагрузки регулирует уникальная система "экотротал", позволяющая экономить до 40 % топлива, а также снизить уровень шума и выброс выхлопных газов. Корпус электрогенератора имеет двухслойную конструкцию, что способствует эффективному шумоподавлению и обеспечивает хорошее охлаждение работающего прибора. Электрогенератор HONDA EU10i подходит для рыболовов и охотников, т. к. работает практически бесшумно: уровень шума работающего прибора не превышает 57 дБ. Цена модели HONDA EU10i – 42 000 руб. (http://www.gigavatt.ru/product/?id=38174).

Термин «дизель-генератор» служит для обозначения менее мощных автономных дизельных источников электроснабжения, в то время как дизельными электростанциями называют более мощные источники электрической энергии.

Дизельный генератор классифицируется по назначению (резервный/стационарный), типу охлаждения (воздушный/жидкостной) и мощности двигателя. Выходная мощность дизельного генератора составляет, как правило, от 3 до 500 кВт, в отдельных случаях может достигать 3000 кВт.

Дизельные двигатели с воздушным охлаждением занимают промежуточное положение между бензиновыми станциями и дизелями с жидкостным охлаждением. Дизельные двигатели с жидкостным охлаждением используются в генераторных установках индустриального класса. Они наиболее надежны и долговечны. У них наработка на отказ составляет 20 000-40 000 ч.

Каждый из названных двигателей имеет свои особенности и преимущества. Например, при длительной работе и в стационарных условиях лучше всего пользоваться дизельными электрогенераторами. Это низкооборотные станции, расходующие мало топлива и имеющие продолжительный срок службы. Немалым достоинством таких электрогенераторов следует считать и наиболее низкие цены на топливо (солярка) для них. Основные недостатки таких моделей – их относительно большой вес и габариты.

Обслуживание дизельных и бензиновых электростанций достаточно простое и не требует никакой профессиональной подготовки. Согласно инструкции, их периодически проверяют и при необходимости меняют контактные кольца и щетки.

2.3. Выбор электрогенераторов

В настоящее время рынок предлагает покупателям большой выбор автономных электростанций. При выборе электростанции желательно учесть ряд основных параметров, т. к. различные агрегаты могут использоваться совершенно для разных нужд [4].

Основные параметры при выборе электрогенератора:

• номинальная мощность, измеряемая в киловаттах (кВт);

• ресурс, измеряемый в моточасах до капитального ремонта;

• количество фаз (однофазная 220 В или трехфазная 380 В);

• вид топлива (бензин или дизельное топливо);

• управление пуском и остановом;

• шумоизоляция.

Перед покупкой вашей будущей электростанции необходимо тщательно подумать, для чего планируется ее приобретение. Будет ли она использоваться как резервный или основной источник питания, где будет располагаться – внутри помещения или снаружи, должна ли она быть передвижной или стационарной, нужна ли система автозапуска при отключении центрального энергоснабжения. Где планируется размещение электростанции: на дачном участке, в загородном доме, на строительной площадке или на предприятии.

Стоимость электростанции существенно зависит от ее мощности, комплектующих деталей, а также от фирмы-производителя. Сначала следует определиться с мощностью генератора. Нужно четко просчитать суммарную мощность электроприборов, которые могут быть подключены к электростанции, а также выяснить будут ли среди них приборы, сложные для работы генератора. Это могут быть любые насосы, электродвигатели, лазерные принтеры, холодильники, компрессоры, дрели или пилы, так называемые индуктивные приборы, которые при включении кратковременно увеличивают потребляемую мощность в 4–5 раз.

Примерную мощность электростанции можно определить следующим образом: нужно просуммировать мощность всех одновременно подключаемых приборов и прибавить 15–20 %. Это и будет требуемая мощность генератора. Если вы собираетесь использовать электротехнику индуктивного типа, учитывайте, что в момент пуска она нуждается в большей мощности, поэтому суммарную мощность таких приборов необходимо умножить на 2 или 2,5, чтобы станция сохраняла работоспособность. Для примерной оценки суммарной мощности подключаемых приборов можно воспользоваться данными о мощности различных бытовых приборов, приведенными в прил. П2.1. После того как определена необходимая мощность генератора, приступают к выбору вида генераторной установки.

Быстро подобрать электрогенератор компании GMGen Power Systems и рассчитать необходимую мощность электростанции можно на сайте ЗАО "Джи Эм Центр" (http://www.gm-gen.ru/) (рис. 2.4). Здесь же можно подобрать оборудование по параметрам (рис. 2.5).

Рис. 2.4. Быстрый подбор электрогенераторов компании GMGen Power Systems и расчет необходимой мощности электростанции на сайте ЗАО «Джи Эм Центр»

Рис. 2.5. Подбор оборудования по параметрам в режиме on-line на http://www.gm-gen.ru/podbor_oborudovaniya.php

Электрогенератор может работать в качестве резервного или постоянного источника электроэнергии (табл. 2.1). По типу потребляемого топлива генераторы подразделяются на бензиновые, дизельные и газовые.

Таблица 2.1. Выбор режима работы электрогенератора

Если генератор необходим как аварийный источник питания, который будет работать, когда отключается основное напряжение в электросети, то для таких случаев следует купить бензиновый генератор, который идеально подойдет и для работы на открытом воздухе, и при отрицательных температурах. Кроме того, бензиновые электростанции самые дешевые, компактные и маломощные.

Если же требуется постоянный бесперебойный источник питания, тогда вам следует обратить внимание на дизельные генераторы.

Наиболее надежными, мощными и долговечными считаются дизельные генераторы с жидкостным охлаждением. Они могут служить полноценным источником электроснабжения и до нескольких суток непрерывно работать без присутствия человека.

В зависимости от финансовых возможностей покупателя можно выбрать генераторную установку с дополнительными функциями и возможностями. Их может быть очень много, и они значительно повышают стоимость агрегата. Дополнительные опции могут быть как у бензиновых, так и у дизельных электростанций, но максимальный выбор опций возможен только у дизельных генераторов с жидкостным охлаждением.

К дополнительным опциям относят:

• возможность автоматического запуска генератора;

• увеличенные топливные баки, которые позволяют продлить время работы станции;

• контроль параметров генератора на жидкокристаллическом дисплее и дистанционно на компьютере;

• дистанционное управление станцией с компьютера или даже с мобильного телефона;

• различные системы защиты (от перегрузки, от утечки тока на землю и т. д.);

• оборудование для перевода бензиновых станций на работу от газа;

• различные шумоизолирующие приспособления, в разной степени снижающие уровень шума от работы электростанции;

• специальные контейнеры, позволяющие эксплуатировать генераторную установку при -60 °C и т. д.

Электрические станции выпускаются в мобильном и стационарном варианте. Мобильные электростанции крайне просты в работе. Портативные генераторы считаются довольно безопасными устройствами. Они оснащены системой автоматического отключения, которая не допускает перегрев установки, и механизмом управления электронного типа, обеспечивающим продуктивную работу двигателя. Их двигатели запускают возвратным стартовым приводным ремнем вручную или электростартером.

Портативные дизель– и бензогенераторы воздушного охлаждения (рис. 2.6), выпускаемые компанией GMGen Power Systems [5], могут выполнять только роль резервного источника электрической энергии. Портативные дизель-генераторы этой компании имеют мощность от 3 до 21 кВт, выходное напряжение 400/230 В при частоте 50 Гц и число оборотов двигателя 3000 об./мин. У портативных же бензогенераторов мощность почти в 2 раза меньше, от 0,5 до 11 кВт, но те же выходное напряжение и число оборотов двигателя. Характеристики изделий приведены в табл. 2.2.

