Наиболее популярный способ резервного или автономного энергоснабжения при отсутствии или отключении обычной электросети - использование мини-электростанций, все другие методы менее эффективны. Основной параметр при выборе станции - требуемая электрическая мощность. Есть и ряд иных, основные из которых - используемое топливо, мобильность, ресурс, качество получаемой энергии, подключаемое оборудование. Часто эти параметры взаимосвязаны, но не всегда.
При выборе мини-электростанций заострите внимания на дополнительные функции, так как за небольшую дополнительную плату можно приобрести значительный набор дополнительных функций такие как: сварочный аппарат, стабилизатор напряжения и так далее.
Все мини-электростанции, независимо от размеров, имеют ряд одинаковых узлов: двигатель, альтернатор, панель управления с силовыми выходами, устройствами защиты и контрольными приборами. Конечно, все эти устройства могут незначительно или сильно отличаться друг от друга, но в одинаковых мощностных категориях их элементы обычно сходны.Мощностьу всех электростанций упоминается несколько значений мощности. Как минимум два: номинальная, то есть та, на которой станция может работать продолжительно, и максимальная, допускаемая на незначительное время. Мощность обычно указывается в кило-ваттах (кВт), реже в киловольт-амперах (кВА), но это имеет значение в основном для трёхфазных потребителей и станций. Подсчитать минимальное значение требуемой мощности довольно просто: выяснить, какой инструмент или оборудование планируется подключить одновременно, и сложить эти значения. Если оборудование снабжено моторами - следует учесть, что пусковые токи и требуемая мощность может быть в несколько раз больше: для электродвигателей - в два-три раза, для холодильников и водяных насосов - до восьми-десяти раз. Для некоторых видов трёхфазного оборудования следует ещё учесть коэффициент мощности (так называемый косинус "фи"). Методики подсчёта доступны (часто попадаются и в инструкциях на станции), разобраться в них довольно просто. Ещё одно значение мощности, часто упоминаемое в характеристиках станции, - мощность двигателя. Этот параметр прямого отношения к мощности станции не имеет: измеряется он обычно в "лошадиных силах", а не в киловаттах, зависит от частоты вращения вала двигателя, к тому же часто указывается "максимальная мощность" на неких "максимальных оборотах", на которых никакая техника не работает. Про КПД электростанций тоже забывать не стоит, то есть мощность мотора - параметр, который в случае с генераторами нужен скорее "для справки". Примерная мощность станции (в кВт) может быть на 30-50 % ниже, чем указываемая мощность двигателя (в л. с.). Это вполне нормально.
Для работы мини-электростанций применяются двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине, дизельном топливе либо газе. У каждого варианта есть преимущества и недостатки и своя область применения. Бензиновые двухтактные моторы применяются только в быту, редко на самых лёгких станциях электрической мощностью порядка 1 кВт. Они легки, недороги, но требуют добавления в топливо масла, экологически "грязны" и обладают небольшим ресурсом. В мощностном диапазоне 1 - 10 кВт наибольшее распространение получили четырёхтактные бензиновые двигатели, практически такие же, как и на многих других видах моторной техники (отличия у "генераторных" моторов есть, но они невелики). Большинство предлагаемых на рынке станций "укладываются" в диапазон 1 - 6 кВт. Этого достаточно для большинства видов инструмента и техники как в быту, так и для профессиональной работы. Двигатели у таких станций обычно одноцилиндровые, воздушного охлаждения, со смазкой разбрызгиванием. При мощности свыше 6 кВт конструкция двигателя может усложняться в первую очередь за счёт увеличения количества цилиндров и усложнения системы смазки (под давлением, с воздушным фильтром и радиатором охлаждения масла). Ещё более усложнять систему, ставить жидкостное охлаждение и приближать конструкцию двигателя к "автомобильной" экономически невыгодно. Тут уже проще ставить двигатели, работающие на дизельном топливе, более экономичные и имеющие большой ресурс. Теоретически мощность может быть любой, это уже техника, рассчитанная на высокое энергопотребление и подключение множества потребителей, буквально - от коттеджа до города. Понятно, что чем больше мощность, тем меньше их требуется, так что мощные модели, выпускаемые в единичных экземплярах, мы не рассматриваем, у них - свои "чудеса". Особо мощные экземпляры, например, снова могут быть двухтактными, но итоговый их КПД окажется выше за счёт встраивания множества дополнительных систем. Дизельные двигатели обычно рассчитаны на частоту вращения 3000 об/мин, некоторые - на 1500 об/мин (стоят дороже, но ресурс ещё выше).