Автономне електропостачання, або як вибрати генератор?

Вибір потужності генератора 

Для того щоб правильно вибрати потужність генератора, потрібно визначитися, які ви перед ним будете ставити завдання. Потужність генератора виробник насправді вказує не в кіловатах (кВт), а в вольт-амперах (VA). Яка між ними різниця? Вольт-ампер вважається простим множенням видаваної сили струму генератора (вказується в амперах, напр. - 21 А) на вихідну напругу. Таким чином, якщо на генераторі написано 21А, 220В, то він видає 4620 ВА, або 4,6 кВА. Як співвіднести цю цифру із звичними нам кіловатами? Справа в тому, що в кВА вказується повна потужність активного навантаження, а в кВт фактично споживана. 

Всі використовувані нами побутові електроприлади можна розділити на 2 типи - з активної і реактивної навантаженням. Перші, по суті, перетворять електрику в тепло, в той час як у других електроенергія, крім нагріву, витрачається на створення електромагнітних полів. 

Активні і реактивні навантаження 

Прикладом активного навантаження є лампа розжарювання, праска, чайник, обігрівач. Якщо прасці для роботи потрібно 1000 Вт, то його повне навантаження буде 1 кВА або 1 кВт. 

Реактивна потужність обчислюється за допомогою коефіцієнта потужності (позначається як cos ф), який вказується на приладах з реактивної навантаженням. Це все прилади з електродвигуном, мікрохвильові печі і т.п. Для кожного такого приладу в інструкції або на сайті виробника вказується свій cos ф. 

Наприклад, на пилососі вказано, що він споживає 1200 Вт (1,2 кВт) і його cos ф = 0,8. Для того, щоб дізнатися реально споживану їм потужність, потрібно розділити вказану потужність на cos ф. Таким чином, пилососа для роботи від генератора буде потрібно 1200: 0,8 = 1500 ВА. Слід пам'ятати, що в залежності від типу застосовуваного генератора, електростанція має свій власний cos ф. Якщо він дорівнює 0,85 то, отримані 1500 ВА знову ділимо на 0,85 і отримуємо для нашого пилососа 1764 ВА = 1764 Вт або 1,75 кВт. Це і буде реальною його споживаної потужністю при роботі від генератора. 

Розглянемо приклад вибору потужності для забезпечення резервного живлення невеликого заміського будинку. 

Наші головні споживачі електрики: 

• освітлення: лампочки розжарювання 10 * 60Вт = 600 Вт; 

• водопостачання: насосна станція 450Вт: 0,75 = 600 Вт; 

• опалення: циркуляційні насоси 2 * 120: 0,8 = 300 Вт; котел - 300 Вт; 

• кухня - холодильник: 360 Вт: 0,75 = 480 Вт; разова навантаження - чайник: 1800 Вт; 

• «розваги» - телевізор, комп'ютер, радіо - 800 Вт 

Всього отримуємо 600 + 600 + 300 + 300 + 480 + 800 = 3080 Вт Якщо хочемо користуватися електрочайником, то +1800 Вт і отримуємо 4880Вт = 5 кВт. Додаємо до цього 10% «про запас» і купуємо електростанцію номінальною потужністю 5.5 кВА за умови, що її cos ф = 1 Така електростанція швидше за все буде мати максимальну потужність близько 6 кВА - вона буде вказана в паспорті. 

У рекламних цілях виробник часто вказує максимальну потужність, тоді як номінальна на 10% -15% нижче. На максимальній потужності генератор здатний пропрацювати від декількох десятків секунд до декількох хвилин, не слід його перевантажувати. 

Є ще один момент - такі споживачі, як насос водопостачання або компресор холодильника, в момент старту споживають в 4-6 разів більший струм, ніж під час роботи. Для цього наша електростанція повинна мати можливість витримувати короткочасні стрибки споживання. Це залежить від типу застосовуваного в ній електрогенератора. 

Синхронні та асинхронні генератори (альтернатори) 

Не вдаючись в технічні подробиці, просто скажемо, що перші більш складні конструктивно, а другі більш надійні і, зазвичай, дешевше. 

З точки зору побутового споживача синхронний генератор краще, т.к. видає правильну синусоїду напруги, дозволяючи живити комп'ютер, сучасну побутову техніку і складні прилади, обладнані імпульсними блоками живлення. 

Також, перепади напруги у синхронного генератора менше, воно практично не «скаче». Однак, це також залежить від якості двигуна, який повинен підтримувати постійні обертів при будь-якому навантаженні на генератор. 

Синхронні генератори в силу конструктивних особливостей легше переносять високі пускові струми. До речі, у насоса або компресора пусковий струм буде набагато вище, ніж у пилососа або дрилі - адже у них немає холостого ходу і двигун відразу повинен споживати повну навантаження. 

Асинхронні генератори спрощено представляють собою маховик в закритому корпусі, знайомий нам по генератору зі шкільного кабінету фізики. Такі генератори стійкі до коротких замикань. Перепади напруги тут, як правило, компенсуються пристроєм автоматичного регулювання напруги - AVR (automatic voltage regulator). Це не відноситься до генераторів з инверторной технологією - вони мають найвищу стабільність напруги, коливання не перевищують 1-2%. 

Асинхронний генератор Honda 

Такі генератори предпочтительней використовувати для електрозварювання (яка для генератора виглядає як ... коротке замикання!) І харчування активних навантажень. 

Однофазні та трифазні електростанції 

Призначені вони для живлення однофазних або трифазних споживачів відповідно. Однофазні - це всі прилади, для роботи яких необхідний змінний струм напругою 220В, а трифазні вимагають 380В. До однофазних генераторів можна підключати тільки однофазні навантаження, а до трифазних - будь-які з двох. 

Генератор з однофазним виходом 

Потужність однофазного генератора відповідає тій кількості однофазних споживачів, яких він здатний «нагодувати». З трифазними при харчуванні трифазних споживачів ситуація аналогічна. Однак, при підключенні до трифазного генератору однофазних навантажень все набагато складніше. 

Сумарна потужність трифазного генератора вказана для всіх трьох фаз одночасно, в той час як максимальне навантаження на одну фазу не повинна перевищувати 1/3 від цієї потужності! Це значить, що якщо ви купили трифазний генератор на 9 кВА і підключили до однофаз висновку обігрівач 4 кВт, то генератор його не потягне - просто спрацює аварійний запобіжник (якщо він є). 

Генератор з трифазним виходом 

Щоб цього уникнути, необхідно рівномірно розподіляти навантаження по фазах, різниця в однофазному навантаженні в ідеалі не повинна перевищувати 1/3 від навантаження на кожній фазі. Якщо в будинок заведений трифазний кабель, то ваші розетки і лампи освітлення можуть бути підключені до різних фаз - для правильного користування трифазним генератором доведеться з'ясувати, де яка фаза, щоб випадково не перевантажити його. 

бензинові двигуни 

Найбільш доступними і поширеними є генератори з бензиновим двигуном. Вони забезпечують легкий і швидкий запуск практично в будь-яку погоду, не вимогливі до якості обслуговування, а паливо для них завжди є в наявності на будь автозаправці. Правда, бензинові двигуни володіють і найбільшою кількістю недоліків. Термін служби мотора і його ККД завжди нижче, ніж у дизельного двигуна, витрата палива на 1 годину роботи вище на 10-30%, вартість бензину вище, ніж інших видів палива. 

Серед наявних у продажу генераторів з бензиновим ДВС слід розрізняти генератори з двотактним і з чотиритактним двигуном. Не будемо вдаватися в конструктивні особливості, а зупинимося на їх споживчі властивості. 

Генератори, оснащені двотактними ДВС, як правило, розраховані на невеликий період безперервної роботи, а часто - і на невеликий термін служби пристрою в цілому. Це пов'язано з конструктивними особливостями двигуна, від якого вимагається лише простота, потужність і малу вагу. 

Недорогий двотактний генератор 

Основні споживчі властивості таких двигунів в контексті застосування на переносних електростанціях: 

• конструктивна простота і малу вагу, що забезпечує мобільність самої електростанції; 

• низька ціна; 

• в двигуні відсутня система змащення, а значить, спеціальне «двотактне» масло потрібно купувати і додавати безпосередньо в бензин (перед заправкою, тобто попередньо «готувати» паливо, або у спеціальний резервуар); 

• більш висока витрата палива і відносно шкідливий сизуватий вихлоп з характерним запахом, т.к. в ньому присутні частинки згорілого разом з паливом масла, та й саме паливо згорає не цілком; 

• підвищений рівень шуму; 

• короткий час безперервної роботи від однієї заправки (не більше 10 годин), що пов'язано з розмірами ДВС і малої ємністю бака для палива (не більше 5 літрів); 

• низький моторесурс (не більше 600 годин роботи за весь термін служби), т.к. двотактні ДВС швидко зношуються. 

Такі двигуни, як правило, ставлять на невеликі переносні електростанції з номінальною потужністю не вище 2 кВт. Мета таких електростанцій - забезпечити харчування одного або декількох малопотужних електроприладів на вулиці. Це може бути електродриль або перфоратор на будівництві, або холодильна вітрина з морозивом і прохолодними напоями у парку. 

Мала вага і габарити дозволяють взяти мініелектростанцію на природу: на риболовлю, полювання або просто тривалий пікнік - живити освітлення, телевізор або музичну систему (заглушаючи звук роботи!), Зарядки для телефону або ноутбука. З їх допомогою можна заряджати автомобільні або човнові акумулятори або навіть кип'ятити воду кип'ятильником. Ціни на електростанції з двотактними двигунами починаються від 900 грн. 

Такі електростанції знаходяться в захисному кожусі (для захисту від вологи і пилу і для зниження шуму), однак, практично не мають виступаючої частини вихлопної труби. У зв'язку цим застосування даних пристроїв у закритих приміщеннях неприпустимо. 

Для цілей автономного електропостачання будинки такі генератори, як правило, не підходять, тому що мають малу потужність і термін служби, короткий час автономної роботи, а так само можуть бути встановлені тільки на вулиці. Втім, якщо живити тільки освітлення і телевізор в невеликому літньому будиночку, то і такий генератор краще, ніж сидіти в темряві і тиші. 

Бензинові електрогенератори, оснащені чотиритактним ДВС, є найбільш поширеними товарами такого роду для приватного використання. Це пов'язано з тим, що такі генератори забезпечують тривалий термін служби, прийнятний витрата палива і практично будь-яку вихідну потужність пристрою при порівняно невисокій ціні. 

Основні споживчі властивості чотиритактних бензинових ДВС в контексті застосування на автономних електростанціях: 

• порівняно висока вихідна потужність, від 1.5 до 30 кВт, можуть бути однофазними і трифазними; 

• меншу витрату палива, у порівнянні з двотактним ДВС аналогічної потужності; 

• легко заводяться в холодну погоду; 

• більший моторесурс (до 5-6 тисяч годин) і тривалий час безперервної роботи від однієї заправки (до двох діб), безпосередньо пов'язане з обсягом бака (до 40 літрів); 

• більш складна конструкція (мається своя система змащення й охолодження), більший загальна вага установки; 

• у більшості випадків - низька мобільність, такі двигуни, як правило, стаціонарні; 

• більш «чистий» вихлоп і рівень шуму, проте вихлопні гази дуже отруйні; 

• можливість як ручного запуску, так і за допомогою електростартера або автоматики управління. 

В цілому, головне правило при виборі електростанції з таким двигуном, крім необхідної потужності (про неї пізніше) - це час безперервної роботи від однієї заправки. Тут слід одне цікаве уточнення, прямо пов'язане з якістю двигуна. Справа в тому, що виробники випускають на ринок так звані «аматорські» і «професійні» електростанції. 

Перші, володіючи всіма необхідними користувачеві якостями, комплектуються двигунами, які не розрахованими на тривалу експлуатацію - їх ресурс складає не більше 600 мотогодин, а термін служби всього пару років. Другі ж, навпаки, розраховані на тривалі періоди роботи і зроблені на порядок якісніше. Зовні, без розбирання двигуна та огляду його компонентів відрізнити їх складно, з цього, тут діє просте правило - чим більше ємність паливного бака (або хоча б є можливість підключення зовнішнього бака), що йде з таким двигуном, тим він кращий. 

Пояснення просте - якщо виробник комплектує двигун баком на 20-30 літрів, значить, він передбачає тривалу безперервну роботу такого двигуна і закладає в конструкцію відповідний моторесурс. І навпаки, якщо перед вами установка на 3-6 кВт, яка має бак ємністю в 4-6 літрів, слід задуматися (якщо це не спеціалізований потужний будівельний генератор). Втім, ціна таких генераторів теж значно нижче. 

Ще один спосіб виявити надійний двигун - подивитися в інструкції інтервали зміни масла. У хороших двигунів масло міняється після кожних 50-100 годин роботи, у поганих - після 15-25 годин. Масло використовується точно таке ж, як і в автомобілі, в інструкції вказані в'язкість і необхідний обсяг: 1-2 літри для установок вихідною потужністю до 10 кВт. Зміна масла проводиться або за пробігом (напрацюванні годин), або за графіком - наприклад, раз на рік.