Стратегия выбора электростанции (генератора)

При выборе генератора каждый руководствуется своими личными предпочтениями.  В любом случае, приходиться, так или иначе, решать задачу выбора агрегата соответствующей мощности.

Бензиновый или дизельный?

Кратко, общее сравнение бензиновых и дизельных генераторов:

    Если аварийный режим - бензиновый, если продолжительная работа - дизельный.
    Бензиновый - дешевле, дизельный - дороже.
    Дизель экономичнее бензинового мотора за счёт этого окупает разницу в цене (при продолжительной работе).
    Дизельный 1500 об/мин (жидкостное охлаждение) превосходит бензиновый мотор по ресурсу примерно в 5-6 раз, дизельный 3000 об/мин (воздушное охлаждение) по ресурсу превосходит примерно в 3-4 раза (в данном случае применимо к дизельным двигателям фирм Hatz, IVECO)
    Гарантированный запуск: бензиновый -20°С, дизельный -5°С
    Уровень шума: бензиновый 55-72 дБ, дизельный 80-110 дБ.
    При постоянной работе допустимая минимальная нагрузка "кВт": бензиновый - любая, дизельный - 40%.

Как рассчитать мощность генератора?

Возьмем, к примеру, 2-киловаттный обогреватель, 1-киловаттный пылесос и 300-ваттную морозильную камеру. Что объединяет столь разные нагрузки? Оказывается, чтобы "запитать" каждую из них, необходим генератор мощностью как минимум 3кВт или кВА.

Многие производители в каталогах приводят так называемую максимальную выходную мощность. Имейте в виду: этот параметр предусматривает кратковременную работу агрегата (в зависимости от фирмы интервал колеблется от нескольких секунд до нескольких минут). Реальная номинальная мощность обычно на несколько (иногда на десятки) процентов ниже.

Какие бывают нагрузки?

Начнем с пылесоса: почему применительно к нему нельзя полностью реализовать мощность генератора?

Немного "ликбеза": активные (омические) нагрузки - т.е., у которых вся потребляемая энергия преобразуется в тепло. Примеры: лампы накаливания, обогреватели, электроплиты, утюги и т.п.

Все остальные нагрузки - реактивные. Они, в свою очередь, подразделяются на индуктивные и емкостные. Простейший пример первых - катушка, вторых - конденсатор. У реактивных потребителей энергия превращается не только в тепло - часть ее расходуется на другие цели, например, на образование электромагнитных полей.

Электрическое сопротивление пылесоса имеет реактивную составляющую, причем индуктивного характера. Главный "виновник" этого - электромотор с его обмотками, которые добавляют к разности фаз генератора (альтернатора) электростанции собственную разность фаз того же знака (направления). В результате приходиться применять еще один - поправочный - коэффициент мощности, характеризующий теперь уже потребителя энергии.

С учетом сказанного посчитаем, пылесос какой мощности сможет "запитать" станция. Притом, что для типичного пылесоса cos? составляет где-то 0,5. Итак: 3 кВА х 0,8 х 0,5 = 1,2 кВт.

Обогреватель реактивностью не обладает (cos? = 1), поэтому станции вполне "по зубам" прибор мощностью 3 кВА х 0,8 х 1 = 2,4 кВт.

Синхронный или асинхронный?

Для возбуждения ЭДС (электродвижущей силы) в обмотках статора (неподвижная часть генератора) нужно создать переменное магнитное поле. Это достигается вращением намагниченного ротора (другое его название - якорь). Для "намагничивания" используют разные примеры.

Так, у синхронного генератора (IP23) на якоре имеются обмотки, на которые подается электрический ток. Изменяя его величину, можно влиять на магнитное поле, а следовательно, и на напряжение на выходе статорных обмоток. Роль регулятора прекрасно исполняет простейшая электрическая схема с обратной связью по току и напряжению. Благодаря этому способность синхронного альтернатора "проглатывать" кратковременные перегрузки высока и ограничена лишь омическим (активным) сопротивлением его обмоток, т.е. легче переносят пусковые нагрузки.

Однако у такой схемы есть и недостатки. Прежде всего, ток приходится подавать на вращающийся ротор, для чего традиционно используют щеточный узел. Работая с довольно большими (особенно во время перегрузок) токами, щетки перегреваются и частично "выгорают". Это приводит к плохому их прилеганию к коллектору, к повышению омического сопротивления и к дальнейшему перегреву узла. Кроме того, подвижный контакт неизбежно искрит, а значит, становиться источником радиопомех. И самый основной недостаток низкая степень защиты от внешних воздействий таких как: пыль, грязь, вода, т.к. синхронный генератор охлаждается "протягивая" через себя воздух, соответственно все что находится в воздухе может попадать в генератор.

    для трёхфазных синхронных генераторов допустимый перекос фаз 33%
    коэффициент нелинейных искажений 13-25% IP23 и 3-10% IP54 (в зависимости от производителя)

Если генератор щёточный, чтобы избежать преждевременного износа, рекомендуется время от времени контролировать состояние щеточного узла и при необходимости очищать либо менять щетки. Кстати, после их заменены, желательно дать им время "приработаться" к коллектору, а уж за тем нагружать станцию "по полной программе".

Многие современные синхронные генераторы снабжены безщеточными системами возбуждения тока на катушках ротора (их еще называют brash-less). Они лишены вышеуказанных недостатков связанных с щёточным узлом, а потому предпочтительнее.

Асинхронный генератор (IP54) вообще не имеет обмоток на роторе. Для возбуждения ЭДС в его выходной цепи используют остаточную намагниченность якоря. Конструктивно такой альтернатор намного проще, надежнее и долговечнее. Кроме того, поскольку обмотки ротора охлаждать не нужно (их просто нет), корпус асинхронного генератора полностью закрыт, что позволяет исключить попадание пыли и влаги. Асинхронные альтернаторы не восприимчивы к коротким замыканиям, поэтому лучше подходят для питания сварочных аппаратов.

    для трёхфазных асинхронных генераторов допустимый перекос фаз 60-70%
    коэффициент нелинейных искажений 2-3%

К сожалению асинхронники тоже не лишены недостатков. Способность "проглатывать" пусковые перегрузки ниже, чем у синхронных генераторов. Но этот недостаток решается путем оснащения станций системой "стартового усиления". Как правило все профессиональные асинхронные генераторы оснащены системой стартового усиления.

Вернуться к списку статей