Порой у всех без исключения случаются проблемы с электричеством. У крупного предприятия, к коему идет несколько линий, а также у небольшого дачного домика. Ремонт, авария, летняя гроза либо зимняя вьюга имеют все шансы перебить подачу энергии когда угодно. Тогда и необходим какой-нибудь собственный, местного характера источник, на тот период, пока отнюдь не восстановится электроснабжение.
Что нужно знать?
К сожалению, тема электричества не так проста. И если вы хотите надежно решить проблему, вам нужно получить общее представление об электроснабжении вашего дома, хотя бы как потребителю. Даже самая маленькая дача имеет ввод от столба, откуда идут два провода. Один из них называется нейтралью и заземлен на трансформаторной подстанции, а другой — линией или фазой. Это самый опасный провод, который бьет током. Если у вас подводится три фазы, то на них есть общая нейтраль.
В самом простейшем случае, если вам надо просто вскипятить чайник, вам может хватить небольшого и недорогого бензинового генератора, в розетку которого вы этот чайник включите. Если у генератора хватит мощности тянуть такую нагрузку, ваш чайник через некоторое время закипит. Все это хозяйство никак не связано с тем, о чем писалось выше. Это пример автономной системы: не работает розетка в стене? — включаем чайник в розетку на генераторе и запускаем его.
Если же вам надо запитать целый коттедж, да еще и электричество в ваших краях пропадает часто, и к тому же у вас высокие требования к качеству энергии, то вам нужна автономная электростанция с автоматикой для переключения от коммерческой сети на автономную.
Генераторы, имеющиеся в продаже, делятся на группы по разным признакам и обладают достаточно обширным набором параметров. Вам нужно подобрать оптимальный вариант и сделать так, чтобы вас не ввел в заблуждение продавец или консультант в магазине. Тогда вам нужно внимательно прочитать скучный следующий раздел.
Домашняя автономная электростанция
Не торопитесь отказываться от ее приобретения. Скорее всего, если только вы не покупаете простейший генератор для работы с дрелью в своем саду, вы ее и купите. Техника совершенствуется быстрыми темпами и сегодня простому потребителю, хоть и в виде уменьшенной копии, доступно то, на что раньше могли надеяться только предприятия. Давайте рассмотрим устройство генератора для дома.
Рис.1 Однофазная схема электросети с генератором
Бытовая однофазная электросеть
На схеме Рис.1 показаны две электрические машины: трансформатор подстанции и генератор Г. Вообще-то, “генератор” здесь это все, что внутри желтого прямоугольника. Один конец обмотки трансформатора на подстанции заземлен и также заземлена нейтраль, — один из проводов электросети. Второй провод от подстанции — фазный, он подключен к “горячему” концу трансформатора.
Напряжение на нем, относительно нейтрали и земли меняется от +311 до -311 В 50 раз за каждую секунду по закону синуса (или близко к нему). 311 — это потому, что амплитуда напряжения больше его действующего значения в квадратный корень из двух, если оно изменяется по закону синуса, а мы все привыкли к действующему значению 220.
Эти два провода приходят в дом к опломбированному счетчику электричества (прибору учета) и дальше распределяются между домашними потребителями.
Если вы вставите в розетку специальную отвертку-индикатор, то она будет светиться только в одном гнезде — фазном (линейном). Другой конец принадлежит нейтрали. В теории нейтраль можно смело трогать руками, но лучше в такую русскую рулетку не играть, даже если есть индикатор!
Каждая розетка в доме соединена одним концом с проводом L, он же линия, или фаза, а другим концом с нейтралью. Точно так же присоединяются светильники. Сейчас используется еще один провод PE — защитная земля, она есть во всех евро-розетках, а в советских ее еще не было.
Эта земля защищает нас от удара током, если случится так, что:
- Отвалился провод нейтрали.
- В электроприборе плохая изоляция.
- Человек касается его рукой.
Автоматы, стоящие в линиях после счетчика, защитят от короткого замыкания, но от такой коварной вещи как отпавшая нейтраль, они не защитят. Теперь вы знаете о бытовой проводке почти все.
Генератор и его устройство
Вторая часть рисунка Рис.1 посвящается генератору. Генератор состоит из двух главных частей: собственно генератора Г и двигателя внутреннего сгорания ДВС. Это минимум, не считая бачка для топлива и рамы, на которой все крепится. Но сейчас мы рассматриваем более продвинутую модель среднего уровня сложности и бюджета.
Генераторы бывают асинхронные и синхронные. Первые используют в самых дешевых маломощных моделях. Вторые используются, в основном, с дизелями и обладают высокой способностью к кратковременным перегрузкам. Это очень хорошо для пуска индуктивных нагрузок — моторов.
Вал генератора вращается либо бензиновым (в т.ч. газ или бензин/газ) двигатель, либо дизель. Дизели идеально подходят для генерации напряжения промышленной частоты. У них большой и постоянный крутящий момент при большой разности в нагрузках и высокая стабильность оборотов.
Бензиновые двигатели имеют только одно преимущество — они легче запускаются на холоде, и это все. Для автоматического запуска ДВС сейчас все чаще используют электростартеры. Скоро они будут в каждой модели и дергать шнур рукой не понадобится.
Некоторые модели используют асинхронные генераторы переменного тока с выпрямителями, а затем постоянный ток преобразуется в переменный электронным инвертором. Такие инверторные генераторы применяют при повышенных требованиях к качеству питания, они также не требуют обслуживания длительное время. Стоимость их достаточно высока.
Теперь о самом интересном в современных генераторах. Отдельная линия L1 всегда готова к работе, поскольку если свет пропадет, то напряжение на нее начнет подаваться от генератора автоматически. На нее можно повесить дежурное освещение, телевизоры, компьютеры, системы охраны и видеонаблюдения, словом все, работу чего очень нежелательно прерывать.
Важно! Резервная линия электропитания позволит работать газовому котлу, когда отключают электричество. Автоматика газового котла тоже работает от сети 220 В. По технике безопасности она должна действовать постоянно.
В генераторе используется АВР — автоматический ввод резерва. Эта автоматика (контроллер), которая постоянно следит за напряжением во внешней электросети по линии a. Если напряжение в норме, генератор должен простаивать.
Как только напряжение от внешней сети пропадает, запускается таймер, ведущий отсчет времени. Или напряжение отклоняется от нормы, тоже запускается таймер. В общем, контроллер руководствуется понятием качества напряжения, приемлемость которого оценивается приблизительно по таким показателям:
| Номинал, В | 200…250 |
| Время отклонения от номинала, с | 5…10 |
| Частота напряжения, Гц | 48…52 |
| Коэффициент гармоник, % | <2 |
Качество напряжения регламентируется ГОСТ 32144-2013, но там слишком много вариантов для потребителей различных категорий, поэтому здесь просто приведен пример. Некоторые контроллеры дают возможность делать тонкую настройку под конкретные условия, но большинство придерживаются примера из таблицы. Фактически алгоритм определения неисправности сети (границ и условий отклонения) немного сложнее.
Генератор должен запускаться надежно, но он не должен запускаться по малейшему пустяку. Точно так же он должен останавливаться и переключать линию L1 на внешнюю сеть. Это довольно противоречивые требования, отсюда все сложности.
Если происходит отклонение от этих показателей, контроллер принимает решение на запуск генератора. Тогда первым делом он подает сигнал переключения байпаса Б по цепи b. Линия L1 отключается от внешней сети и подключается к генератору. Только после этого включается стартер генератора по цепи d и происходит его запуск. При помощи цепи c контроллер регулирует мощность и число оборотов двигателя, чтобы напряжение было в норме.
