Количество фаз электростанции
При выборе электростанции необходимо обратить особое внимание на число фаз электростанции.
Одно– и трехфазные генераторы
Их название вытекает из назначения – питать соответствующих потребителей. При этом к однофазным генераторам, вырабатывающим переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц, можно подключать только однофазные нагрузки, тогда как к трехфазным (380/220 В, 50 Гц) – и те, и другие (на приборной панели имеются соответствующие розетки, количество которых у агрегатов разных производителей различное).
Трехфазные электростанции на 380 В применяются как в промышленных целях, так и для коттеджей, с трехфазной разводкой сети. Между нулем и фазой снимается 220 В (что и нужно), а между двумя фазами – 380 В.
С однофазными альтернаторами главное – правильно учесть всех возможных потребителей, учесть возможные проблемы (к примеру, высокие пусковые токи) и выбрать агрегат с соответствующей реальной выходной мощностью.
При подключении к трехфазным генераторам трехфазных же нагрузок ситуация аналогичная.
Трехфазные электростанции рассчитанные на 220 В могут использоваться только для освещения (между нулем и фазой снимается 127 В, между двумя фазами – 220 В).
При использовании трехфазных электростанций необходимо соблюдать условие примерного равенства мощности потребителей, находящихся на различных фазах. Для нормальной работы генератора разница электрических мощностей на разных фазах не должна превышать 20…25 %.
При подключении к "трехфазникам" однофазных потребителей возникает проблема, именуемая "перекосом фаз". Не углубляясь в технические подробности, сформирую два правила.
• Потребляемая мощность однофазной нагрузки не должна превышать 1/3 от номинальной трехфазной выходной мощности агрегата; 9-киловаттной трехфазной генераторной установкой можно обеспечить не более чем 3-киловаттный однофазный обогреватель.
• При наличии нескольких однофазных нагрузок разница не должна превышать 1/3 от "перекоса фаз" (та самая 1/3 из правила в их потребляемой мощности). Кстати, это идеальная величина, реализуемая для высококлассных мини-электростанций. У агрегатов по-проще – данный параметр меньше.
Выходная мощность
Это один из самых главных параметров; именно на него, прежде всего, обращает внимание покупатель. Здесь есть две важные особенности, сейчас мы их рассмотрим:
• многие производители в каталогах приводят так называемую максимальную выходную мощность. Между тем 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;
• мини-электростанция, как и любой другой прибор, обладает собственным cos. Одни производители при указании выходной мощности его учитывают, а другие – нет. Во втором случае пользователю придется самому подсчитать реальную номинальную мощность, умножая приведенную в каталоге на cos.
В случае, если выбрана электростанция с синхронным генератором, то ее мощность рассчитывается из следующих соотношений: для активных потребителей нужно просуммировать мощность всех одновременно подключаемых приборов, прибавить примерно 15–20 % запас по мощности, и получится необходимая мощность генератора.
А индуктивные потребители нуждаются в момент пуска в большей мощности, поэтому их суммарную мощность необходимо увеличить в 2,5–3 раза для обеспечения работоспособности станции.
Конкретные примеры выбора бензоэлектростанции
На практике для освещения дачного домика по максимуму (4–6 энергосберегающих ламп по 8 Вт (эквивалентные 60 Вт каждой лампы накаливания, еще холодильник и телевизор) вполне достаточно мощности в 2 кВт.
Владельцу загородного коттеджа, которого постоянно беспокоят перебои с электроэнергией, необходимо приобрести электростанцию мощностью от 10 до 30 киловатт. Строителям, пользующимся дрелью, болгаркой и бетономешалкой, будет достаточно мощности до 6 киловатт.
Для резервного питания (или "про запас") вполне достаточно простейшей бензоэлектростанции Hammer GNR 800A.
Планируемая нагрузка (резервируемая автономным источником электроснабжения) в 10 и более кВт при длительных отключениях централизованного электроснабжения предполагает использование дизельных, (как более надежных при длительном использовании), а не автономных бензиновых источников электроснабжения.
Дополнительные особенности
Время непрерывной работы без дозаправки
Данный параметр определяется объемом топливного бака и расходом топлива. При сравнении этих характеристик у разных моделей важно, чтобы они были приведены к общему знаменателю – потребляемой мощности.
Расход на 1/1, 3/4 и 1/2 номинальной мощности, может существенно отличаться. Для больших электростанций обычной опцией является возможность работы от внешнего топливного бака.
Запуск агрегата
Электростанция может быть запущена 2-мя способами: вручную (для чего необходимо потянуть за шнур или провернуть рукоятку) или электростартером (конечно, если модель ее имеет), то есть поворотом ключа или нажатием на кнопку. Ряд агрегатов, оснащенных электростартером, допускают дистанционный запуск при помощи пульта, соединенного со станцией кабелем.
Наличие электростартера является необходимым условием для превращения электростанции в полноценную систему резервного энергоснабжения, которая будет автоматически функционировать (в том числе включаться или выключаться) без какого-либо участия со стороны человека.
Уровень шума
Как и любой агрегат с двигателем, мини-электростанция создает шум. И чем он больше, тем менее комфортно чувствует себя пользователь (в особенности это касается применения ее на тихом дачном участке или даже на балконе городской квартиры, где я тестировал Hammer GNR 800A).
Для решения проблемы выпускаются мини-электростанции в шумопоглощающих кожухах; это значительно увеличивает цену агрегата.
Для сравнения шумовых характеристик различных моделей следует иметь в виду, что разные производители приводят данные по шуму на различном расстоянии (наиболее распространено 7 м), а также для различной загрузки мини-электростанции (обычно речь идет о номинальной мощности).
Автоматика электростанции
Блок контроля и автоматики с программируемой системой автозапуска предназначен для контроля состояния питающей сети, защиты потребителей электроэнергии от повышенного (пониженного) напряжения, а также для автоматического запуска электростанции, если напряжение питающей сети находится за допустимыми пределами.
В бензоэлектростанции, рассматриваемой на примере Hammer GNR 800A, такого системного блока нет. Есть лишь автомат выключения при перегрузке по мощности и автомат выключений из-за перегрева (автомат теплового режима). Если данную бензоэлектростанцию, не смотря на рекомендации, указанные в паспорте устройства, не отключать в течение 6 часов непрерывной работы (только добавлять топливо и продолжать эксплуатацию) – тепловой выключатель не срабатывает. Очевидно, в этом случае мы получим лишь быстрый износ двигателя.
Рекомендации по техническому обслуживанию двигателя
Заполняйте и поддерживайте уровень масла в двигателе.
Заменяйте масляный фильтр (если используется) через каждые 100 ч.
Своевременно заменяйте масло; сливайте масло, пока двигатель теплый.
Как правило, в технической документации дается график технического обслуживания (ТО), с указанием интервалов времени и перечня работ. Общие же рекомендации следующие:
• каждые 5 часов (или ежедневно) проверять уровень масла;
• через первые 5–8 часов работы двигателя произвести полную замену масла;
• замену масла производить через 50 часов работы или каждый сезон;
• в условиях эксплуатации под большой нагрузкой или при высокой температуре окружающей среды, замену масла проводить через каждые 25 ч работы;
• через 100 ч или каждый сезон заменить масло в редукторе (если установлен);
• через каждые 25 ч работы или каждый сезон, обслуживать бумажный или поролоновый фильтр. В условиях сильной запыленности или загрязненности воздуха очищать чаще (10–15 ч).
Общие требования к выбору и использованию топлива
Используйте чистый (без примесей масла) автомобильный бензин (4 -х тактный двигатель) c октановым число не менее 85 (АИ-92,АИ-95,АИ-98) для двигателей с верхним расположением клапанов (на клапанной крышке таких двигателей, как правило, проштампованы латинские буквы OHV).
Или с октановое число не менее 77 (А-80,АИ-92,АИ-95,АИ-98) для двигателей с боковым расположением клапанов.
Используйте неэтилированный бензин. Применение этилированного бензина уменьшает срок службы двигателя, вследствие наличия твердых частиц в продуктах сгорания.
Используйте свежий бензин со сроком хранения не более 30 суток.
Не рекомендуется заливать бензин до самого верха бензобака. Следует оставлять некоторое свободное пространство над топливом в целях обеспечения дополнительного объема для его расширения.
Перед тем, как запустить двигатель, проверьте уровень масла и топлива, отсоедините все электрические нагрузки.
После запуска двигателя, дайте ему поработать не менее 2 мин. – для того, чтобы прогреть его.
Подсоедините оборудование к розетке электростанции.
При работе электростанции с нагрузкой менее 10 % от мощности станции (и на холостом ходу), возможно мерцание ламп накаливания.
На прогретом двигателе не изменяете положение рычага управления дроссельной заслонкой; электростанция работает на постоянной частоте вращения двигателя.
Защитные выключатели для предохранения генераторов от перегрузок устанавливаются на большинстве моделей электростанций, однако длительные перегрузки электроприборами с коэффициентом мощности ниже 0,8 могут привести к снижению срока службы генератора.
Максимальная эквивалентная мощность в кВА: некоторые производители указывают мощность своих устройств в кВА, добавляя 25 % к номинальной мощности, выражаемой в Ваттах.
Перегрузки бензогенераторной установки недопустимы.
Режим работы бензогенератора считается нормальным, если мощность нагрузки составляет 30 – 100 % от номинальной. Не позволяйте двигателю работать продолжительное время при малой нагрузке или в холостом режиме.
Нормальным периодом работы бензогенератора является время работы от 2-х полных штатных топливных баков, после которого стоит дать станции отдохнуть.
При использовании трехфазных генераторов необходимо помнить о правильном (равномерном) распределении нагрузки по фазам (перекос фаз должен составлять не более 25 % относительно друг друга).
Выбор дизельного генератора
Дизельному двигателю крайне вредно работать на холостых оборотах, поэтому, с целью снижения вредных последствий работы дизеля на холостом ходу и малых частичных нагрузках, необходимо предусмотреть (в качестве профилактики) в течение каждых 100 моточасов, работу дизеля со 100 % нагрузкой не более 2-х часов.
Характерными признаками перегрузки являются: перегрев, сильная копоть из выходного коллектора, снижение мощности, перебои в подаче электроэнергии.
Важно определить мощность всех потребителей электричества, возможно с некоторым запасом (по мощности) если дизель-генератор будет также использоваться в зимнее время (отопительные приборы, обогреватели и другое электрооборудование), а его приобретение намечено на другой, более теплый сезон, следует учесть возможность увеличения мощности потребляемой электроэнергии, к примеру, при расширении производства, приобретение новых электроприборов.
Три фазы дизельного агрегата могут выдавать напряжение 220 и 380 В. Правильный выбор мощности дизельного генератора, пожалуй, самый ответственный момент; ведь именно от мощности зависит и стоимость генераторной установки.
Если мощность дизельного генератора выбрана близко к расчетной – подключаемых к ней электроприемников нагрузки, то дальнейшее наращивание их количества приведет к перегрузке генераторной установки; в тоже время завышенная мощность дизель-генератора нежелательно скажется при эксплуатации самого дизеля.
Лучше всего, чтобы генераторная установка никогда продолжительно не работала на нагрузку менее 25 % от своей номинальной мощности. Оптимальная нагрузка дизель-генератора 35…75 %. В части климатических факторов, второстепенно, но все же влияющих на мощность установки – чем выше установлена генераторная установка над уровнем моря, и чем выше окружающая температура и влажность, тем ниже отдаваемая мощность генератора.
Система охлаждения
Охлаждаемые воздушными потоками двигатели требуют большого количества воздуха, так же такие дизели достаточно шумные. Охлаждение антифризом обеспечивает меньший уровень шума и более расширенный диапазон рабочих температур.
Шумозащищенность
Для дизельных агрегатов устанавливаемых на открытой местности, стройплощадках,
На открытых площадках пастбищ фермерского хозяйства, шумовая защита как правило не требуется.
Согласно стандартам для машин и механизмов звуковой уровень не должен превышать 80дБ. В местах, где существуют требования к уровню шума, возможно исполнение в специальном шумозащитном кожухе, в таком кожухе уровень шума понижается в среднем на 10 дБ, и воспринимается в два раза тише.
Продолжительность работы генераторной установки
Достигнуть большей продолжительности необслуживаемой работы дизель-генератора можно двумя способами:
увеличивая объемы топливных расходных емкостей самих дизель-генераторов или же организуя автоматизированную подачу топлива и масла в расходные емкости – по топливопроводам из емкостей-хранилищ.
Для автономных передвижных установок ввиду невозможности использования обеих способов продолжительность необслуживаемой работы составляет 4 часа (для станций мощностью до 30 кВт – 8 часов).
