КЛАССИЧЕСКАЯ МИНИЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ или ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

Классическая миниэлектростанция состоит из смонтированных на одной раме двух основных агрегатов – двигателя внутреннего сгорания и альтернатора (собственно генератора), соединенных между собой при помощи редуктора. Подобные агрегаты комплектуются альтернаторами двух типов – асинхронными и синхронными, которые могут обеспечивать электроснабжение однофазных или трехфазных потребителей. В зависимости от мощности и конструктивных особенностей миниэлектростанции разделяются на стационарные и портативные (переносные или передвижные).

Принцип работы миниэлектростанции основан на превращении внутренней энергии сжигаемого топлива в механическую энергию вращения вала двигателя, которая посредством соединенного с валом ротора альтернатора по закону Фарадея преобразуется в электрический ток. Несмотря на некоторую неточность, классические миниэлектростанции часто называют по наименованию одной из составляющих с добавлением типа топлива – бензо-, дизель- или газогенераторами.

Устройство электрогенератора, то есть базовая комплектация миниэлектростанции, помимо двигателя, альтернатора и редуктора включает топливный бак, глушитель, демпфирующие прокладки для уменьшения вибрации, систему экстренной остановки с аварийной сигнализацией, комплект топливных и воздушных фильтров, панель управления и регулятор частоты оборотов. Простейшая панель управления со стартером для запуска и кнопкой остановки двигателя.

Запуск, в зависимости от модели, может осуществляться вручную (поворачивая ручку или дернув за шнур), электростартером (нажатием кнопки или поворотом ключа) или автоматическим включением (командой блока автоматического ввода резерва). В случае применения электростартера базовая комплектация миниэлектростанции включает блок подзарядки аккумуляторной батареи.

Регулятор частоты оборотов может быть механическим (используется в установках малой мощности), механическим с электронным регулированием и электронным (позволяет с большой точностью дозировать подачу топлива, что уменьшает его затраты и вредные выбросы).

Для каждого конкретного случая эксплуатации базовая комплектация миниэлектростанции может быть дополнена различными опциями: шумопоглощающим кожухом, системой дистанционного контроля, панелью автоматического управления, различными датчиками (контроля уровня топлива, температуры масла и т.п.), системой подогрева охлаждающей жидкости (для дизельных моторов в зимний период) и т.д.

Специальный всепогодный шумопоглощающий кожух представляет собой металлический капот с корозионностойким покрытием снаружи и слоями шумопоглощающего материала внутри. Для доступа к различным узлам предусмотрены специальные люки, а панель управления закрывается специальной прозрачной пластиной.

Использование подобного кожуха позволяет снизить уровень шума при работе миниэлектростанции на 15–20 дБ, но существенно увеличивает габариты и вес установки.

В зависимости от мощности и предназначения миниэлектростанции могут быть стационарными (устанавливаются в специальном помещении или всепогодном контейнере), переносными или передвижными. Последние устанавливаются на мобильных колесных платформах, которые транспортируются как автомобильный прицеп. Использование подобных платформ дает возможность законным путем обойти бюрократические проволочки при согласовании проекта установки стационарной миниэлектростанции с экологами и МЧС.

Передвижные агрегаты позволяют фирмам, имеющим по роду деятельности множество объектов, где возможны перебои с электроснабжением (сети заправочных станций, операторы мобильной связи и т.д.), не держать на каждом из них отдельные резервные миниэлектростанции, а оперативно доставлять электрогенератор на объект в случае необходимости.

При выборе модели миниэлектростанции необходимо принимать во внимание некоторые нюансы. Производители часто указывают в рекламных проспектах максимальную выходную мощность, на которой агрегат в зависимости от фирмы-производителя может работать от нескольких секунд до нескольких минут.

Реальная номинальная мощность ниже на несколько (иногда на десятки) процентов. Также выходная мощность может быть указана без учета коэффициента мощности cosφ станции, на который ее надо умножить, чтобы получить реальное значение.

Сравнение у разных моделей такого параметра, как время непрерывной работы без дозаправки (определяется расходом топлива и объемом бака), необходимо производить при общем «знаменателе» потребляемой мощности, поскольку при ее значении 1/1, 3/4 или 1/2 расход топлива может существенно различаться. Производители миниэлектростанций часто используют двигатели или альтернаторы других фирм, поэтому при выборе генератора необходимо учитывать возможность гарантийного и постгарантийного ремонта и доступности запасных частей для всех агрегатов.

Наиболее популярные торговые марки производителей качественных миниэлектростанций: Daishin (Япония), Energo (Япония), Honda (Япония), Hitachi (Япония), Mitsubishi (Япония), Yamaha (Япония), Yanmar (Япония), Geko (Германия), Endress (Германия), Kohler (США), Generac (США), Cummins (США), FG Wilson (Великобритания), Pramac (Италия), Genmac (Италия), SDMO (Франция), Worms (Франция), Sparky (Болгария), Himoinsa (Испания), Kipor (Китай).

В современных миниэлектростанциях используют самовозбуждаемые безщеточные альтернаторы двух типов: синхронные и асинхронные. Как известно из уроков физики, для возбуждения электродвижущей силы (ЭДС) в обмотках статора (неподвижная часть альтернатора) необходимо переменное магнитное поле, источником которого служит вращающийся намагниченный ротор (якорь).

В отличие от асинхронного генератора, у синхронного на якоре расположены обмотки (катушки индуктивности), подача электрического тока на которые изменяет величину напряженности магнитного поля, что позволяет регулировать напряжение на выходе статорных обмоток.

Конструкция асинхронного генератора гораздо проще - его ротор напоминает обычный маховик, а для возбуждения ЭДС используется остаточная намагниченность якоря.

Корпус асинхронного генератора полностью закрыт, поэтому степень их защиты IP54 (где 5 означает полную защиту от касания вспомогательными средствами любого типа и проникновения пыли, а 4 – защиту от распространяющейся со всех сторон водяной пыли).

Синхронному альтернатору необходимо охлаждение обмоток ротора, которое осуществляется струей проточного воздуха, поэтому степень их защиты в основном IP23 (2 – защита от касания пальцами и от проникновения твердых посторонних частиц диаметром более 12 мм, 3 – защита от падающих под углом до 60 градусов от вертикали струй воды), а на портативных маломощных миниэлектростанциях даже IP21 (1 – защита от вертикально падающих струй воды). Но в последнее время практически у всех ведущих производителей появились модели синхронных генераторов, степень защиты которых соответствует IP54.

Асинхронные альтернаторы более устойчивы к короткому замыканию, но при использовании индуктивных нагрузок им необходимо обеспечивать запас мощности в 3 – 4 раза, точность подержания значения выходного напряжение составляет 10%, что не применимо для питания чувствительной электронной аппаратуры. