Автономное электроснабжение частного дома своими руками Кашкаров Андрей
Совершенно понятно, что в случае масштабной катастрофы как телефонные линии и подземные кабели, радиотрансляция по проводам, так и сотовые операторы и даже Интернет могут быть «заблокированы» форс-мажорными обстоятельствами, либо намерено (в случае масштабных военных действий). В такой ситуации очень важно иметь внешнюю (хотя бы одностороннюю – в качестве потребителя информации) связь с миром.
Благодаря бесперебойному источнику питания и некоторыми дополнительными доработками можно чувствовать себя более безопасно, обеспечив себя, относительно беспечных соседей, средствами связи (получения информации по телевидению, из радиоэфира), электроэнергией для зарядки фонарей, освещения и даже приготовления пищи.
Источник бесперебойного питания (далее – ИБП), это не просто «железо» компьютерной периферии, но и многофункциональное устройство которое можно с успехом применить для обеспечения работы другой электронной специализированной дорогостоящей техники. ИБП обеспечит автономную работу с выходной мощностью до 1000 Вт в течении нескольких десятков минут за счет внутреннего (резервного) аккумулятора, что может сохранить не только оборудование, но и жизнь саму в случае техногенной или мировой катастрофы. Из модельного ряда линейно-интерактивных источников бесперебойного питания можно выделить серию Warrior фирмы Powercom; источники этой серии отличаются неплохими техническими характеристиками при относительно небольшой стоимости (до 3000 руб).
На рис. 3.1 представлен внешний вид ИБП WAR-1000А
Рис. 3.1. Внешний вид ИБП WAR-1000А
Приобрести ИБП сегодня можно в любом магазине компьютерных товаров.
Этот ИБП обладает поистине завидными параметрами при относительно низкой цене: выходная мощность 500 Вт обеспечивается при колебании входного напряжения220 В в диапазоне ±25 %. Обеспечивается автоматическое определение частоты переменного тока (сети) на входе, что позволяет использовать ИБП в сетях с частотой 60 Гц (некоторые страны за границей РФ). Отклонение по частоте допускается ±20 %. Устройство автоматически повышает выходное напряжение на 15 % при уменьшении входного сетевого напряжения в диапазоне 9…25 %. При несанкционированном повышении выходного напряжения ИБП автоматически реагирует: уменьшает выходное напряжение. Таким образом, ИБП работает как полноценный стабилизатор напряжения. Это его второстепенное, хотя и не менее важное предназначение удобно там, где сеть 220 В не стабильна, к примеру, в сельской местности, где ИБП может защитить даже от грозовых разрядов (в части колебаний напряжения в сети из-за грозы). Почему это происходит?
ИБП изначально создавался как быстрореагирующее устройство на колебания и пропадания входного напряжения, и предназначался для возможности продолжения работы на ПК при внезапном отключении сетевого напряжения. В этом случае ИБП полностью себя оправдывает: позволяет сохранить документы (иногда особо важные). Время срабатывания (переключения) в автономный режим всего 4 мс (включая время обнаружения пропадания входного напряжения).
На рис. 3.2. представлен вид ИБП со стороны задней стенки – в месте подсоединения кабелей – сетевого и двух нагрузочных.
Рис. 3.2. Вид ИБП со стороны задней стенки – в месте подсоединения кабелей: сетевого и 2-х нагрузочных
Нижнее (по рис. 3.2) гнездо предназначено для подключения сетевого кабеля 220 В. Два гнезда справа – идентичные – для подключения устройств нагрузки с максимальной мощностью до 1000 Вт.
Модели WAP-400A, – 500A, – 600A, – 1000A, – 100AP имеют соответственно разную выходную мощность. Буквы АР в конце обозначения ИБП WAP-1000AP указывают на то, что в этой модели доступно подключение к порту USB 2.0, а также с помощью разъемов RJ11/RJ45 осуществляется защита компьютерного оборудования от телефонной линии и сети Интернет (при несанкционированных бросках напряжения от телефонной сети).
Интерфейс USB создает возможность реагировать на изменения сетевого напряжения еще быстрее, а значит, более эффективно защищать ПК и его периферию. Кроме того, ИБП является очень эффективным сетевым фильтром, благодаря своим преобразователям напряжения, он отсекает сетевые помехи на по низкой (помехи от включения мощных потребителей – электрочайников, утюгов, тепловентиляторов), так и по высокой (импульсные помехи других источников питания) частоте.
Для удобства пользования системой с ИБП рекомендую с других концов на обоих кабелях (UPS outs) поддержки нагрузки установить «евророзетки» – для подключения различных унифицированных потребителей (чтобы не «перекраивать» провода).
Защита ИБП
Кроме плавкого предохранителя (замена через переднюю панель), защищающего источник от перепадов входного напряжения, имеется встроенная автоматическая электронная защита. ИБП автоматически отключится при превышении максимальной мощности по выходу на 105 % в течении 60 сек и в течении 3 сек – при превышении мощности на 130 %. Выход ИБП также защищен от короткого замыкания (что очень важно).
3.1.1. Все об источниках бесперебойного питания
Внутренности ИБП
Электрический источник бесперебойного питания (ИБП) представляет собой двойной преобразователь. Во-первых, преобразователь переменного тока в постоянный – для зарядки внутреннего резервного герметичного необслуживаемого аккумулятора (далее – АКБ) типа FP-1250 с энергоемкостью 5 А/ч и мощностью 60 Вт (номинальное напряжение АКБ – 12 В). Эта свинцово – кислотная батарея заряжается до 90 % емкости в течение 6 часов. Электроника ИБП имеет встроенную защиту: чтобы защитить АКБ от глубокого разряда (что чревато заметным уменьшением емкости) устройство отключится при критически низком напряжении АКБ.
Во-вторых, при отключении сети 220 В, внутренняя схема питается от АКБ, включается обратный модулятор преобразователь, который обеспечивает преобразование постоянного напряжения 12 В (напряжение АКБ) в 220 В с возможным отклонением ±5 %. Форма выходного сигнала – прямоугольный импульс с соответствующим действующим значением напряжения.
На рис. 3.3. представлен ИБП со снятой крышкой корпуса.
Рис. 3.3. ИБП со снятой крышкой корпуса
Если ИБП долго не используется по назначению, рекомендую его отключать для сохранения емкости батарей.
3.1.2. Полезные рекомендации по доработке ИБП
На моей практике данный ИБП тестировался на длительность обеспечения резервной энергией. При отключении осветительной сети 220 В автономная работа при активной нагрузке 600 Вт (в качестве который был плазменный телевизор, профессиональный трансивер (радиостанция КВ) Icon IC-718 в режиме «прием», радиотелефон, и энергосберегающая осветительная лампа 200 Вт) продолжается в течение 31 минуты. К слову, этого времени вполне достаточно, чтобы при необходимости получить свежую оперативную информацию из эфира и организовать бесперебойное обеспечение электроэнергией с помощью бензинового (дизельного) генератора – как источника автономного энергообеспечения (о нем ниже).
Однако, время автономной работы ИБП прямо зависит от емкости резервной АКБ. Если установить совместно со штатной – параллельно 10 аналогичных АКБ FP-1250, время автономной работы устройства возрастет пропорционально его повысившейся (в 10 раз) энергоемкости. Энергоемкость сравнимая с емкостью автомобильной АКБ (55 А/ч против 50 А/ч описанной разработки) позволит снабжать нагрузку электроэнергией почти в 10 раз больше по времени. При этом время полного заряда совмещенной батарей, состоящей из 10 аналогичных АКБ также возрастет в разы. К сожалению, в этой части нельзя сказать, что выходная мощность увеличится; этого не произойдет, поскольку электронный преобразователь напряжения АКБ в сетевое – остается прежним. Хранить объединенную батарею можно в специальном «аварийном» чемодане (см. рис. 3.4); с такими ходят врачи скорой помощи – на вызовы.
Рис. 3.4. «Аварийный» чемодан с 10-ю параллельно соединенными АКБ FP-1250
В параллельном соединении для данной разработки может быть и больше батарей, по сути, их количество ничем не ограничивается. Соединения между выводами (клеммами) АКБ нужно проводить многожильным (желательно медным) электрическим проводом в качественной изоляции сечением жилы не менее 2,5 мм. Длина проводников должна стремиться к минимуму. Все это необходимо для уменьшения потерь энергии в проводах от батареи АКБ к преобразователю ИБП. При подключении максимальной по мощности нагрузки эти потери могут быть существенными, что окажет влияние на всю отдаваемую в нагрузку полезную мощность.
Таким же образом, для более продолжительного автономного энергообеспечения в случае аварии, можно использовать любую другую аккумуляторную батарею, включая автомобильную, к примеру, «6СТ-55» или даже танковую «6СТ-190».
Поэтому внутри корпуса ИБП рекомендованным методом подключают дополнительные проводники и выводят их наружу (корпуса ИБП) – для подключения дополнительных АКБ. Во время нормальной работы и присутствии сетевого напряжения 220 В, ИБП работает как зарядное устройство для всех подключенных АКБ.
Автомобильная АКБ для эффективной работы должна быть «свежей»; с плотностью электролита не менее 1,26…1.28.
Таким образом, доработка промышленного ИБП в сельской местности сводится к замене «штатной» АКБ на другую, с большей энергоемкостью; после этого блоком можно пользоваться несколько часов до восстановления энергоснабжения; как это сделано в авторском варианте. Для незначительной нагрузки (до 2 кВт) в полевых условиях (удаленно расположенном экодоме, энергосистема которого организована с помощью ветрогенераторов и солнечных батарей) ИБП способен обеспечить жизнедеятельность к «кризисные» периоды безветрия или малой солнечной активности.
3.1.3. Включение и управление ИБП
Управлять ИБП несложно. Для включения ИБП нажмите кнопку «вкл/выкл» на передней панели устройства и удерживайте ее в течении 2 сек., до окончания звучания сигнала. Для отключения звука в автономном режиме работы от батарей коротко нажмите ту же кнопку (менее 2 сек). Для полного отключения ИБП удерживайте нажатой кнопку более 5 сек.
Подключение кабелей ИБП
Подключение кабелей выходного напряжения производится после подключения сетевого кабеля ИБП в сеть 220 В и его включения (как было рассмотрено выше).
Для экономии ресурса аккумулятора при нормальном напряжении в осветительной сети 220 В и отключенной в течении 4 мин нагрузки на выходе, ИБП автоматически перейдет в режим «Green Mode» – функция отключения при отсутствии подключенной нагрузки. Это режим сбережения батарей можно отключить принудительно, удерживая кнопку «вкл/выкл» более 5 сек до появления звуковых сигналов: длинные сигнал, пауза 2 сек, затем два коротких сигнала.
Расшифровка сигналов индикаторов ИБП
В ИБП аналогичных рассмотренному, присутствует звуковой и световой (светодиодный индикатор). Расшифровываются их «показания» так:
Зеленый свет светового индикатора и отсутствие звуков свидетельствует о нормальном режиме работы ИБП, задействованы системы фильтрации помех, защиты от перегрузок, работает автоматический регулятор напряжения (стабилизатор выходного напряжения).
Желтый цвет свечения – совместно со звуковой сигнализацией (звучит одновременно со вспыхиванием светодиода – см. далее) – автономная работа от АКБ, отсутствие входного напряжения 220 В.
Чем чаще мигание и звуковые сигналы, тем меньше остаточная энергоемкость внутренней АКБ, к примеру, 1 раз в 5 сек (требуется подзарядка АКБ, устройство вскоре отключится от обеспечения нагрузки в автономном режиме). То же самое (частое мигание) свидетельствует о перегрузке по выходу (подключены потребители, рассчитанные на мощность выше, чем может дать ИБП).
Если световой индикатор мигает каждые 4 сек, или не горит вовсе – это аварийное состояние, показывающее, что ИБП не может нормально функционировать, выключен, либо неисправен.
ИБП также имеет встроенную звуковую сигнализацию: так при пропадании сетевого напряжения (осветительной сети 220 В) звуковой излучатель ИБП издает прерывистые звуки (тон с частотой 1 кГц), пауза между сигналами 1…15 с – в зависимости от разрядки встроенного аккумулятора.
Дополнительные возможности для бесперебойного энергообеспечения
Для дополнительного энергообеспечения при аварии энергосетей, с учетом ограниченности времени работы от рассмотренного ИБП, разумно применять портативные бензогенераторы (дизель-генеарторы), к примеру, Hammer GNR-800A, имеющий бесщеточный однофазный электрогенератор, с выходным переменным напряжением 220 В 50 Гц (выходная мощность 800 Вт) и постоянным модифицированным напряжением 12 В (полезный ток 3 А, мощность 36 Вт).
На рис. 3.5 представлен внешний вид бензогенератора Hammer GNR-800A.
Рис. 3.5. Бензогенератор Hammer GNR-800A
Генератор имеет расход 0,33 л бензина А-92 (смешанного с маслом в пропорции 50:1) в час, при емкости бензобака 4,5 л. Производителем предусмотрена защита от тепловой перегрузки, срабатывающая по истечении 6 часов непрерывной работы. На корпусе имеется вольтметр, показывающий колебания выходного напряжения. Оно достаточно стабильно, тем не менее, работа данного бензогенератора в связке с рассмотренным выше ИБП для достижения бесперебойного энергообеспечения дает на выходе стабильное напряжение. Таким образом, есть два пути применения бензогенератора совместно с ИБП:
1. ИБП подключается к выходу бензогенератора и выдает в нагрузку стабилизированное и отфильтрованное напряжение 220 В. Время работы такой автономной установки 6 часов (ограничение бесперебойной работы бензогенератора) плюс ресурс внутренних АКБ ИБП.
2. ИБП и бензогенератор работают (обеспечивают автономное питание) попеременно. ИБП работает от своих (и дополнительных) АКБ на нагрузку, в то же время бензогенератор заряжает мощные АКБ (постоянным напряжением 12 В, соединительный кабель от разъема 12 В с зажимами типа «крокодил» на концах предусмотрен в комплекте), которые потом подключаются в качестве резервных к внутреннему (штатному АКБ) ИБП.
Оба способа бесперебойного обеспечения электропитания реально проверены. Звуковое давление (громкость) работы Hammer GNR-800A не превышает 30 дБ, что вполне допустимо на лоджии городской квартиры (чтобы не дышать выхлопными газами). Остается позаботиться только о запасе бензина и периодически наполнять бак бензогенератора, следить за перестановкой АКБ (если выбран второй вариант взаимодействия источников бесперебойного питания). В таком режиме можно жить и работать не только «при свечах» длительное время. А с учетом развитой территории покрытия сотовых операторов, при условии их нормальной работы, обеспечив энергопитание своей аппаратуре, включая и ПК, применив модем, можно оперативно получать информацию с помощью Интернет-технологий. Таким образом, обеспечена связь с внешним миром.
3.1.4. Вариант практического решения для связи с внешним миром
Локальные аварии ограничены по времени, а с помощью рассмотренных способов их отрицательное воздействие для своей семьи можно минимизировать. Но в случае масштабных катастроф, нужен альтернативный источник не только напряжения, но и связи. Таким источником (для приема и передачи информации по радиоэфиру) может служить радиостанция на ультракоротких и коротких волнах, к примеру, профессиональный трансивер IC-718, представленный на рис. 3.6.
Рис. 3.6. Трансивер IC-718
Как было отмечено выше, при блокировке сотовых операторов, телевидения и массового радиовещания, с помощью таких радиостанций на коротких волнах можно общаться на очень дальние расстояния (десятки тысяч км).
Дальность связи завит от настройки трансивера, в том числе от хорошо согласованного антенного хозяйства, местоположения антенны и самого корреспондента (в городе помех больше, в том числе из-за плотной застройки, чем на ровной местности, пустыре), прохождения радиоволн в эфире (метеоусловий).
Эффективность общения зависит также и от квалификации оператора, знания международных языков и правил радиолюбительского обмена.
История знает много фактов, когда с помощью подобных устройств радиолюбители в период «железного занавеса» могли получать (и получали) оперативную информацию от зарубежных коллег. В критической «аварийной» ситуации рассмотренный альтернативный способ связи и получения оперативной информации не помешает, а возможно, и сохранит жизни людей.
3.2. Альтернативное «запасное» энергопитание в доме
Портативные бензогенераторы также принято называть бензоэлектростанцией.
Бензо-электростанции предназначены для автономного энергообеспечения – в походе, на даче, в гараже и мастерской. Возможно применение электростанций/генераторов ремонтными службами, небольшими автомастерскими и другими пользователями, которым необходимо простое и удобное решение для независимого энергоснабжения или в качестве аварийного источника питания.
Основная разница между бензо– и дизель электростанцией (генератором) в назначении, в составе топлива и его особенностях.
К примеру, бензоэлектростанция как правило очень компактна, имеет вес до 30 кг и относительно легко перемещается даже одним человеком, поэтому всегда есть возможность убрать ее на место постоянного хранения. Дизель-генератор – устройство стационарного использования имеет дизельный двигатель в качестве основного. Он дает большую электрическую мощность, некоторые модели снабжены системой автозапуска при пропадании контролируемого напряжения, и перемещать его (без специального дополнительного оборудования) затруднительно. Если на улице (в холодное время года) оставлять в нерабочем состоянии дизель-электростанцию, то важно позаботиться о том, чтобы дизельное топливо (солярка) была залита «зимнего», незамерзающего типа.
Есть немало мест необъятной России, где достать любым способом дизельное топливо намного проще, чем бензин. Такие места, как правило, удалены от автомобильных и железных дорог, находятся в Сибири, за Уралом, на Дальнем Востоке, на Севере страны, в степях Казахстана, да мало ли еще где… Здесь можно купить солярку у любого тракториста – таковы реалии времени, а за бензином придется еще куда-то проехать.
Тем не менее, компактная бензоэлектростанция с запасом бензина, умещающимся в 10-литровую канистру, спасет вас и ваших близких в экстремальной ситуации (пока не подоспеет помощь), поскольку способна работать несколько часов без перерыва, давая на выходе единицы килоВатт полезной мощности, вполне достаточной впрочем для локального освещения, небольшого нагревательного прибора или экстренной установке связи с внешнем миром. Я всегда транспортирую бензоэлектростанцию в автомобиле (см. рис. 3.7) при длительных поездках особенно в незнакомой местности, благо позволяет место в кузове.
Рис. 3.7. В микроавтобусе удобно транспортировать компактную бензоэлектростанцию
Бензоэлектростанция Hammer GNR-800A (рис. 3.5) не раз выручала меня и моих товарищей. С ее помощью можно даже зарядить автомобильный аккумулятор и отремонтировать автомобиль с серьезной поломкой требующей вниманий на несколько часов.
Дизельэлектростанции также широко распространены в качестве альтернативного источника энергии (относительно проводной осветительной сети 220 В), успешно работают в быту – в коттеджах и прочих загородных домах, обеспечивая их энергоснабжение. О них мы еще поговорим подробнее ниже.
Небольшие бензоэлектростанции, как правило, дают относительно небольшую мощность – до 3–5 кВт, поэтому их применение – локально.
Существуют модифицированные бензогенераторы, которые специально дорабатываются для того, чтобы для их функционирования можно было использовать газ. Разумеется, газ не магистральный, поскольку одно лишь подключение к магистральному газопроводу обойдется в разы дороже самого генератора. Такие бензо-газоэлектростанции могут быть либо полностью переделаны для работы исключительно на сжиженном газе, либо превращаются в гибриды, которые используют как газ, так и бензин.
Подобные установки довольно удобны для использования в качестве редко перевозимых источников электроэнергии, поскольку с их помощью можно использовать более дешевый газ, а если он отсутствует, доступный практически везде бензин.
Хотя, учитывая постепенный рост стоимости газа, выигрыш в стоимости в сравнении с привычными дизельными генераторами вскоре будет сведен к минимуму, и, вполне возможно, даже не будет оправдывать стоимости доводочных работ.
Рассмотрим подробнее «плюсы» и «минусы» портативных бензоэлектростанций.
3.2.1. Переносные (возимые) электростанции
Собственный, независимый источник электроэнергии – это не только желательное дополнение к оборудованию частного дома или солидного предприятия. В современной России это еще и необходимость, а также важная гарантия от возникновения ненужных финансовых и производственных проблем. К сожалению, даже в 15-м году ХХI века нет 100 % гарантии бесперебойного обеспечения электроэнергии в любой точке территории России.
Вместе с тем, для некоторых видов человеческой деятельности, таких, к примеру, как добыча полезных ископаемых или проведение аварийно-спасательных работ, автономный источник питания жизненно архинеобходим.
Отличительными особенностями современных электростанций являются экономичность, компактные размеры, различные конструктивные решения шумоподавления, наличие интеллектуальных устройств мониторинга и управления процессом выработки электроэнергии, переключения нагрузки, синхронизации генераторов с сетью и между собой.
Cуществует множество терминов для обозначения одного и того же оборудования, которое понимается под термином электростанция; вот этот несложный перечень:
• портативная электростанция;
• переносная электростанция;
• бензиновая электростанция;
• дизельная электростанция;
• газовая электростанция;
• бензогенератор;
• дизельгенератор;
• стационарная, промышленная, передвижная и контейнерная электростанция;
• генераторная установка.
Все они объединяются общим принципом работы – преобразованием тепловой энергии топлива в электрическую. КПД таких электростанций невысок: 25…30 %.
Внимание, важно!
Кроме того, на выходе устройства мы получаем скорее скачкообразно меняющуюся амплитуду тока, енжели стабильную синусоиду, как, к примеру, в достаточно всем знакомой осветительной сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Бензоэлектростанция тоже дает частоту тока с незначительными колебаниями в пределах 45…60 Гц (на выходном гнезде для подключения потребителей 220 В), однако прямое подключение (без стабилизирующего устройства) высокочувствительной к колебаниям напряжения бытовой радио– и электроаппаратуры (телевизора, музыкального центра и других устройств) может повредить эти устройства. Поэтому к простым и бюджетным (не имеющим в своем составе встроенного стабилизатора) бензоэлектростанциям рекомендуется подключать дополнительный стабилизатор напряжения.
На внешней панели бензоэлектростанции находится стрелочный вольтметр, показывающий колебания выходного напряжения; даже по его показаниям очевидна мысль о стабилизаторе.
К слову, заряжать аккумуляторы, «запитывать» любую активную нагрузку (от выхода 220 В бензоэлектростанции) в виде ламп накаливания и нагревательных элементов можно напрямую – без стабилизатора напряжения.
Все бензо– и дизельные электростанции можно разделить:
• по назначению – бытовые, профессиональные (последние до 15 кВА);
• по способу применения – резервные, основные;
• по виду топлива – бензин, дизельное топливо, газ (сжиженный или магистральный);
• по исполнению – открытые, в шумопоглощающем корпусе, в контейнере, в кунге;
• по виду пуска – ручной запуск (для малогабаритных), электростартерный или автоматический;
• по фирме – производителю.