Третий вариант - станции, работающие на газовом топливе (магистральном или сжиженном газе, "настройки" моторов в этих случаях немного отличаются). Ресурс выше, чем у бензиновых, они экологичны, экономичны, но требуют или подключения к стационарной магистрали с потерей мобильности, или к баллонам. Для резервирования небольших объектов используются нечасто, но, как и дизельные, применяются для энергоснабжения в мощностном диапазоне "от 10 кВт". И, как и дизельные, для станций меньшей мощности применяются сравнительно редко, хотя при необходимости можно найти и такие. Двигатели реально запускать вручную, с помощью тягового троса, это характерно для станций мощностью не более 6-10 кВт, при большей мощности ручной запуск становится невозможен. Второй вариант - с помощью электростартёра. Применяется на мощностях "от 2 кВт", после 6 кВт - практически всегда. Разновидность электрозапуска-автоматический, не требующий участия человека, используется при резервировании электроснабжения. Ещё один вариант - дистанционный, с выносного пульта управления. Радиопульт иногда применяют для генераторов "строительного" назначения, чтобы не расходовать лишнее топливо и не бегать к ним каждый раз, если нужно включение на небольшой срок.
Это узел, который, собственно, и вырабатывает электроэнергию. Тот же электро-двигатель, но работающий "наоборот". вал присоединён к выходному валу двигателя и принудительно вращается. Может быть синхронным и асинхронным. Синхронные удобнее при работе с переменными нагрузками, но не настолько хорошо выдерживают перегрузки. Асинхронные дешевле в изготовлении и проще: обмотки на роторе у них отсутствуют. Поскольку небольшие станции часто работают на близкой к максимальной мощности, на них в основном применяются синхронные (щёточные или бесщёточные) альтернаторы. Оба вида альтернаторов применяются на станциях большой мощности: перегрузки от единичного потребителя в таких случаях не настолько существенны. Для регулировки параметров тока чаще всего используют простой блок автоматической регулировки (AVR), но и тут возможны варианты. Частота тока и вращения вала альтернатора связаны, и обычно для того, чтобы получить ток частотой 50 Гц, нужно, чтобы вал альтернатора вращался с частотой 3000 об/мин (реже - 1500 об/мин). В реальных условиях частота зависит от нагрузки: чем она выше, тем сильнее альтернатор "тормозит" двигатель. Для простых мобильных станций допускается отклонение частоты не более чем на 5 % - частота вращения двигателя должна находиться в пределах 2850-3150 об/мин во всём диапазоне её мощности. У более сложных могут использоваться и дополнительные устройства, поддерживающие требуемую частоту вращения, а у мощных станций, которые мы не рассматриваем, применяются другие схемы, и частоты там не обязательно связаны. В последнее время на рынке в изобилии появились инверторные станции. Альтернатор у них тоже, как правило, синхронный, но вот для регулировки применяется инверторный преобразователь. В результате, если обычный альтернатор по длине сравним с двигателем, то инверторный - примерно на треть, а то и вдвое короче. Значит, и вес, и габариты всей станции снижаются. У инверторных станций зависимости от частоты вращения двигателя нет, имеется режим, в котором частота автоматически "подстраивается" под нагрузку. Это экономит и ресурс двигателя, и топливо. Однако в этом режиме нежелательны резкие изменения нагрузки. Ещё одно преимущество "инверторов" - более точное регулирование параметров тока. К ним можно подключать и электронные, чувствительные к качеству тока устройства.
