Зачем нужен генератор и почему выбор бывает сложным

В магазинах обилие генераторов и многим достаточно трудно ориентироваться в этом многообразии и сделать правильный выбор под свои задачи.

Давай те посмотрим, какие есть варианты такой техники и что можно использовать в той или иной ситуации.

Тип топлива

Какие типы топлива может использовать генератор:

• Бензин
• Газ
• Дизельное топливо

Бензин является самым распространенным и доступным вариантом топлива. Просто купить, легко перевозить и хранить.

Дизельное топливо также удобно хранить и перевозить, как бензин, но имеются ограничения по температуре хранения и применения. Использование дизельного генератора для бытового пользователя является редким явлением и обуславливается специфическими факторами (например цена дизельного топлива, особенности запуска и т.д.). Рост цены дизельного топлива (в настоящее время дизельное топливо дороже бензина) также ограничивает интерес большинства покупателей к этому типу генератора. Интерес к дизельным генераторам обычно связан с установками большой мощности (которые могут запитать большой дом или здание), постоянным и длительным применением, использованием на стройке или в качестве резервного источника питания в организации, когда более высокая стоимость самого генератора и топлива компенсируется ресурсом и более высоким КПД.

Газ может использоваться из двух источников – газовая магистраль и газовый баллон. Использование газовой магистрали всегда вызывает повышенный интерес со стороны пользователя. Но в большинстве случаев зарегистрировать легальное подключение к магистрали – отдельная задача, которая требует специального решения. Использование баллонов гораздо менее интересно - требуется обеспечить постоянную заправку и доставку, что во многих случаях не оправдывает затраченных физических и материальных усилий. Расход газа из баллона около 0,5-0,6 л/кВт*ч, то есть из 50 л баллона можно получить не более 80-85 кВт*ч энергии (сутки работы при нагрузке 3,5 кВт).

Сведем в таблицу особенности каждого типа топлива:

В итоге основную массу генераторов представляют модели с бензиновым двигателем, так как данный тип топлива наиболее просто купить, транспортировать и хранить.

Генераторы, использующие в качестве топлива газ и дизельное топливо, вызывают интерес у пользователей, которые уже определились с типом оборудования в силу специфических требований и ограничений по месту установки. Этих покупателей интересуют вопросы, лежащие за пределами данной статьи, требующие отдельного детального ознакомления.

Сейчас же будет рассматривать конструкции генераторов, использующих в качестве топлива бензин.

Конструкция генератора

Обычный (стандартный) и инверторный.

Генератор имеет связь вала двигателя с валом электрогенератора (далее – альтернатора).

Согласно действующему стандарту (ГОСТ 29322-2014) в современных сетях электроснабжения используется ток напряжением 230 вольт частотой 50 Гц.

Стандартная конструкция

Для получения частоты 50 Гц, ротор альтернатора и соответственно вал двигателя должны вращаться со скоростью 3000 об/мин = 50 об/сек → 50 Гц. То есть скорость двигателя должна оставаться постоянной при любой нагрузке. Это обеспечивается механическим способом – специальной конструкцией на валу двигателя. Расход топлива при этом не уменьшается ниже определенного значения. Энергия снимается с выхода альтернатора, через предохранители от перегрузки.

Инверторная конструкция

К выходу альтернатора подключен электронный блок, в котором происходит преобразование тока в правильной формы синусоиду с частотой 50 Гц. Блок работает в широком диапазоне входного напряжения, поэтому скорость вращения двигателя (и соответственно альтернатора) тоже может меняться в широком диапазоне. Скорость вращения двигателя будет меняться в зависимости от потребляемой нагрузкой мощности. Это дает возможность для экономии топлива.

Тип альтернатора

Два варианта – синхронный и асинхронный.

Синхронный чаще всего имеет щетки и систему стабилизации напряжения на выходе – AVR. Это позволяет поддерживать стабильное напряжение на выходе при изменении мощности потребления и возможность работать в условиях стартовых токов нагрузки (которые всегда выше потребляемых). К минусам относятся необходимость повышенного внимания пользователя (как минимум нужно следить за состоянием щеток).

Асинхронный как правило не имеет возможности поддерживать стабильное напряжение на выходе при резких изменениях мощности потребления. Он компактнее, может иметь более высокую защиту от погодных условий и загрязнений. Хуже переносит стартовые токи нагрузки, но при этом не боится короткого замыкания.

Материал обмоток альтернатора

Любимая тема для возможности переориентировать покупателя на более дорогую модель.

Медь или алюминий?