Контроллер продолжает следить за подачей внешней энергии и во время работы генератора. Если напряжение от внешней электросети приходит в норму по всем показателям и с его качеством все в порядке, то генератор останавливается. После его остановки контактор Б переключается на питание от внешней сети. Таким образом работают современные АВР. Есть простые модели, которые работают с таймером задержки и проверяют только факт пропадания/появления напряжения, а двигатель лишь запускают и останавливают. Это лишь вопрос бюджета покупателя.
При переключении источников у нас появляется провал с длительностью несколько секунд. Наиболее критичные потребители, например, газовый котел или компьютер, занимающийся важным делом, будут получать питание от своих ИБП, так что ничего неприятного не произойдет. А генератор может работать, по крайней мере, 6-8 часов, за это время энергетики с большой вероятностью восстановят снабжение электричеством.
Предосторожности
Важно! Обычный генератор ни в коем случае не должен быть включен во внешнюю сеть!
- Если он в это время стоит, то представляет собой короткое замыкание для переменного тока.
- Если генератор работает, то очень маловероятно, что он работает синфазно с сетью. В этом случае он сгорит от перегрузки.
- Если генератор включают в домашние розетки после отключения автомата на входе, то очень легко получить ситуацию п.1 или п.2 если кто-то забудет и включит автомат до отключения генератора. Никогда так не делайте! Пусть генератор обслуживает свою отдельную линию.
Устройство, способное вырабатывать электроэнергию во внешнюю сеть, имеет реверсивный счетчик (для подсчета баланса с внешним поставщиком энергии) и является уже полноценной электростанцией без слова “почти”. Это не случай для частного дома или дачи. Настоящая электростанция имеет свойство синхронизировать свою работу с остальной сетью.
- Если генератор имеет в своей схеме устройство защитного отключения (УЗО), то его выходы (по Рис.1 это g3 и g4) неравноправны. В этом случае нейтраль явно обозначена как нейтраль, а фаза — как фаза. Если перепутать — генератор сразу потребует ремонта. Если УЗО нет, то выводы можно подключать в любом порядке. Среди новых моделей генераторов многие имеют нейтраль и фазу.
Мощность и виды топлива
Генераторы выпускаются в бензиновом, газовом, двухтопливном и дизельном варианте.
Самые дешевые генераторы имеют мощность двигателя около 0.75 кВт (1 л.с.) и способны питать нагрузку мощностью до 500 Вт. Верхние пределы таких генераторов 5 кВт (6,7 л.с.) и 3 кВт. Это асинхронные генераторы с бензиновым мотором. Они подойдут для электроинструмента в огороде или саду, или для чайника на даче. Подключать к ним компьютеры и ноутбуки явно не стоит — можно сжечь там блок питания.
Генераторы средней мощности, от 7,5 до 15-20 кВт выпускаются в бензиновом, газовом, двухтопливном и дизельном варианте. Их электрическая мощность примерно на 10-15% меньше чем мощность двигателя. Такие генераторы подойдут для энергоснабжения частного дома. Бензиновые наиболее дешевы, газовые и двухтопливные (бензин/газ) дороже стоят примерно так, как дизельные. Те потребители, которым подвели магистральный газ, могут с выгодой использовать преимущества газового или двухтопливного двигателя.
Дизельные генераторы дороже остальных, но они точно стоят потраченных денег по причине высокой надежности и качеству вырабатываемого напряжения. Дизель, работающий на синхронный генератор, как будто сама природа создала для выработки напряжения переменного тока промышленной частоты.
Обзор некоторых моделей генераторов
Среди лучших производителей генераторов можно перечислить компании Hüter, Eisemann (Германия), Briggs & Stratton (США), Kubota (Япония). Среди российских производителей можно посмотреть Вепрь. Производство многих брендов перенесено в Китай из-за дешевой рабочей силы. До сих пор принято считать это недостатком.
В пользу этого приводится много всяких невнятных доводов, но вот еще один аргумент в пользу Китая. В то время как в Европе еще били друг друга по головам дубинами и ходили в шкурах, китайцы уже делали шелк и вырезали из кости невероятные вещи. Даже если генераторы из Китая уступают в качестве оригиналам на 5-7%, их стоимость в разы ниже.
