Привычный диалог по телефону:
- Хочу купить электрогенератор для дома.
- Легко, а какой Вы хотите?
- А какой лучше?
_______________
На самом деле, выбор «генератора для дома» - не такая простая задача для покупателя. Естественно, покупатель заранее добросовестно проштудировал поисковики в интернете по теме «генератор для дома» или ей подобной; получил противоречивую или взаимоисключающую техническую информацию с многих десятков сайтов и запутался в выборе «генератора для дома».
В этой статье мы попробуем помочь разобраться вам с критериями выбора электроагрегата для аварийного электроснабжения индивидуального жилого дома. Это более правильный термин предмета обсуждения. Также мы постараемся избегать формул, чертежей и векторных диаграмм из курса «Электрические машины» и «Двигателестроение» высшей школы. Обсуждать будем бытовые электроагрегаты мощностью до 10 киловатт с частотой вращения четырехтактного двигателя – 3000 об/мин.
Однофазный или трехфазный
Ответ на этот вопрос достаточно прост. Если в доме нет бытовой техники с трехфазным асинхронным электродвигателем (например: трёхфазный насос водоснабжения, станок и т.п.), то Ваш выбор - однофазный электроагрегат, даже если в доме трёхфазный ввод. Практически вся бытовая техника может работать от однофазной сети. При этом потребитель может получить в пользование всю полезную мощность электроагрегата. В случае покупки трёхфазного электроагрегата неизбежно встанет вопрос одновременной равномерной загрузки электроагрегата по фазам, чтобы не возникло "перекоса", что в частном доме практически нереально.
Чтобы было более понятно, мы применяем такую аллегорию: однофазный генератор - это как здоровая ломовая лошадь, которая способна тянуть в гору повозку нагруженную до 600 кг груза. Трёхфазный генератор - упряжка из трех небольших пони с тремя тележками не больше 200кг. Если 200 кг из одной тележки переложить в другую тележку, то перегруженный пони упадёт и не сможет потянуть за собой всю упряжку.
Дизельный или бензиновый приводной двигатель
На таких мощностях (до 10 кВт), как правило, в электроагрегатах применяют моторы с воздушным охлаждением. Они значительно дешевле моторов с жидкостным охлаждением аналогичного объёма и той же мощности.
Рассмотрим двигатели воздушного охлаждения:
Дизельный двигатель:
- Значительно дороже;
- Имеет большие габариты, тяжелее, шумнее бензинового;
- Должен иметь более ёмкую стартерную АКБ;
- Запуск дизеля при помощи ручного стартера требует огромных усилий;
- Требует применения разных сезонных сортов дизельного топлива летнего и зимнего, соответственно;
- Дороже в обслуживании и ремонте (примерно на 15-20%);
- Случайно пролитое дизельное топливо не испаряется и образует стойкие пятна в месте установки электроагрегата. Пятна с одежды порой невозможно удалить.
Тем не менее, дизель имеет неоспоримые преимущества перед своим бензиновым собратом:
+ Дизельное топливо трудно воспламеняется на открытом воздухе и менее опасно по сравнению с бензином;
+ Стабильное поддержание необходимой частоты вращения;
+ Лучше реагирует на резкую нагрузку;
+ Автоматизация (автоматический старт при пропадании напряжения сети, автоматический стоп – при его появлении) дизельного двигателя проста и не требует дорогостоящих специальных устройств;
+ Дизельный двигатель не чувствителен к высокой влажности окружающей среды.
Топливную экономичность дизеля нельзя отнести к неоспоримым преимуществам, т.к. дизельное топливо дороже, а объем расходуемого топлива при эксплуатации не велик.
Бензиновый двигатель:
Дела с бензиновым двигателем обстоят с точностью «до наоборот». Нет смысла описывать то же самое, только с противоположным знаком.
Единственное, считаем необходимым более подробно остановится на фразе из вышеизложенного абзаца - «Автоматизация дизельного двигателя проста и не требует дорогостоящих специальных устройств для обеспечения дистанционного пуска.» Дело в том, что все бензиновые двигатели для этого класса электроагрегатов имеют карбюраторы. Карбюраторы, в свою очередь, имеют воздушную заслонку с ручным управлением для обеспечения запуска холодного двигателя. Этой заслонкой необходимо действительно УПРАВЛЯТЬ. Читатель, который в своё время имел Волгу, Москвич или Жигули, не будет задавать вопросов. Для тех читателей, кто сразу сел в инжекторную машину и удивляется, почему не делают инжекторных бензиновых двигателей для электроагрегатов, ответ прост: Стоимость инжекторной топливной системы соизмерима со стоимостью самого бензинового двигателя вместе с карбюратором.
Отдельно необходимо остановиться на надёжности этих типов моторов при эксплуатации в условиях отрицательных температур. Международный стандарт регламентирует эксплуатацию бытовых электроагрегатов до температуры -15С. Имеется ввиду, температура самого двигателя перед стартом, а не всасываемого им воздуха для цикла горения топливно-воздушной смеси в цилиндрах. При более низких температурах эти электроагрегаты не должны эксплуатироваться. Запуск этих моторов крайне затруднён. Кроме того, возможна поломка или неприемлемый износ кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы. В случае автоматизированного электроагрегата, если не приняты специальные меры, неудавшийся пуск электроагрегата - скорее правило, чем исключение.
Выбор бензинового двигателя, приспособленного для работы на природном газе, мы рассматривать не будем по причине официальных сложностей: на территории Республики Беларусь такие станции не сертифицированы и требуют иные документы от монтажной организации на их подключение к Вашей «газовой трубе».
Выбор типа двигателя за Вами.
Синхронный или асинхронный силовой генератор
Инверторные силовые генераторы мы не будем рассматривать в данном материале. Прочитать про них Вы можете в другой нашей статье.
Есть трёхфазные, есть однофазные, есть синхронные, есть асинхронные. Итого четыре разновидности. Этот раздел более сложен для правильного восприятия информации. Особенности трёхфазных генераторов будем выделять отдельно.
Синхронный генератор имеет следующие достоинства:
+ Способен обеспечить высокий пусковой ток для запуска электромоторов;
+ При применении электронного регулятора напряжения обеспечивает высокую точность выходного напряжения независимо от нагрузки. Для трёхфазного генератора имеется ввиду симметричная и равная нагрузка на всех трёх фазах, что, как ранее отмечалось, в частном доме реализовать в принципе невозможно;
+ Жесткая связь частоты генерируемого напряжения и скорости вращения приводного двигателя. В бытовом случае это достоинство не важно.
Недостатки:
- Сложная конструкция ротора. В любом случае ротор имеет собственные катушки проводов, укладываемые в специальные пазы. Имеет: или контактные кольца с ответными токосъёмными щётками, или вращающиеся диоды с варисторами и помехоподавляющими конденсаторами, или полноценный вращающийся трансформатор системы возбуждения. В общем, достаточно сложный ротор. Соответственно, есть чему преждевременно выходить из строя.
- Как правило, такой ротор сильнее нагревается при работе и требует дополнительной охлаждающей вентиляции собственной крыльчаткой. Соответственно, от приводного двигателя электроагрегата отбирается мощность для этой работы и появляются вентиляционные отверстия, куда засасывается всё, что пролезет сквозь защитную решетку.
- Синхронному генератору противопоказаны короткие замыкания в цепях нагрузки. Это обратная сторона медали способности обеспечить высокий пусковой ток. Проще говоря, он обеспечивает такой высокий пусковой ток, что при коротком замыкании может выйти из строя.
- В трехфазном варианте, имеет неприятное свойство независимо от типа регулировки выходного напряжения: понижать напряжение на нагруженной фазе, одновременно повышая напряжение на недогруженной фазе. Такое явление получило термин – «перекос фаз». Мы этим термином будем пользоваться часто.