С точки зрения технических характеристик медь гораздо лучше. Но увидит ли пользователь эту разницу при эксплуатации?

Основной бонус меди – лучше отвод тепла при нагреве. Когда это может быть востребовано? При работе с высокой температурой воздуха и мощности нагрузки близко к паспортной мощности генератора. Насколько часто и сколько по времени возможно сочетание этих условий? Для бытового пользователя вероятность одновременного сочетания этих факторов крайне мала.

Рассмотрим частное (бытовое) применение чуть подробнее:

1. Вероятность высокой температуры воздуха (выше 30 °С) актуально в основном для южных регионов страны, на основной части территории температура воздуха в среднем заметно ниже и опасность перегрева альтернатора крайне мала.
2. Для бытовых целей покупатель обычно выбирает модель генератора с запасом по мощности (это обычно настоятельно рекомендуется при покупке, с запасом не менее 30 % от планируемой нагрузки) и при эксплуатации потребляемая мощность заметно меньше паспортной мощности генератора.
3. Время непрерывной работы генератора не превышает время работы на одной заправке и обычно оно заметно меньше (одной заправки хватает на несколько случаев запуска и работы генератора).

В итоге бытовой генератор работает в основном в комфортных для него условиях – в условиях невысокой температуры, на частичной мощности (при не полной нагрузке) и непродолжительное время. Если вдруг произошло совпадение неблагоприятных факторов, то пользователь всегда имеет возможность вручную уменьшить нагрузку (потребляемую мощность) на генератор.

А когда реально нужна медь в обмотках? Когда нужно обеспечить работу в любых условиях, в первую очередь при коммерческом использовании, когда генератор будет глушиться только на время заправки топливом. Поэтому сейчас медь используется в основном на моделях для профессионального (коммерческого) применения и в дорогом сегменте бытового использования, где пользователь готов переплатить за избыточные возможности (за факт использования меди) в конструкции.

Конструкция двигателя

Основная доля двигателей для генераторов – 4-х тактные. Условия применения генератора хорошо совпадают с ограничениями на использование 4-х тактных двигателей, например желательность неподвижности и условие ровного положения при работе, требуемая скорость вращения. 2-х тактные двигатели встречаются редко, их основной бонус – в снижение массы генератора, для обеспечения высокой мобильности. На базе 2-х тактного двигателя обычно делаются модели с мощностью до 1 кВт, со стандартной конструкцией и в инверторном исполнении.

Количество фаз

При наличии 3-х фазных потребителей или необходимости в мощности более 15 кВт придется ограничивать выбор только 3-х фазными генераторами. Возможность и реализация подключения обычных однофазных потребителей у такого генератора зависит от конструкции и каждый из производителей предлагает свой вариант. Поэтому выбор будет ограничиваться конкретными требованиями потребителя, давать общие рекомендации нет смысла.

Рекомендации по выбору типа генератора

Бензиновый генератор может иметь 4 варианта конструкции, составляющие которых были рассмотрены ранее:

Стандартный с асинхронным альтернатором

Предназначен для подключения бытовых приборов, не требующих электроэнергии высокого качества (активная нагрузка (чайник, лампочка) и техника с универсальным коллекторным двигателем), в том числе электроинструмента при проведении выездных работ. Повышенная защита от внешних условий позволяет работать в «чистом поле». Легкая и недорогая конструкция, может быть выгружена/погружена в транспорт усилиями 1-2 человек. Время работы ограничено 3-5 часами (соответствующая емкость топливного бака). Хорошо подходит для питания сварочных аппаратов.

Стандартный с синхронным альтернатором

Наиболее распространенный вариант, с большим ассортиментом по мощности и наличию функций. Предназначен для работы в качестве аварийного или основного источника электроэнергии.

В качестве основного источника используется в процессе строительства или в месте, где вообще отсутствует электроснабжение. Мощность выбирается из учета имеющихся потребителей, дополнительные функции самые необходимые.

В качестве аварийного источника электроэнергии сразу добавляются несколько функций, поднимающих удобство использования:

• электрозапуск от аккумулятора – рекомендуется для генераторов мощностью 5 кВт и более, для облегчения процесса запуска
• автозапуск при отключение основной линии электроснабжения, обычно эта функция называется АВР (Автоматический Ввод Резерва). Чаще всего блок АВР продается отдельно и для работы с генератором на последнем должен быть специальный разъем для подключения блока.
• наличие четко выраженных «фазы/ноля» для работы с автоматикой газовых котлов.
• требуется возможность работать с высокими стартовыми токами бытовой техники: холодильник и аналогичная техника с компрессором в конструкции, насосы и устройства с мощными электродвигателями.
• генератор должен находится в хорошо проветриваемом месте, защищенным от воздействия атмосферных осадков. При размещении в помещение требуется монтаж системы отвода выхлопных газов и наличие достаточного притока воздуха для работы двигателя.