Основными и самыми популярными являются бензиновые и дизельные электростанции.
Бензиновая электростанция или бензогенератор
В качестве первичного двигателя используется карбюраторный двигатель внутреннего сгорания (далее – ДВС) с внешним смесеобразованием и искровым зажиганием. Часть энергии, которая выделяется при сгорании топлива, в ДВС преобразуется в механическую работу, а оставшаяся часть в теплоту. Механическая работа на валу двигателя используется для выработки электроэнергии генератором электрического тока.
Топливо для бензогенератора – высокооктановые сорта бензина (А92, А95).
Применение антидетонационных присадок, смесей бензина со спиртами и пр. возможно только по согласованию с производителем. Конкретный состав и другие характеристики топлива, используемого для работы электростанции, определяет производитель двигателя.
Бензиновый генератор – это источник электроэнергии относительно небольшой мощности. Она подойдет в том случае, если планируется осуществлять резервное, сезонное или аварийное энергообеспечение объекта.
Внимание, важно!
Подобные агрегаты обычно имеют меньший ресурс (3500…5000 моточасов в реалии, хотя эти данные еще пару лет назад производители перестали указывать в паспортных данных) и мощность по сравнению с дизельгенераторами, однако более удобны в эксплуатации за счет меньшего веса, габаритов и уровня шума при работе. Варианты использования и исполнения бензиновых электростанций: в качестве резервного источника электроснабжения малой мощности в стационарном исполнении, в качестве единственно возможного источника при проведении аварийно-спасательных и ремонтных работ, работ, выполняемых в полевых условиях и на удаленных объектах, для обеспечения электроэнергией различного рода передвижных объектов в носимом или мобильном исполнении.
Поэтому бензиновая электростанция идеальный выбор для собственников малых предприятий (бензоколонка, магазин, коммерческая палатка, автовладельцы, владельцы личного подсобного хозяйства – ЛПХ), владельцев загородных домов, туристов, строительных бригад, телекомпаний и других желающих иметь автономный источник энергоснабжения небольшой мощности. Компактная и надежная, экономичная и малошумная автономная бензоэлектростанция возьмет на себя решение проблем с энергообеспечением.
Основные средние характеристики бензоэлектроагрегата
Основные средние характеристики бензоэлектроагрегата:
Удельный расход топлива, кг/кВт/ч – 0,3…0,45
Удельный расход масла, г/кВт/ч – 0,4…0,45
КПД, % – 0,18…0,24
Диапазон мощности бензоэлектроагрегатов кВт – 0,5…15,00
Допустимое напряжение, В – 240/400
Диапазон рабочих режимов, % от ном. Мощности – 15…100
Требуемое давление газа, кг/см – 0,02…15
Ресурс до текущего ремонта (не менее), тыс. ч. – 2,5–4,0
Ресурс до капитального ремонта (не менее), тыс. ч. – 6,0…8,0
Затраты на ремонт, % от стоимости –5…20
Вредные выбросы (СО), % – 2,55
Уровень шума на расстоянии 1 м (не более), дБ 80.
Сравним эти параметры с конкретной бензоэлектростанцией Hammer GNR 800A, в течении двух лет активно эксплуатируемой автором.
Вот эти технические характеристики
бензоэлектростанции GNR 800 A:
• Устойчивый выход напряжения
• Пониженный уровень шума
• Компактный дизайн
• Возможность зарядки 12В аккумуляторов Максимальная выходная мощность 0,8 кВА
• Номинальная выходная мощность 0,75 кВА
• Характеристики переменного тока 50Гц – 230В
• Характеристики постоянного тока (отдельный выходной разъем) 12В – 3А
• Тип генератора:бесщеточный, однофазный
• Тип двигателя 2-х тактный, одноцилиндровый, с воздушным охлаждением
• Рабочий объем цилиндра 63 см
• Степень сжатия 8,5/1
• Топливо: автомобильный бензин АИ-92 в смеси с 2-х тактным маслом (смесь в пропорции частей масло-бензин 1/50)
• Емкость топливного бака 4,5 л
• Номинальная продолжительность работы в непрерывном режиме 6 ч.
• Пусковая система: стартер с отдачей (по тому же принципу, что и бензопила и «бюджетный» лодочный мотор)
• Масса нетто/брутто 18/19 кг
• Габаритные размеры 385320330 мм
Основные достоинства бензиновых электростанций
Основные достоинства бензиновых электростанций:
• относительно низкая стоимость оборудования по сравнению с дизельными и газовыми электростанциями;
• компактность и хороший показатель соотношения массы оборудования к величине вырабатываемой энергии;
• легкий пуск в условиях низких температур;
• невысокий уровень шума электростанции;
• простота эксплуатации.