Асинхронный генератор имеет прямо противоположные характеристики:
+ Не способен обеспечить высокий пусковой ток для запуска электромоторов. Но если применить специальный электронный модуль – «стартовый усилитель», то его возможности для старта электромоторов становятся сопоставимы с синхронным конкурентом.
+ Для него невозможен электронный регулятор напряжения. Поэтому, чем больше нагрузка, тем меньше выходное напряжение. Зато в трёхфазном исполнении он не чувствителен к перекосу фаз. Генератор способен выдать до 60% общей мощности на одну фазу, не поднимая напряжения на ненагруженных фазах. Другими словами: "пони в асинхронной упряжке уверенно потащит в горку тележку 400кг."
+ Нет жесткой связи частоты генерируемого напряжения и скорости вращения приводного двигателя. Частота напряжения силового генератора всегда отстаёт от скорости вращения приводного двигателя. Чем больше нагрузка, тем больше отстаёт. Для быта - это даже плюс: фактически двигатель будет развивать большую мощность на более высоких оборотах, а генератор будет выдавать нужные 50гц.
+ Ротор асинхронного генератор по внешнему виду напоминает металлическую болванку на вертеле. Ротор не нагревается. Там просто нечему ломаться. Соответственно, он абсолютно надёжен в эксплуатации.
+ Асинхронный генератор не боится коротких замыканий в цепях нагрузки. Просто пропадает электроэнергия на выходных клеммах электроагрегата. Если короткое замыкание устранить, электроэнергия появляется снова.
+ В связи с тем, что ротор не имеет склонности к нагреву, эти генераторы делают с максимально возможной герметичностью. Они способны работать под проливным дождём.
+ У генератора значительно меньше уровень высших гармоник. Если Вы имеете дома звукозаписывающую студию, то этот тип генератора для Вас
.
Выбор разновидности силового генератора за Вами.
Дополнительные опции
Электростартер.
Все двигатели рассматриваемого диапазона мощностей стандартно имеют ручной стартер. Дергать за верёвочку достаточно утомительно и нужно прикладывать значительные усилия. Электростартер - очень удобная вещь: запуск двигателя аналогичен автомобильному.
Увеличенный топливный бак.
Стандартно топливный бак рассчитан на 2-3 часа работы электроагрегата и комплектно поставляется производителями двигателей. При сборке электроагрегата его можно укомплектовать баком большего объёма, рассчитанного на непрерывную работу в течении 8 и даже 24 часов. Кроме того, предлагается установка дополнительных баков любого объёма. Но здесь надо иметь ввиду, топливо имеет ограниченный срок хранения в баке: бензин - до года, дизельное топливо - до 4 лет.
Защитный кожух.
Электроагрегат может быть изготовлен в защитном полукожухе или в полноценном кожухе. Полукожух состоит из ограждающих шумоизолирующих стальных пластин по периметру электроагрегата. По замыслу изготовителей полукожух значительно снижается уровень шума работающего двигателя. Да, снижает, но насколько значительно - это вопрос. Кожух полностью закрывает электроагрегат со всех сторон и считается всепогодным. Внешне он напоминает цельнометаллическую коробку. Электроагрегат в кожухе может быть установлен под открытым небом, главное, чтобы снегом не занесло… Он значительно менее шумный по сравнению с открытым электроагрегатом. Наконец, он антивандальный: здесь подразумеваются не проникшие на участок вредители с топорами, а Ваши любопытные близкие.
Комплект для автоматического запуска и включения резерва (АВР). Но это большая тема и подлежит отдельному рассмотрению.
В статье рассмотрены только конструктивные особенности различных бытовых электроагрегатов. Нет рекомендаций по определению мощности под Ваши нужды. За рамками статьи осталась тема о заявленной производителем и реальной мощности электроагрегата. Не обсуждаются изготовители электроагрегатов, или, как сейчас модно говорить, бренды.