В ассортименте ELITECH такая конструкция представлена в двух линейках: СГБ для частного применения и GES — для коммерческого.

В линейке трехфазных генераторов: GES 8000EAWS-3, GES 10000EAWS-3, GES 12500EAWS-3, GES 15500EAWS-3, GES 25000EAWS-3. Все модели имеют электрозапуск и возможность работать с АВР (блок ATS 20).

Инверторный с асинхронным альтернатором

Предназначен для мобильного использования, для питания бытовой техники с невысокими требованиями к качеству тока (активная нагрузка (чайник, лампочка) и техника с универсальным коллекторным двигателем небольшой мощности).

Инверторный с синхронным альтернатором

Выдает электроток самого высокого качества – с хорошей формой синусоиды, стабильным напряжением и частотой. Можно подключать любую технику, например бытовую медиа аппаратуру, устройства связи, циркуляционные насосы, автоматику газовых котлов, и прочее. При кратковременной перегрузке отключается, при работе с техникой с большими стартовыми токами нужно иметь запас по мощности. Генератор мощностью до 2,5-3 кВт компактен, достаточно легкий для перемещения одним человеком, как правило – со звукоизоляционным кожухом, адаптированным для перевозки в обычном автомобиле. Поэтому часто используется в качестве источника энергии на выездных мероприятиях, на отдыхе, на природе, на рыбалке и охоте. Выход постоянного тока напряжением 12 В в такой конструкции заменен выходом USB напряжением 5 В.

Генератор мощностью более 3,5 кВт по размерам и массе сравним с генератором обычной конструкции при заметно более высокой цене, поэтому его выбор обычно связан с высокими требованиями к качеству электроэнергии.

В ассортименте ELITECH такая конструкция представлена линейками GIS (для коммерческого применения) и БИГ (для частного использования):

Определение необходимой мощности генератора

Для определения необходимой мощности требуется учитывать пусковые токи оборудования, которые увеличивают потребляемую мощность в момент пуска. Номинальную мощность, потребляемую оборудованием после окончания пуска, можно посмотреть на шильдике на корпусе электроприбора или в документации.

Все потребители относятся к активной или индуктивной нагрузке.

К активной нагрузке относятся потребители без электродвигателя и компрессора – нагреватель, лампа накаливания, водонагреватель, утюг, кухонная плита, медиа аппаратура, связь всех видов. Для таких потребителей пусковая мощность равна номинальной.

К индуктивной нагрузке относятся приборы с электродвигателем или компрессором. В момент запуска потребляемая мощность кратковременно в несколько раз больше номинальной. Отношение пусковой мощности к номинальной называется коэффициентом пускового тока. Процесс запуска длится до 1-2 секунд, но источник электроэнергии (в нашем случае генератор) должен в этот момент обеспечивать потребителя требуемым значением электроэнергии. В противном случае потребитель может не выйти на нормальный режим работы.

Нужно определиться, какие потребители будут работать от генератора одновременно и просуммировать их мощность в момент запуска. Мощность генератора должна превышать полученный результат на 20-30 %. Это требуется для предотвращения перегрузки генератора, работы в наиболее экономичном режиме расхода топлива и позволяющем получить от генератора более высокий срок службы. Еще одно преимущество от этого запаса мощности ранее было рассмотрено в пункте 4.

Итог

Рассмотренные конструкции генераторов на базе двигателя, использующего в качестве топлива бензин, заметно отличаются друг от друга. Их отличия в первую очередь касаются поведения оборудования, подключенного к разным типам генератора. Оборудование, хорошо работающее от одного типа генератора, при смене на другой тип может работать с ошибками, либо вообще не запустится. А среди типов генераторов нет лучшего – каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
Поэтому выбор должен начинаться с определения:

1. сценария использования генератора (мобильный, альтернативный источник, аварийный и т.п.),
2. какая нужна мощность генератора
3. какое качество электроэнергии требуется

После этого можно переходить к выбору конкретной модели, отвечающей полученным выше критериям. Вполне возможно, что в процессе выбора набор потребителей будет подвержен пересмотру. Самый простой вариант – взять модель помощнее, ведет к заметному увеличению стоимости покупки. Но эти выводы для себя можно сделать самостоятельно, без внешнего давления.

Желаем успешной покупки и долговременной эксплуатации.