Недостатки - более высокая цена и нежелательна работа с перегрузками, то есть инструмент высокой мощности подключать не рекомендуется. Обычно их мощность составляет 1-2, реже 3 - 5 кВт, предельная мощность - 7-8 кВт. От типа альтернатора зависит и ещё одна особенность генератора. однофазное или трёхфазное исполнение. Однофазные применяются в мощностном диапазоне "до 5 кВт", крайне редко встречаются при мощности свыше 10 кВт. Предел на рынке - где-то 50-65 кВт, но это уже совсем редкие варианты. Мощность трёхфазных - "более 5 кВт", верхней границы не существует. Но стоит учитывать один момент: небольшая трёхфазная электростанция может использоваться только для небольших по мощности однофазных потребителей. То есть, если у нас есть станция в 6 кВт, к ней реально подключить или трёхфазную технику до 6 кВт... или три однофазных потребителя в 2 кВт, да и то лучше, чтобы они работали одновременно. Большие перегрузки нежелательны, иначе возникает явление перекоса фаз и перегрев отдельных обмоток, что способно быстро вывести станцию из строя. При подключении оборудования стоит ещё учитывать допускаемую электрическую мощность на силовых выходах. В основном на мини-электростанциях ставят вполне обычные однофазные розетки "на 230 В, 16 А". Это соответствует мощности примерно в 3,5 кВт. Иногда встречаются розетки "на 32 А" (другие редко) - вот они как раз для более мощных потребителей. Многие небольшие станции оснащают ещё одним выходом - постоянного тока 12 В. Он используется только для зарядки аккумуляторов, подключать к нему напрямую иное оборудование нельзя.
Разновидностей станций, как видим, много, но по внешнему виду в одной и той же категории они более или менее похожи, исключения встречаются редко. Переносные станции. Самые простые среди них - "кубики", весом 10-20 кг, мощностью порядка 1 кВт, с расположенным сверху топливным баком и, как правило, прикреплённой к баку ручкой для переноски. Могут оснащаться традиционными синхронными или инверторными альтернаторами, двухтактными или четырёхтактными двигателями. Встречаются сейчас не слишком часто, в последнее время их сильно потеснили "чемоданчики": модели в закрытом пластмассовом корпусе. Обычная их мощность - 0,7-2, иногда до 4 кВт, такие модели оснащены инверторным альтернатором, имеют одну-две розетки 220 В и выход 12 В. Запуск почти всегда ручной. Модели мощностью свыше 2 кВт часто снабжают небольшими транспортировочными колёсами. Изредка такие станции могут соединяться вместе, через отдельные клеммы или разъём. Выходная мощность при этом тоже удваивается. Но это пока редкость: такая возможность увеличивает цену генератора, а в "бытовом" использовании потребность в параллельном подключении возникает нечасто. Такие модели хороши в качестве небольших источников энергии при загородных выездах и резервного электропитания бытовой техники. Рамные мини-электростанции. Универсальны, надёжны, просты, стоят сравнительно недорого. Самый массовый вид такого рода техники, может применяться и на выездах, и для резервирования питания при отключении электроэнергии, и при строительстве. В основном оснащены бензиновыми двигателями, дизельных и газовых среди таких станций немного. Смонтированы внутри трубчатой рамы, почти всегда прямоугольной формы. Мощностной диапазон - от 1,5 до 6 кВт, отдельные модели - до 10 кВт. Альтернатор чаще всего синхронный щёточный, реже бесщёточный. Инверторные модели в таком варианте встречаются, но довольно редкоо. Исполнение почти всегда открытое, без шумоизолирующих панелей. Силовые выходы обычно вынесены на боковую панель, в редких случаях розетки располагают прямо на боковой крышке альтернатора. Станции могут различаться количеством фаз, числом и исполнением розеток. В большинстве случаев имеют выход 12 В и стрелочный вольтметр, нечасто- счётчик моточасов. Для перемещения подобных станций на весу потребуется как минимум два человека, один её далеко не унесёт. Часто к раме можно прикрепить пару колёс, одну или две откидные ручки и при необходимости катить генератор в одиночку, как тачку или тележку (перед собой или за собой). К рамным относятся и многие модели мощностью до 10 кВт, весом до 200 кг, стационарные или имеющие четыре (обычно) колеса для транспортировки. Колёсный комплект иногда поставляется вместе с генератором, иногда предлагается в качестве опции. Генераторные установки. Предназначены для стационарной работы или установки на грузовой автотранспорт, колёса обычно не предусмотрены. Могут обеспечить практически все потребности в электроснабжении объекта, работать с мощной техникой и инструментом. В качестве основания служит массивная металлическая рама. Выпускаются часто во всепогодном кожухе из стальных листов, имеющем шумоизоляцию. В закрытом исполнении при работе на улице кожух защищает генератор от пыли и осадков, а окружающих - от шума. Но могут поставляться и без кожуха. стоит он сам по себе немало, и, если станция покупается для установки в отдельном, специально оборудованном помещении, кожух не нужен. Так изготавливаются практически все дизельные станции (дизель сам по себе более шумный), некоторые бензиновые и газовые. Мощность - от 5 кВт, вес - от нескольких сотен килограммов. На этих станциях массово применяются сложные электронные системы управления, контроля и сигнализации, а также "бортовые компьютеры" с индикацией основных параметров и выводом кодов ошибок. Цена моделей с ростом мощности может возрастать едва ли не "до бесконечности". Часто дизельные станции такого типа называют дизель-генераторными установками - ДГУ. Верхниего предела мощности у ДГУ практически не существует, просто чем она выше, тем уже область применения: техника становится всё более "штучной".