3.2.2. Как выбрать генератор (электростанцию)
Рассмотрим генераторные устройства с ограниченной выходной мощность до 15кВА и обычными (бензиновыми или дизельными) моторами.
Основой любой мини-электростанции (или генераторной установки) является двигатель-генераторный агрегат, состоящий из дизельного или бензинового двигателя и электрического генератора.
Двигатель и генератор напрямую соединены между собой, и укреплены через амортизаторы на стальном основании. Двигатель оснащен системами (запуска, стабилизации частоты вращения, топливной, смазки, охлаждения, подачи воздуха и выхлопа), обеспечивающими надежную работу электростанции. Запуск двигателя – ручной или с помощью электростартера или автозапуск, работающего от стартерной 12 В аккумуляторной батареи.
В двигатель-генераторном агрегате используются синхронные или асинхронные самовозбуждаемые бесщеточные генераторы.
Электростанция также может иметь панель управления и устройства автоматики (или блок автоматики), с помощью которых осуществляется управление станцией, контроль за ее состоянием, и защита от аварийных ситуаций.
Максимально упрощенный принцип действия мини-электростанции состоит в следующем: мотор «преобразует» топливо во вращение своего вала, а генератор с ротором, связанным с валом двигателя, по закону Фарадея преобразует обороты в переменный электрический ток.
На самом деле не все так просто, и есть ряд особенностей. Зачастую происходят странные, на первый взгляд, ситуации, когда, например, при подключении обыкновенного «погружного» насоса типа «Малыш» с заявленной потребляемой мощностью 400 Вт или НБЦ-0,55 (с мощностью всего 550 Вт) к мини-электростанции 2,0 кВА, насос отказывается работать. Ниже краткие рекомендации, которые помогут правильно ориентироваться при выборе станции.
Требуемая мощность электростанции
Для решения этой проблемы сначала необходимо определить приборы, которые планируется подключить, в основном это – активные нагрузки.
Активные нагрузки
Самые простые, вся потребляемая энергия преобразуется в тепло (освещение, электроплиты, электронагреватели и другие). В этом случае расчет прост: для их питания достаточно агрегата с мощностью, равной суммарной мощности нагрузки.
Реактивные нагрузки
Все остальные нагрузки, включая телевизоры и электродвигатели. Они, в свою очередь, подразделяются на индуктивные (катушка, дрель, пила, насос, компрессор, холодильник, электродвигатель, принтер) и емкостные (блок питания с балластным конденсатором на входе).
У реактивных потребителей часть энергии расходуется на образование электромагнитных полей. Показателем меры этой части расходуемой энергии является так называемый cos. Мощность, деленная на cos, даст «реальное» потребление мощности.
Внимание, пример
Пример: если на дрели написано 500 Вт и cos=0,6, это означает, что на самом деле инструмент будет потреблять от генератора 500:0,6=833 Вт.
Надо иметь в виду также следующее: каждая электростанция имеет собственный cos, который обязательно нужно учитывать. Например, если он равен 0,8, то для работы вышеназванной дрели от электростанции потребуется 833 Вт/0,8 = 1041 ВА.
Именно по этой причине грамотное обозначение выдаваемой электростанцией мощности ВА (вольт-амперы), а не Вт (ватты).
Высокие пусковые токи
Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. Стартовая перегрузка по времени не превышает долей секунды, поэтому главное – чтобы электростанция смогла ее выдержать, не отключаясь (автоматом защиты) и, тем более, не выходя из строя.
Обязательно необходимо знать, какие стартовые перегрузки способен выдержать тот или иной агрегат. Из-за высоких пусковых токов самыми бесполезными для рачительного хозяина приборами являются те, у которых отсутствует холостой ход.
Работа сварочного аппарата с точки зрения мини-электростанции, выглядит как банальное короткое замыкание. Поэтому для их энергоснабжения рекомендуется использовать специальные генераторные установки, либо использовать «посредника» – сварочный трансформатор. У «погружного» насоса потребление в момент пуска может подскочить в 7–9 раз; поэтому маломощная бензоэлектростанция в данном случае почти бесполезна.
Основные торговые марки
Основные торговые марки мини-электростанций иностранного производства, представленные на российском рынке: Briggs&Stratton (США), Energo (Япония), Geko (Германия), Eisemann (Германия), Generac (Англия), Honda (Япония), Daishin (Япония), Endress (Германия), L'Europea (Италия), Mitsubishi (Япония), SDMO (Франция), Sparky (Болгария), Wilson (Англия), Worms (Франция), Yamaha (Япония), Yanmar (Япония) и др. При этом у некоторых производителей (к примеру, у Yamaha) агрегаты на 100 % состоят из комплектующих собственного производства, у других «своим» является только блок электрогенератора (в частности, у Energo) или двигатель (к примеру, у Honda).