Для автономных стационарных возможна установка топливного бака большей емкости – на непрерывную работу 24 часа (для станций мощностью от 60 кВт в этом случае реализуется автоматическая закачка топлива из внешней емкости-хранилища).
Для резервных дизель-генераторов рекомендуемое время необслуживаемой работы – 24 часа. Установка дополнительного оборудования для непрерывной работы электростанции в течение 150…240 часов – достаточно дорогой вариант, и не всегда он экономически оправдан; здесь нужно просчитывать в каждом конкретном случае.
Качество частоты напряжения
Качество частоты зависит от регулятора скорости двигателя. При работе на автономную нагрузку функциональные требования к регулятору скорости очень просты, именно поэтому в большинстве генераторных установок применяют обычный механический регулятор. В этом случае частота вращения двигателя (следовательно, и частота напряжения) зависит от величины нагрузки. Чем больше нагрузка, тем меньше частота. Обычно механический регулятор настраивается так, что при нагрузке 75…90 % частота равна 50 Гц. Соответственно на более малых нагрузках (10…30 % от номинала электроагрегата) частота колеблется в пределах 52…53 Гц. Большинство электроприемников нагрузки сегодня допускают такие отклонения по частоте.
Однако имеется ряд электроприемников на основе микропроцессорной техники, тиристорных преобразователей в системах связи, теле– и радиовещания для которых необходимо поддерживать постоянную частоту 50 Гц вне зависимости от суммарной нагрузки на двигатель; двигатель должен работать по так называемой астатической характеристике.
Для реализации данного условия систему управления двигателя оснащают дополнительными дорогостоящими устройствами, обеспечивающими поддержание постоянной частоты вращения – стабилизаторами. Поэтому при выборе электроагрегата с подобной системой управления надо быть уверенным, что нагрузка не допускает отклонений по частоте, и применение данной системы экономически оправдано.
Параллельная работа
Необходимость в параллельной работе может возникнуть когда необходимо:
обеспечить повышенную надежность питания особо ответственных потребителей, бесперебойность питания на период проведения технического обслуживания основного источника электроснабжения, компенсировать увеличение потребляемой мощности подключенной нагрузкой.
Принцип параллельной работы заключается в том, что дизельный генератор работает совместно с другим дизель-генератором или сетью на общие шины нагрузки. Если агрегат предназначен для работы в качестве резервного источника электроснабжения, то использовать его для параллельной работы невозможно, поскольку сам принцип резервирования подразумевает питание нагрузки только от одного источника.
Различают два основных вида параллельной работы – параллельная работа с другим (другими) дизель-генератором и параллельная работа с сетью.
Параллельная работа с другим электроагрегатом необходима для повышения надежности системы электроснабжения особо ответственных электроприемников и с целью компенсировать временный рост по мощности в часы пика нагрузки. Параллельная работа с сетью используется крайне редко и применяется только в случаях, когда необходимо обеспечить бесперебойность питания на период проведения технического обслуживания основного источника электроснабжения. Дизель-генератор должен работать в параллель сетью в данном случае кратковременно, только на период плавного перевода нагрузки на питание от сети на генератор и обратно.
Для того чтобы корректно войти в параллель с другим источником необходимо обеспечить ряд условий, те есть провести синхронизацию всех этих источников.
Для обеспечения удовлетворительной синхронизации обычно требуется минимальное количество приборов, и квалифицированный персонал может осуществить это вручную. Если планируется использовать генераторные установки для работы на сложные многосистемные ответственные нагрузки, где цена сбоя и развала системы электроснабжения от некорректного ввода в параллель велика, то рекомендуется использовать автоматическую синхронизацию.
Наиболее существенным аспектом параллельной работы является распределение нагрузок. Общая нагрузка, которая состоит из активной и реактивной составляющей, должна распределяться системами управления дизель-генератора пропорционально их обычным номинальным значениям. В простейшем случае это возможно за счет механического регулятора оборотов двигателя.
Основным недостатком такого способа является то, что деление нагрузки больше основывается на настройке топливной системы регулятором, чем на выходной мощности генератора. Это может вызвать значительный дисбаланс нагрузки из-за различия характеристик, как регуляторов, так и двигателей. Другой недостаток является следствием того, что частота продолжает зависеть от нагрузки.