Рис. 2.6. Портативные дизель– (а) и бензогенераторы (б) с воздушным охлаждением GMGen Power Systems

Таблица 2.2. Характеристики генераторов фирмы GMGen Power Systems

Стандартная комплектация портативных дизель– и бензогенераторов воздушного охлаждения компании GMGen Power Systems следующая:

• 16 A бытовая розетка;

• 16 А розетка трехполюсная (евростандарт);

• 32 А розетка трехполюсная (евростандарт);

• 16 А розетка пятиполюсная (евростандарт);

• 32 А розетка пятиполюсная (евростандарт);

• система автоматической остановки двигателя при недостаточном уровне масла;

• автоматический выключатель (размыкатель цепи);

• двухполюсный выключатель (тепловой магнитный предохранитель от перегрузки и короткого замыкания), УЗО;

• четырехполюсный выключатель (тепловой магнитный предохранитель от перегрузки и короткого замыкания), УЗО;

• счетчик моточасов;

• амперметр;

• вольтметр;

• плавкий предохранитель (защита от короткого замыкания и перегрузки);

• кнопка экстренного останова;

• сигнальная лампа низкого уровня масла;

• сигнальная лампа низкого заряда аккумуляторной батареи;

• электромагнитный клапан, управляющий подачей топлива.

В дополнительные опции портативных дизель– и бензогенераторов воздушного охлаждения компании GMGen Power Systems входит:

• система автозапуска для мини-электростанции с электростартом;

• гибкий отвод выхлопных газов – быстрое и герметичное решение отвода выхлопных газов для дизельных и бензиновых генераторов;

• тележечный комплект для мини-электростанций серии Compact мощностью от 4,5 до 7 кВА (рис. 2.7, а);

Рис. 2.7. Тележечный комплект для мини-электростанций серии: а – Compact; б – Professional

• тележечный комплект для мини-электростанций серии Professional мощностью от 4,5 до 13 кВА (кроме бензиновых генераторов мощностью 11–13 кВА) (рис. 2.7, б).

В более мощных и дорогих моделях электрогенераторов стартер встроен непосредственно в двигатель [6].

В электростанциях используются два типа генераторов: асинхронный и синхронный. При покупке тип генератора выбирают в зависимости от того, какой вид электроприборов будет от него запитан.

Асинхронные генераторы подходят для потребителей типа ламп накаливания, электроплит или электроинструмента малой мощности. Они имеют эффективное охлаждение через свой ребристый корпус во влаго– и пылезащитном исполнении. Такой тип корпуса позволяет им работать даже в жестких полевых условиях.

Синхронные генераторы необходимы для электроснабжения так называемых индуктивных электроприборов (дисковая пила, бетономешалка, водяной очиститель высокого давления, мощные насосы и т. д.). Подобное электрооборудование при запуске потребляет ток, в 2–5 раз превышающий его номинальную мощность. В этот момент ток может превысить мощность самого генератора. Синхронные генераторы способны справляться с такими скачками тока. Кроме того, этот тип электрогенераторов обладает определенной универсальностью: от них могут работать и омические потребители.

Оба типа генераторов, в зависимости от числа розеток, способны одновременно снабжать электроэнергией до трех электроприборов с напряжением 220 В.

Некоторые модели могут дополнительно вырабатывать постоянный ток с напряжением 12 В, что позволяет заряжать аккумуляторы. Выпускают генераторы, способные работать даже со сварочными аппаратами.

Длительное потребление тока, превышающего номинальную мощность генератора, может привести к повреждению его обмоток. Во всех рассматриваемых моделях предусмотрена автоматическая защита от перегрузок, отключающая подачу такого тока.

Еще одна особенность генераторов – они могут быть однофазными или трехфазными. При мощности до 20 кВт лучше использовать однофазную электростанцию, т. к. при небольшом числе потребителей практически невозможно обеспечить равномерную нагрузку по всем фазам (разница не должна превышать 20 %).

Трехфазные станции значительно дороже однофазных, их следует выбирать в том случае, если имеются трехфазные потребители или суммарная мощность одновременно работающих потребителей превышает 20 кВт. При этом важно учитывать сечение питающих кабелей и равномерно распределять нагрузку по фазам. Принято считать применение трехфазных генераторных установок оправданным, если средняя нагрузка на каждую фазу составляет не менее 5 кВт.