Остальные фирмы собирают мини-электростанции из моторов и генераторов стороннего производства. Все это также отражается на качестве продукции.
Класс агрегата, как правило, определяется качеством и культурой сборки, а также наличием у производителя инновационных технологий. Замечание: у большинства фирм, выпускающих мини-электростанции на основе своих комплектующих, продукция максимально сбалансирована.
Отечественных производителей агрегатов, к сожалению, немного (если говорить о диапазоне сравнительно небольших мощностей). Наиболее известны московская фирма «АМП Комплект», собирающая мини-электростанции из импортных двигателей и генераторов, и курское предприятие «Электроагрегат» – его продукция на 100 % отечественная. Но это единицы примеров; в основном (сегодня) в специализированных магазинах вам предложат аппараты китайского производства.
Двигатель
Он справедливо считается главным и основным узлом установки. Именно его ресурс определяет срок жизни мини-электростанции: среднее время наработки на отказ у блока электрогенератора всегда в несколько раз выше, чем у мотора.
Профессиональные и непрофессиональные (бытовые) агрегаты
Класс электростанции определяется используемым двигателем, а точнее, его моторесурсом. В частности, у высококачественного профессионального бензинового мотора время непрерывной работы до первого вероятного отказа исчисляется в среднем 4000–7000 часов, тогда как у упрощенного дешевого «любительского» двигателя – всего лишь несколькими или даже одной тысячей.
Дизельные двигатели, как правило обладают ресурсом значительно выше чем бензиновые, их потребление топлива экономичнее, да и само дизельное топливо дешевле бензина и допускает менее жесткие условия по хранению, однако электростанция собранная на базе дизельного двигателя в 1,5–2 раза дороже аналогичной по мощности, но собранной на базе бензинового двигателя.
Поэтому выбор в пльзу электростанции собранной на базе дизельного двигателя рационально делать в случае:
• использование электростанции в качестве основного источника электропитания (по крайней мере, в случаях длительного ее использования);
• использование однородного вида топлива (наличие агрегатов работающих на дизельном топливе);
• электрических мощностях выше 10–12 кВА, на которых электростанции с бензиновыми двигателями практически не применяются.
Отличить современный бытовой двигатель от профессионального по внешним признакам не всегда просто. Если раньше на любительских мини-электростанциях широко применялись моторы с боковым расположением клапанов, то теперь сплошь и рядом – верхнеклапанные, производительностью примерно на 30 % выше.
Кроме того, в процессе совершенствования технологий, двигатели, считающиеся в данное время профессиональными, производитель через несколько лет переводит в категорию бытовых.
Внимание, важно!
Критерием принадлежности агрегата выступает наличие у него или, по крайней мере, возможность комплектации топливным баком большой емкости. Тем самым производитель изначально предусматривает длительную непрерывную эксплуатацию генераторной установки.
Другой атрибут надежности – частота замены масла. У профессиональных моторов этот показатель не ниже 100 часов непрерывной работы.
О многом способны поведать и «внутренности» двигателя. К примеру, если у него стенки цилиндра не чугунные, а алюминиевые, то перед вами наверняка любительский мотор (см. рис. 3.8).
Рис. 3.8. Непрофессиональная бензоэлектростанция Hammer GNR 800A со стороны мотора
Кроме того, обратите внимание на материал, из которого изготовлены фильтры (воздушный, топливный, масляный). У бытовых моделей, как правило, используется бумага, поэтому фильтры требуют периодической замены (периодичность раз в 2 месяца при активной эксплуатации, или через каждые 150 моточасов).
Иногда производители устанавливают на профессиональной и аналогичной ей по мощности бытовой мини-электростанции один и тот же мотор. Если это не маркетинговый ход, то такие агрегаты отличаются внешне: например, любительский может быть оборудован «урезанной» рамой, служащей в основном для переноски.
Двигатели с алюминиевым блоком цилиндра и боковым расположением клапанов характеризуются невысокой стоимостью, но и ресурс их невелик – порядка 1 500 часов. Профессиональные двигатели с чугунными гильзами цилиндров, верхним расположением клапанов и подачей масла к деталям под давлением (их ресурс приближается к ресурсу дизельных двигателей – 3000 часов, они характеризуются низким расходом топлива и пониженным уровнем шума).
Расположение клапанов можно определить по свече зажигания (см. рис. 3.9).
Рис. 3.9. Свеча зажигания на двигателе с боковым расположение клапанов
Читать бесплатно другие книги:
