Многие электроприборы в частном доме, такие как, например, устройства системы отопления, насосные станции, холодильники, требуют бесперебойного снабжения электроэнергией. Решить проблему в данном случае поможет генератор электрического тока. Попробуем разобраться в том, как он устроен, принципе работы, разновидностях, основных критериях выбора и схемах подключения.

Thank you for reading this post, don't forget to subscribe!

Как устроен генератор электрического тока, область применения, принцип работы.

Генератор электрического тока-электроустановка, принцип действия которой заключается в автономной выработке электрического  тока посредством преобразования из механической энергии. В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции- изменяемое магнитное поле, при прохождении через проводник, является причиной возникновения электрического тока. Так при вращении ротора внутри статора, магнитное поле, создаваемое обмотками статора, индуцирует в обмотках ротора переменное электрическое напряжение.

Устройство генератора электрического тока рассмотрим на примере бензинового  генератора:

Условно в генераторе электрического тока можно выделить три основные части:

-рама, на которой осуществлен монтаж всех элементов;

-мотор, работающий по принципу двигателя внутреннего сгорания;

-преобразователь механической энергии в электрическую.

Основные области применения генератора электрического тока:

-аварийное электроснабжение загородного дома или дачи;

-электроснабжение объектов, находящихся на значительном расстоянии  от централизованных линий электропередач;

-питание электроприборов на строительной площадке.

Разновидности генераторов электрического тока.

Если рассматривать модели генераторов электрического тока, в части касающейся используемого топлива, то условно их можно разделить на:

-бензиновые;

-дизельные;

-газовые;

-инверторные;

-комбинированные.

Бензиновые.

Бензиновые генераторы отличаются от аналогов сравнительно небольшой стоимостью, компактностью и низким уровнем шума. Как правило, данная разновидность генераторов используются в загородных домах, не используемых для постоянного проживания.

К несомненным достоинствам бензиновых генераторов можно отнести:

– стоимость, которая в некоторых случаях может быть в два раза ниже, чем дизельные аналоги;

-низкий уровень шума;

-беспроблемный запуск при низких температурах;

-простота в обслуживании;

-не большие вес и габариты, которые позволяют беспрепятственно перевозить оборудование даже в легковом автомобиле;

Вместе с тем имеется и ряд недостатков:

-ограниченное время непрерывной работы- 4-8 ч.;

-расход топлива значительно выше дизельных аналогов;

-сравнительно низкий ресурс мотора;

-достаточно требователен к условиям эксплуатации, не рекомендуется эксплуатации в условиях повышенной влажности и прямого попадания солнечных лучей.

Дизельные.

Данная разновидность генератора является оптимальным решением при необходимости обеспечения бесперебойного снабжения электроэнергиейв местах постоянного проживания. Связано это, прежде всего, с непрерывной длительностью работы, которая, в зависимости от объема бака и конкретной модели, может составлять от 7 до 12 часов.

Достоинства дизельных генераторов:

-значительный ресурс и надежность мотора;

-экономичность, связанная с более низким расходом топлива, по сравнению с бензиновым аналогом (ориентировочно на 50-60 %);

-высокий уровень пожаро- и взрывобезопасности, так как при проливании дизельное топливо не создает легковоспламеняющихся парок, в отличии от бензина;

-продолжительное время беспрерывной работы.

Недостатки:

-стоимость значительно выше бензинового аналога;

-высокий уровень шума;

-особые требования к минимальному уровню загруженности- не менее 35%, для предотвращения «закоксовки» цилиндров;

– особые требования к периодическому обслуживанию;

-необходимость принятия дополнительных мер для стабильной работы при низких температурах (от -7 ⁰С).

Газовые.

Газовый генератор-неплохая альтернатива бензиновому и дизельному аналогу, и основным его преимуществом является экономичность.

К существенным преимуществам газового генератора можно отнести:

-рекордный, по сравнению с аналогами, ресурс мотора;

-минимальный расход топлива на выработку электроэнергии;

-возможность вторичного использования тепла от выработки электроэнергии, например, на отопление;

-низкий уровень шума;

-экологичность, минимум токсичных соединений и сажи в выбросах.

На самом деле, все относительно, и у газового генератора тоже есть недостатки:

-высокая стоимость;

-газовый агрегат сопоставимых размеров выдает меньшую мощность по сравнению с бензиновым генератором;

-высокая стоимость и трудоемкость ремонта;

-при необходимости подключения к магистральному газопроводу потребуется, потребуется согласование с соответствующими компетентными и надзорными органами, разрешительная и проектно-сметная документация;

-повышенные требования к пожаробезопасности помещения в котором он размещается.

Инверторные.

Инверторные генераторы незаменимы при необходимости получения электрического тока с соответствующими характеристиками, частотой 50 Гц и напряжением 220 вольт.

В конструкцию генератора ходят:

-двигатель внутреннего сгорания;

-генератор переменного тока;

-инверторный преобразователь;

-разъемы для подключения потребителей;

-органы управления.

Принцип действия инверторного генератора, также, как и в аналогичных устройствах, заключается в преобразовании механической энергии в электрическую, только сначала переменный ток преобразуется в постоянный, а затем модифицируется в переменный, но более высокого качества.

В качестве источника энергии в инверторных генераторах может использоваться: бензин, дизельное топливо и природный газ.

К преимуществам инверторных генераторов можно отнести:

– экономичность. Автоматическая регулировка числа оборотов двигателя в зависимости от нагрузки создает оптимальный режим работы;

-высокоточные характеристики тока, что является важным показателем для чувствительного цифрового оборудования;

-компактные габариты;

-надежность. В некоторых случаях производители гарантируют срок эксплуатации, превышающий аналоги в 2 раза;

-минимальный уровень шума.

Недостатками инверторных генераторов являются:

-высокая стоимость;

-трудоемкость и стоимость ремонта.

Комбинированные.

Комбинированные генераторы являются универсальным решением в части касающейся альтернативы вида топлива. Как правило, в качестве топлива в одном агрегате могут использоваться бензин и газ, или дизельное топливо и газ.

К преимуществам можно отнести:

-возможность использования альтернативного вида топлива;

-экологичность. Бензин или дизельное топливо можно использовать, только в качестве резервного вида топлива;

-возможность перехода на другой вид топлива без вмешательства в конструкцию генератора;

-увеличенный ресурс эксплуатации;

-экономичность.

К единственному существенному недостатку комбинированного генератора можно отнести его высокую стоимость.

Коме того, по конструктивным особенностям, необходимо отдельно выделить синхронные и асинхронные, а также 2-х и 4-х тактные генераторы.

Синхронные и асинхронные генераторы.

Качественные характеристики синхронных генераторов позволяют вырабатывать ток с более стабильными показателями и рекомендованы для питания оборудования, чувствительного к перепадам напряжения.

Плюсы синхронных генераторов:

-повышенные качественные характеристики тока;

-стойкость к повышенным нагрузкам, возникающим при запуске;

-надежность и долгий срок службы.

Минусы:

-высокая стоимость;

-повышенные требования к качеству и периодичности обслуживания;

-эксплуатация сопровождается возникновением радиопомех.

В случае если оборудование не требует постоянства параметров тока оптимальным вариантом является асинхронные модели генераторов.

К положительным качествам асинхронных генераторов относятся:

-сравнительно небольшая стоимость;

-низкие требования к периодичности обслуживания по сравнению с синхронными генераторами;

-небольшие масса и габариты.

К отрицательным:

-нестабильные характеристики тока;

-низкий уровень защиты от перегрузок.

2-х и 4-х тактные генераторы.

От числа тактов моторов генераторов зависит ряд его характеристик, отвечающих за их мощность и работоспособность.

4-х тактные генераторы приспособлены к длительной непрерывной эксплуатации в течение 8-10 часов и обладают рядом положительных качеств:

– повышенный ресурс эксплуатации;

-низкий уровень восприимчивости к перегрузкам;

-экономичность;

-низкий уровень шума.

К отрицательным качествам можно отнести повышенную требовательность к периодическому обслуживанию, затрудненный пуск в условиях критичных низких температур.

2-х тактные генераторы не предназначены для длительной работы. Они имеют небольшую мощность и требуют приготовления топливно-смазочной смеси для заправки, а также обладают повышенным уровнем шума. Вместе с тем, они имеют компактные габариты, неприхотливы в обслуживании и, в отличие от 4-х тактных, менее невосприимчивы к воздействию низких температур.

Критерии выбора.

Мощность.