В зависимости от категории и области применения станции могут оснащаться дополнительными элементами. Вольтметр и указатель уровня топлива редко применяются на "кубиках" и "чемоданчиках", но часто встречаются на рамных моделях. Датчик уровня масла, который отключает станцию при его недостатке или, реже, не допускает только запуск (конструктивно это немного разные датчики), есть почти всегда, а вот светодиод-сигнализатор недостатка уровня применяется в основном на "закрытых" моделях, у рамных проверить масло и так просто. Сигнализатор отключения из-за перегрузки характерен для закрытых инверторных моделей. Счётчик моточасов удобен для своевременного проведения техобслуживания и контроля расхода топлива. Это важно, когда станция используется организациями: и для бухгалтерии, и чтобы работающие не "списывали" лишнего. Большинство станций рамного типа оснащено дополнительными выключателями (обычно совмещенными с УЗО). Станция запускается отдельно, а вот чтобы подать напряжение на розетки, нужно перевести выключатель. Дело в том, что запускать двигатель, когда к станции подключена нагрузка, нельзя: двигатель может "не потянуть". Генераторные установки обычно имеют все эти устройства, а также и иные необходимые, у них все параметры могут выводиться на дисплей контроллера, а подключение нагрузки производится автоматически. Все мини-электростанции требуют подключения к заземляющему проводнику. Клемма для его крепления обычно вынесена на панель управления. Заземлитель в комплект не входит, его нужно "придумывать" самостоятельно. Допускается подключение к заземляющей системе здания, не допускается - к металлическим трубопроводам центрального отопления, водо- и газоснабжения. Самый же простой заземлитель - металлический штырь, вбитый в землю как минимум "до влажного грунта". Его несложно и сделать, и возить с собой при мобильном применении станции.Рекомендации производителей относительно времени работы различаются, но почти у всех станций стоит руководствоваться простым правилом: постоянно можно работать "на одном баке", не более, независимо от его ёмкости. После этого - перерыв. Конечно, оптимальное время постоянной работы, не снижающее ресурс, зависит и от нагрузки, и от температуры, и даже от высоты над уровнем моря, но стоит учитывать, что, если двигатель заклинит от перегрева, убедить сервисный центр в том, что случай гарантийный, будет очень сложно. Оптимальный режим работы генератора и время его работы зависят и от нагрузки: при высокой, разумеется, вероятность перегрева возрастает, а вот при низкой, особенно на холоде, двигатель просто не выйдет на расчётный тепловой режим, что тоже снижает ресурс. Оптимальной нагрузкой считают 25-75 % от номинальной. Максимальная мощность - это значение, которое допустимо лишь незначительное время (не более нескольких минут для большинства станций). Генераторные установки с жидкостным охлаждением двигателя могут работать и в постоянном режиме.
Обслуживание миниэлектростанций в основном сводится к периодической замене масла в двигателе и чистке воздушного фильтра. А также к замене топливного и масляного фильтров, если есть. Для бензиновых двигателей ещё изредка необходима проверка и замена свечей зажигания. Альтернаторы в обслуживании почти не нуждаются, даже замена щёток требуется нечасто. Топливо для работы станций должно быть достаточно "свежим", не рекомендуется хранить его более месяца (можно до нескольких лет, но только при условии добавления присадок-стабилизаторов), а смесь топлива с большинством масел для двухтактных двигателей - максимум неделю (зависит от масла, некоторые допускают и длительное хранение). "Солярка" в наших широтах бывает "летняя" и "зимняя", это тоже надо учитывать: "летняя" на холоде замёрзнет и до двигателя не дойдёт. То же самое верно и для моторного масла. Масло для четырёхтактных двигателей нужно соответствующее - не "автомобильное", а для моторов воздушного охлаждения. Остальные работы вроде периодической очистки, протяжки резьбовых соединений, замены резиновых трубок и некоторые другие делаются либо "по потребности", либо раз в несколько лет. Порядок и периодичность всех этих операций описаны в инструкциях или сервисных книжках.