HÜTER DY5000L
Этот генератор имеет мощность 4 кВт при мощности 11 л.с. Двигатель бензиновый (АИ-92), но может работать также на газе. Топлива расходуется не более 400 г на один киловатт-час. В бак помещается 22 л топлива. Установка может снабжаться колесами. Пуск делается вручную или электростартером. Эта возможность позволяет использовать АВР: и превратить генератор в резервный источник питания. Конечно, все немного проще, чем было описано в предыдущем разделе, но за 40-50 тыс. руб это не так мало.
Eisemann T 15010 DE
Эта модель (производство в Германии) мощностью 12 кВт, с встроенным АВР имеет дизельный двигатель с водяным охлаждением и рассчитана на непрерывный режим работы. От нее можно получить электрическую мощность не менее 8 кВт, что вполне хватит на частный дом. Расход топлива около 3,2 л/час при заправке в бак 210 л.
Кожух генератора и его выхлопная система хорошо снижают шум. Генератор имеет три фазы с линейным (между фазами) напряжением 380 В, и фазными напряжениями 220 В. Так что с ним получается 3 линии по 220 В. Желательно распределить эту нагрузку равномерно между фазами.
Стоимость такого оборудования составит примерно от 350 до 450 тыс. руб.
Briggs & Stratton G 110
Производство находится в США (не Китай). Двигатель генератора газовый, может работать на метане и пропане, в том числе сжиженном. Охлаждение двигателя воздушное. Мощность 11 кВт. Запуск электростартером. Контейнер хорошо защищает внешнюю среду от шума двигателя. Генератор синхронный, однофазный. Специально для европейского рынка выпущен на напряжение 230 В 50 Гц. (В США 115 В 60 Гц.)
Этот ряд моделей был специально разработан для снижения шума. 66 дБ на расстоянии 7 м это очень неплохой показатель для установок с двигателями внутреннего сгорания. На агрегат дается трехлетняя гарантия.
Практичные в торговых делах американцы не стали встраивать АВР в установку, что делало бы ее дороже для всех покупателей. Но желающие могут приобрести ее в российском исполнении с оригинальными “умной начинкой” и контактором.
Тут имеется обширный набор функций помимо АВР и мониторинга состояния. С помощью GSM-модема можно управлять генератором из любого места, как при помощи СМС, так и через веб-сервер в интернете.
Цена всего оборудования составит примерно полмиллиона рублей.
Kubota J112
Этот генератор имеет мощность 12 кВт. Производитель обещает коэффициент мощности (cos phi) очень близкий к единице. Двигатель дизельный, с жидкостным охлаждением, расход топлива 3.75 л/ч. Напряжение 230 В, генератор однофазный. В бак помещается 79 л топлива. Запуск от электростартера, а значит, есть возможность использовать внешний АВР (см. energyborker.ru).
Цена около 420 000 руб.
Вепрь АБП 10-230 ВХ-БСГ АВР
Этот генератор российского производства, рама, по крайней мере, точно. Двигатель Honda GX630. Бачок на 25 л, расход топлива 4 л/ч. Мощность 10 кВт, 230 В 50 Гц, одна фаза. Пуск от электростартера, АВР использовать можно. Генератор синхронный.
Цена приблизительно 270 000 руб. За такие деньги производитель мог хотя бы попытаться придать своему изделию более презентабельный вид. Но он утверждает, что генератор надежен и не требует ремонта.
Заключение
Решив купить генератор, нужно сначала проанализировать ваш способ пользования электроэнергией. По времени, по мощности, по качеству электричества в вашей местности. Сколько киловатт вы потребляете по максимуму и какие у вас перспективы на этот счет. Какой вид топлива для вас дешевле. На сколько часов у вас отключают электроэнергию. В каких климатических условиях вам предстоит использовать генератор. Ответьте на все эти вопросы. Только после этого можно идти в магазин и сделать там правильный выбор.