ЕСТП Блог продолжает разговор о строительной технике, подготовке стройплощадки и об этапах, предшествующих загородному строительству. Весьма вероятно, в процессе такого строительства вам понадобится подключить сварочный аппарат или другое мощное оборудование — чего обычная загородная электросеть может и "не потянуть". Возможно, источник энергии пригодится вам даже после окончания стройки (особенно если в вашем поселке случаются отключения электроэнергии). Ваш выход — это автономный генератор.
Такие генераторы используют различные виды топлива и предназначены для решения различных задач. Бывают генераторы, оборудованные бензиновыми и дизельными двигателями, а также двигателями, работающими на сжиженном газе, в том числе сварочные и инверторные.
Бензогенераторы (с двух- и четырехтактными двигателями) отличаются низкой ценой и экономичным расходом топлива. Это в большей степени относится к инверторным генераторам. Есть модели как для подключения маломощных (до 1 кВт) приборов, так и для полного обеспечения электроэнергией загородного дома (до 15 кВт). Дизельный генератор, в сравнении с бензиновым, более экономичен и может долго работать без дозаправки. Ряд моделей оснащен датчиком уровня масла с автоматической системой остановки двигателя и автоматической системой защиты от перегрузок.
Как выбрать генератор?
Перед тем как выбрать генератор, необходимо ответить на следующие вопросы. Какой род тока необходим для ваших потребителей, какую нагрузку вы будете к нему подключать, на каком виде топлива он должен работать, как часто и долго он будет использоваться — и наконец, будете ли вы его перемещать в процессе эксплуатации (нужна ли мобильная или стационарная установка)? После этого можно остановиться на выборе дополнительных функций (высокого качества выходного напряжения, наличия электрозапуска двигателя, шумозащитного кожуха, силовых розеток или клемм, счетчика моточасов, а также возможности автоматического включения).
Выбор рода тока
Наиболее часто требуется источник автономного электроснабжения однофазных потребителей с активными (лампы накаливания, электроплиты и т.п.) и реактивными (электродвигатели) нагрузками.
Для обеспечения электроэнергией оборудования строительного и специального назначения иногда требуется трехфазный генератор. В конструкции трехфазных генераторов предусмотрена возможность однофазного выхода, при этом можно использовать не более 1/3 номинальной трехфазной мощности.
Также, как правило, на всех генераторах установлена розетка для выдачи 12 вольт постоянного тока.
Определение номинальной мощности генератора
Перед выбором генератора необходимо сделать предварительный расчет потребляемой мощности. Для этого необходимо определить, какие в доме потребители и как часто они будут использоваться, их номинальную полную мощность и пусковые токи. На этом этапе целесообразно проанализировать одновременность использования разных потребителей и разделить их на группы. Кроме этого необходимо заложить запас мощности (коэффициент резерва мощности генератора), который позволит учесть возможные ошибки в исходных данных при расчете или перспективы энергопотребления (обычно его выбирают в диапазоне 10-25%).
Примечание. Номинальная полная мощность, измеряемая в ВА (вольт-амперах), потребителя берется из паспорта или таблички, размещенной на устройстве. Обычно указывают "активную" потребляемую мощность и cosφ. Для расчета полной мощности необходимо указанную активную мощность разделить на cosφ.
ПРИМЕР : в паспорте на электродрель указано Р = 600 Вт, cosφ = 0,8. При расчете полной мощности используют формулу Р/cosφдрели/cosφгенератора. Так как cosφ однофазных генераторов Champion равен 1, то полная мощность электродрели рассчитывается как 600Вт/0,8/1=750 Вт. Это значение мощности используется в дальнейших расчетах. Для трехфазных потребителей cosφ генератора равен 0,8. Поэтому полная мощность "трехфазной" дрели будет равна 600Вт/0,8/0,8=937,5 Вт.
Примечание. Двигатель в момент включения потребляет ток в несколько раз больше, чем в номинальном рабочем режиме. Отношение силы тока при пуске двигателя к номинальной силе тока называется коэффициентом пускового тока.
Расчет мощности генератора можно проводить по формуле:
P = 
где
n— количество подключаемых потребителей;
Ksn— коэффициент пускового тока n-го потребителя;
Nn— полная мощность n-го потребителя (с учетом cosφ);
R— коэффициент резерва мощности генератора (1,1 — 1,25).
Рассмотрим пример расчета требуемой мощности однофазного генератора для электроснабжения небольшого домохозяйства.
Потребители электроэнергии
n потребитель полная мощность потребителя (с учетом cosφ), Вт коэффициент пускового тока Ksn Частота использования, группа потребления
1 Электроплита 800 1 Часто, 1
2 Телевизор 500 1,5 Часто, 1
3 Холодильник 300 3 Постоянно, 1,2,3
4 Лампы накаливания 300 1 Часто, 1
5 Садовый насос 600 3 Редко, 2
6 Электрическая газонокосилка 1000 2 Редко, 2
7 Электрическая цепная пила 2000 2 Очень редко, 3
Выберем значение коэффициента резерва мощности R = 1,1 и проведем расчеты для случая, когда все потребители будут использованы одновременно. Это тот случай, когда семья большая, дедушка смотрит телевизор, отец и сын работают, а мать готовит обед.
Р = 1,1*(800*1 + 500*1,5 + 300*3 + 300*1 + 600*3 + 1000*2 + 2000*2) = 11 605 Вт
А также для групп потребителей одновременного использования. С учетом того обстоятельства, что холодильник мы приняли как постоянно работающий потребитель, таких групп будет три.
Р1 = 1,1*(800*1 + 500*1,5 + 300*3 + 300*1) = 3025 Вт — вечерний вариант, основные работы по хозяйству закончились.