Для определения необходимой мощности генератора необходимо взять в расчет мощность всех, планируемых к питанию в отсутствии основного источника электроснабжения, электроприборов. Также не лишним будет учесть пусковые нагрузки, которые составляют 15-20% от указанных в паспорте устройств.

Напряжение.

Для работы большинства оборудования необходимо напряжение величиной 220 В, но в некоторых случаях требуется напряжение величиной 380В.

Качество тока.

Данный критерий напрямую связан с наличием в доме чувствительных к характеристикам тока электропотребителей.

Режим эксплуатации.

Если генератор электрического тока не планируется использовать систематически, а только от случая к случаю, то вполне сгодится и самый простой бензиновый генератор. Если же в планах периодическая эксплуатация в течении длительного времени, то необходимо рассматривать дизельные или газовые генераторы тока, обладающие повышенным моторесурсом.

Уровень шума.

Уровень шума дизельных генераторов может достигать 85 дБ, бензиновых- до 75 дБ, газовых –до 60 дБ.

Вид топлива.

В данном случае, все зависит о стоимости доступного вам топлива: природный газ, бензин, дизельное топливо.

Вид альтернатора.

По конструктивным особенностям альтернаторы (одна из главных частей генератора, преобразующая механическую энергию в электрическую) делятся на два вида: синхронный и асинхронный. Для эксплуатации более мощного оборудования, по своим характеристикам, больше подойдет асинхронный альтернатор, для эксплуатации обычных бытовых приборов достаточно синхронного.

Способ запуска.

Запускаться генераторы могут вручную, кнопкой или автоматически.

Объем топливного бака.

Чем больше объем топливного бака, тем дольше установка может работать. Модели, предусмотренные для непродолжительной работы оснащаются баками от 5 литров, для средней продолжительности-от 20 литров.

Схемы подключения генератора к сети частного дома.

На самом деле, существует множество схем и способов подключения генератора к сети загородного дома. Отличаются они друг от друга степенью электробезопасности, стоимостью реализации, а также необходимостью участия человека в процессе переключения. Рассмотрим наиболее распространенные.

Подключение генератора через розетку.

Подключение генератора через розетку- самый простой, быстрый и самый небезопасный способ. Рассматриваем его только для того, чтобы понять, почему он самый не небезопасный.

Принцип подключения через розетку заключается в том, что при подключении источника  тока к одной розетке, напряжение появляется на всем участке цепи. Опасность способа заключается в способности кабельных линий и самих розеток выдержать возникающее в цепи напряжение, с учетом используемых сечений. Наглядно это изображено в таблице:

Максимальный ток возникающий в цепи при сипользовании генератора мощностью 3 кВт можно определить по формуле: I=P/U, где P-мощность генератора (3000 Вт), U-напряжение в цепи (220 В). Соответственно I=3000/220=13,64 А. С учетом того, что современные розетки, как правило, рассчитаны на силу тока 16 А, то проблем возникнуть не должно. В случае если стоят розетки, не рассчитанные на такую силу тока, или используется более мощный генератор электрического тока, то таким образом, создаются все предпосылки к пожару.

Подключение генератора через перекидной рубильник.

В данном случае к трехпозицонному выключателю электрический ток подходит от двух разных цепей, но нагрузка подсоединяется только к одной. В выключателе есть также нейтральное положение исключающее контакт входящих проводов.

Подключение генератора через АВР.

АВР (автоматическое вводное устройство) относиться к тем устройствам, которые полностью или частично исключают участие человека в резервном питании электропотребителей от генератора.

Принцип работы заключается в том, что к АВР от магистральной линии электроснабжения поступает сигнал о наличии, либо отсутствии напряжения в сети. При отсутствии напряжения АВР подает команду на пуск генератора, при этом переключение между вводом из магистральной линии электроснабжения или от генератора осуществляют пускатели.

При этом, блок АВР выполняет функции распределительного щитка-к нему подключаются провода с магистральной линии, силовой и кабель управления генератора, а также вывод к потребителям.

Заключение.

Генератор электрического тока является крайне полезным устройством для частного дома. И если осуществить выбор генератора, исходя из своих реальных потребностей, то расходы на его приобретение, монтаж и обслуживание не покажутся такими неоправданно завышенными.

Много интересного и полезного в рубрике Внутренняя отделка и Интерьер.