Любой электрогенератор является источником шума. Поэтому, приобретая даже малошумящий электрогенератор, следует согласовать его использование с соседями и постараться снизить распространение от него шума. На наиболее малошумящих генераторах от немецких производителей обычно присутствует специальный значок, например "голубой ангел". Если вы собираетесь часто и длительно включать электрогенератор, то целесообразно установить его в погребе, устроенном вне дома, например в сарае или гараже загородного дома.

Если проблема шума имеет для вас значение, то обязательно выясните у продавца уровень шума в децибелах на холостом ходу и на номинале. Уточните, на каком расстоянии дается значение шума.

Значение шума указывают в единицах LWA (см. прил. П2.2). Для генераторов, оснащенных защитным кожухом, допустимым уровнем шума считается 85–90 LWA (для бензиновых) и 90–95 LWA (для дизельных). Для "открытых" генераторов стандартным считается уровень шума в пределах 100 LWA.

Самый простой запуск электрогенератора – ручной. Бензиновые генераторы известных производителей мощностью до 4 кВт заводятся очень легко. Бензиновые генераторные установки мощностью 7-10 кВт и дизельные генераторы около 5 кВт вручную может завести только физически сильный человек. Электрогенератор можно запустить и с помощью электрического стартера, поворотом ключа, подобно тому, как это делается в автомобиле.

Для бензиновых генераторных установок до 15 кВА и дизельных генераторов с воздушным охлаждением до 8 кВА, как правило, возможны оба типа старта: и ручной, и электрический. Автоматический запуск позволяет генератору самостоятельно включаться при пропадании электричества в основной сети. При появлении электроэнергии система автоматики дает команду на остановку электростанции. В общем случае, любой бензиновый или дизельный генератор с электрическим запуском может быть оборудован системой автоматического запуска. На рис. 2.8 показана стандартная панель управления QM130 бензиновой электростанции GMHX1000S.

Рис. 2.8. Бензиновая электростанция GMHX1000S и ее панель управления QM130: 1 – 16A розетка (бытовая, 2P+E); 2 – клеммы для зарядки автомобильного аккумулятора; 3 – автоматический выключатель

Технические характеристики бензиновой электростанции GMHX1000S:

• мощность бензиновой электростанции – 1,3 кВА / 1 кВт;

• номинальное напряжение – 230В;

• тип двигателя бензиновый (АИ-92) Honda GXH50 (Япония);

• тип генератора – переменного тока Sawafuji (Япония);

• расход топлива (при нагрузке 70 %) – 0,6 л/ч;

• емкость бака – 3,8 л;

• вес – 14 кг;

• уровень шума на расстоянии 7 м – 66 дБ;

• габариты – 47x27x38 см;

• способ запуска – ручной запуск;

• цена – 37 357,48 руб. (http://www.stroyboard.su/).

Нормальная работа генератора невозможна без хорошей вентиляции. Для очистки воздуха генератор оснащен фильтром, а вот для его постоянной циркуляции необходимо приобрести специальную вентиляционную систему, которая монтируется к устройству. Электронный блок позволит регулировать воздушный поток и препятствовать чрезмерному нагреванию двигателя генератора. Хорошая вентиляция у генераторов с открытой конструкцией, но они очень шумные и поэтому неудобные.

Внимание!

Бензиновые установки категорически запрещено устанавливать в помещении, это обусловлено требованиями пожарной безопасности.

Узнать больше об особенностях и преимуществах выбранной модели генераторов можно из каталогов компаний, производящих эту продукцию. Из компаний, представляющих на рынке России электростанции для использования в качестве основных и резервных источников питания, отметим отечественные: «Энерго», «Вепрь», ЯМЗ и иностранные: Eisemann, Gesan, Geko, Kubota, Energo, Elemax, Wilson.

Возникает вопрос: "Какую фирму следует предпочесть?" Среди множества производителей хорошо зарекомендовали себя генераторы компаний Geko и Eisemann (Германия), SDMO (Франция), "Вепрь" (Россия), Hitachi (Япония) и Blizzer [7].

Традиционно цена на новые генераторы, как дизельные, так и бензиновые, колеблется в пределах от 15 000 до 300 000 рублей. Разумеется, дизельный генератор обойдется вам дороже.