Р2 = 1,1*(300*3 + 600*3 + 1000*2) = 5170 Вт — утренний вариант, идет кошение участка и полив огорода.
Р3 = 1,1*(300*3 + 2000*2) = 5390 Вт — очень редкий случай, когда надо распилить на дрова, допустим старую яблоню.
В идеале нужно выбрать генератор, который обеспечит все потребности сразу (11 605 ВА), но цена на него "кусается", да и такие случаи, когда включается все потребители одновременно, бывают раз в год.
Поэтому можно остановиться на втором варианте, т.е. выбрать максимальную потребляемую мощность при одновременном групповом использовании (3025, 5170, 5390 Вт). В этом случае достаточно выбрать генератор с номинальной мощностью 5,5-6 кВт, но всегда помнить о том, что к нему можно подключать. Это уже совсем другие деньги по сравнению с первым вариантом.
Примечание. Можно попытаться сэкономить еще. Для этого можно сознательно ограничить энергопотребление: не смотреть телевизор, когда готовится пища (она, говорят, от этого становится вкуснее) или во время поливочных работ не косить траву, что логично, исходя из техники электробезопасности.
Есть еще один способ сэкономить на стоимости генератора. Этим "грешат" обычно люди близкие к электрике и эксплуатации генераторов. Исходя из того, что пусковые токи действуют в течение незначительного промежутка времени (доли секунды), то одновременное включение потребителей можно считать как маловероятное событие и некоторыми пусковыми токами можно пренебречь или занизить их значения. В этом случае существует риск перегрузки генератора, и хотя генераторы обычно обладают запасом мощности (максимальная кратковременная отдаваемая мощность составляет не менее 10% от номинальной) и автоматикой отключения, это может привести к снижению моторесурса и/или поломке генератора.
Выбор типа топлива
Бензиновые двигатели. По сравнению с дизельными двигателями легко запускаются даже при низких температурах, дешевле.
Двигатели в бензиновых генераторных установках бывают 2- и 4-тактными:
Двухтактные применяются для маломощных и компактных генераторных установок. Наработка на отказ — не менее 500 часов. Непрерывная ежедневная работа — не более 2 часов в сутки. Применяются для загородных поездок на природу или для небольшого дачного участка.
Четырехтактные отличаются большей мощностью и экономичностью по сравнению с двухтактными, профессиональные модели могут беспрерывно работать около 8-12 часов в сутки. Имеют высокий запас прочности, наработка на отказ — не менее 2000 часов.
Существуют модели генераторов, двигатели которых могут использовать кроме бензина сжиженный газ пропан или пропан-бутан.
Дизельные двигатели имеют больший моторесурс, чем бензиновые, меньший расход топлива, более длительный период работы на отказ и высокую начальную стоимость.
Решение вопроса транспортировки
Даже бытовые генераторы небольшой мощности (до 3кВт) обладают достаточно приличным весом для того, чтобы проблема их транспортировки с места на место в одиночку стала неразрешимой. Поэтому, если требуется регулярное перемещение генератора, необходимо озаботится на стадии выбора тем, чтобы он был оснащен транспортировочной системой. Такая система может быть смонтированной на раме или поставляться отдельно в виде комплекта колес, рукояток и опор.
Дополнительные функции и опции
Высокое качество выходного напряжения. В некоторых случаях требуется источник электроэнергии высокого качества, обеспечивающий стабильные напряжение и частоту тока, например для питания некоторых медицинской приборов, профессиональной и офисной техники. В этом случае рекомендуется обратить внимание на инверторные генераторы, которые вырабатывают так называемую "чистую синусоиду".
Датчик низкого уровня масла (датчик давления масла). Выдает сигнал на выключение двигателя генератора, если отсутствует масло в картере или его уровень (давление) ниже требуемого. Является дополнительной функцией технической безопасности генератора.
Блок автоматического регулирования напряжения (AVR). Регулирует выходное напряжение при изменении оборотов двигателя. Предотвращает колебание напряжения, особенно при частом подключении/отключении потребителей.
Электрозапуск. Из-за высокой компрессии практически все дизельные генераторы оснащены электрозапуском, бензиновые генераторы мощностью более 5 кВт номинальной мощности также имеют электрозапуск. Это очень удобная опция, позволяющая запустить генератор женщинам, людям пожилого возраста и ограниченных физических возможностей.
Шумозащитный кожух. Генератор является источником повышенного шума. Полностью избавиться от него не удастся, но применение шумозащитного кожуха позволит существенно его снизить.
Силовые розетки (клеммы). Иногда необходимо обеспечить электроэнергией потребителя, который требует значительную часть номинальной мощности генератора. В некоторых случаях (потребляемая мощность более 3,5 кВт) стандартной розетки на 16А недостаточно. Поэтому предпочтение должно отдаваться моделям генераторов, у которых есть розетки 32А или специальные клеммы для подключения.
Счетчик моточасов. График технического обслуживания генератора привязан ко времени, которое отработал генератор, а своевременность проведения операций ТО обеспечивает в целом его высокий моторесурс.
Автоматическое включение. Такая функция полезна в том случае, когда требуется бесперебойное электроснабжение объекта (дома, офиса, отдельного потребителя). И когда пропадает (падает) напряжение в городской сети, должен автоматически включиться аварийный источник электроснабжения. Для этого в генераторах предусмотрено оборудование автоматического запуска — блок ATS (automatic transfer switch — автоматическое включение резерва) и сервопривод воздушной заслонки карбюратора (бензиновый двигатель) или блок управления топливным насосом высокого давления (ТНВД) для дизельных двигателей.