Выбираем электрогенератор: что важно знать?

Выбираем электрогенератор: что важно знать?

Энергией пронизана вся Вселенная, вопрос-как к ней подключиться… Типы генераторов электрической энергии. Электрическая энергия может генерироваться разнообразными методами, самые удобные и практичные мы используем в быту, остальные, возможно, ждут своего часа.

Самый, самый распространённый генератор в мире, это генератор автомобильный, а автомобилей уже больше миллиарда и количество их бодрыми шагами идёт ко второму. Физический принцип работы каждого механического генератора основан на явлении электромагнитной индукции, в случае пересечения проводником линий магнитного поля, в нём возникает электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС так же как и напряжение измеряется в вольтах (Международная система единиц).

Принципиальный эффект генерации электрического тока обнаружил и описал английский физик Майкл Фарадей, в 1831 году. Знаменитый учёный заметил, что при прохождении проводника сквозь линии магнитного поля, на его концах возникает напряжение.

Прибор, который построил Фарадей ( диск Фарадея), можно назвать первым электрическим генератором, который из механического движения проводника (диска) в магнитном поле, извлекал электродвижущую силу (ЭДС). Установить, что изолированные проволочные проводники гораздо гораздо эффективней генерируют электрический ток, вращаясь в магнитном поле (или наоборот), уже было вопросом времени.

Генерация переменного тока

Бензиновый генератор Endress ESE 50 DBS profi, 230 013

Самая распространённая конструкция генератора переменного тока, реализует вращающееся магнитное поле, сквозь неподвижную обмотку статора. Для этого на электромагниты ротора, через контактные кольца, подаётся постоянный ток.

Но для появления напряжения на выводах статора, необходимо ротору придать движение (вращение). Явление, когда подвижное магнитное поле вызывает в проводнике электродвижущую силу, называется электромагнитной индукцией. При вращении магнитное поле ротора поочередно пересекает обмотки (фазы) статора, вызывая в них движение электронов.

Фазы (обмотки) смещенные на статоре, друг относительно друга, на 120 градусов,

позволяют вырабатывать трёхфазный синусоидальный электрический ток. При вращении ротора 3000 оборотов в минуту, то есть 50 оборотов в секунду, получается частота колебаний переменного напряжения- 50 Герц. Но в автомобиле применяется постоянное напряжение.

Для получения постоянного напряжения, в автомобильных электрических генераторах предусмотрен трёхфазный выпрямитель выполненный на шести силовых полупроводниковых диодах. Производители, чтобы защитить электронные узлы автомобиля от повышенного напряжения, применяют вместо диодов стабилитроны.

Стабилитроны, это те же диоды, но до определённого напряжения (25-30 вольт). При достижении предельного напряжения, стабилитроны начинают пропускать ток в обратном направлении, что оберегает электронику автомобиля от всплесков напряжения.

Бесщеточные генераторы

Синхронный электрический генератор обладает конструкционным изъяном, имя ему- щётки. Щётки изнашиваются и искрят при работе. При наличии в среде (или возможном наличии) горючих паров или газов, применение щёточных электрогенераторов иногда недопустимо. Решением стало создание, так называемых трёхмашинных ( бесщёточных) генераторов.

Предвозбудитель, возбудитель и генератор реализованы на одном валу и в одном корпусе. Предвозбудителем является бесщёточный синхронный генератор производящий ЭДС от постоянных магнитов, расположенных на валу.

Полученное напряжение передаётся на статор возбудителя.

Магнитное поле возбудителя индуцирует в обмотке ротора ток, который после выпрямления ( установленным на роторе трёхфазным выпрямителем) подаётся на основную обмотку возбуждения генератора. Со статора снимается полезное напряжение. Ничего не искрит, ничего не истирается. Срок эксплуатации трёхмашинного генератора ограничивается сроком службы электроизоляции и подшипников.

Электрогенераторы

Конструкция и принцип действия бензиновых, дизельных, газовых, инверторных генераторов примерно одинаковый и основан на преобразовании механической энергии в электрическую. Двигатель внутреннего сгорания приводит в движение ротор генератора, который и вырабатывает электрический ток с нужными нам параметрами.

Бензиновый генератор с двухтактным двигателем

Бензиновый генератор Endress ESE 506 SG-GT ES Duplex, 113 155

Агрегаты данного типа обладают небольшим весом, габаритами, а также небольшой шумностью и стоимостью. Все эти характеристики объясняются тем, что для генераторов двигатели данного типа не делают большой мощности (около киловатта), соответственно и силовая электрическая установка будет небольшой

Особенности системы смазывания и работы двухтактного двигателя, определяют его небольшой ресурс, он вдвое меньше, чем у четырёхтактных собратьев. Специальное масло для двухтактных двигателей необходимо добавлять непосредственно в бензин, а так как срок годности у такой смеси около двух недель, изготовлять её необходимо с учётом этого срока.

Наличие масла в топливной смеси, существенно ухудшает параметры выхлопа и определяет месторасположение (вне помещения) агрегата во время эксплуатации.

Потребление топлива в двигателях данного типа выше , чем у четырёхтактных двигателей на 30-35 процентов. Применение электрогенераторов данного типа обусловлено простотой конструкции, небольшими размерами и малошумностью, что предполагает их использование в качестве переносного источника питания на природе, пикнике и т.д.

Бензиновые генераторы с четырёхтактными двигателями

Все преимущества четырёхтактного двигателя электрогенератора, перед двухтактным, потребитель оплачивает из своего кармана (как обычно). Экономия расхода топлива достигается за счёт использования раздельной системы смазки двигателя, также, это является причиной двукратного увеличения моторесурса.

Вес и габариты некоторых моделей могут достигать внушительных величин, естественно это соответствует возросшей мощности четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания и выходных параметров электрогенератора. Электрическая мощность бензиновых генераторов может достигать 15 кВатт.

Сверх этого значения они становятся неконкурентоспособны своим дизельным собратьям. Дизельные электрогенераторы обладают повышенным моторесурсом и способностью к продолжительной непрерывной эксплуатации. Они, также, более экономичны, но характеризуются повышенной шумностью.

Система запуска

Обычно в электрогенераторах реализована возможность механического запуска, а в более крупных моделях предусмотрен запуск при помощи стартера запитанного от аккумулятора. В этих моделях также встроен выпрямитель на 12 вольт (для подзарядки аккумулятора) и вывод на клеммы для потребительского использования.

Электростанции высокого класса оснащаются системой самостоятельного запуска, в случае аварийного отключения электроэнергии.

Инверторные бензиновые генераторы

Обороты генераторов, работающих от двигателей внутреннего сгорания, к сожалению, не являются константой. Они изменяются, в зависимости от электрической нагрузки на генератор. Механическая система стабилизации, через обогащение топливной смеси,

выравнивает скорость вращения приводного вала, а значит и ротора генератора, но о качестве вырабатываемого электротока говорить не приходится.

Скачки напряжения для электроутюга и электрочайника не страшны, но электронная техника посложнее может пострадать. Обычный бензиновый электрогенератор, даже если он работает вхолостую (без нагрузки) потребляет топлива не намного меньше чем под нагрузкой. К тому же, производители прямо предупреждают о недопустимости долгой работы генераторов вхолостую.

Электронный блок устанавливаемый на выход генератора, решает проблему ненадлежащего расхода топлива и улучшения параметров электрического тока. В инверторе переменное напряжение преобразуется в постоянное, а потом снова в переменное, но уже с качественно улучшенными параметрами. При этом электроника управляет оборотами двигателя, существенно экономя топливо. За качество электрического тока и экономию, платить приходится потребителю. Инверторные бензиновые генераторы существенно дороже своих неуправляемых (электроникой) конкурентов.

Разновидности электростанций

Бензиновый генератор Endress ESE 1306 DSG-GT ES Duplex, 113 158

При всём своём многообразии, бензогенераторы подразделяются на:

  • бытовые (для непрерывной работы не более 4- х часов в сутки)
  • профессиональные (для непрерывной работы не менее 8- и часов)
  • стационарные (как правило дизельные электростанции)

Класс бытовых электрогенераторов, условно ограничен мощностью в 4 кВатта.

Асинхронные генераторы

Отличаются простотой конструкции и неприхотливостью в эксплуатации.

Ротор асинхронного генератора не обладает обмоткой (короткозамкнут), что положительно сказывается при работе со сварочными аппаратами.

Синхронные генераторы

Обладают повышенной производительностью ( по сравнению с асинхронными) и качеством электрического тока в условиях меняющейся нагрузки. Синхронные генераторы являются самым распространённым типом генераторов.

Дополнительное оборудование применяемое в генераторах

  • Счётчик моточасов- производит контроль рабочего времени, позволяет планировать проведение регламентных работ.
  • Индикатор падения уровня масла- предотвращает работу двигателя в нештатном режиме (на сухую).
  • Вольтметр- определяет выдаваемое напряжение генератора.
  • Вывод 12 Вольт- позволяет подзаряжать автомобильный аккумулятор.
  • Розетки - две или три розетки для подключения нагрузки защищены автоматом, ток срабатывания которого определяется мощностью генератора.

Количество фаз генератора

При необходимости подключения трёхфазной нагрузки выбор очевиден, для бытового использования представляется проблематичным равномерное распределение нагрузки по всем трём фазам, так как разница не должна превышать 30 процентов.

Выбор мощности

При выборе мощности, следует продумать применение приборов с электродвигателями, пусковой ток которых превышает номинальный в 2-3 раза.

Запас мощности электрогенератора позволит избежать работы агрегата на пределе своих возможностей, что отрицательно сказывается на ресурсе.

Активная и реактивная мощность

Мощность бытовых приборов, в которых применены электродвигатели, правильно высчитывать учитывая реактивную составляющую, так как в обмотках двигателей происходит сдвиг фаз и дополнительные потери электроэнергии. Учитывать коэффициент мощности ( cos Ф ) необходимо для определения реальной

реактивной мощности прибора. Значение коэффициента мощности cos Ф может находиться в пределах от 0,3 до 1. Для простоты расчётов мощность электродвигателей можно принимать увеличенными в полтора раза.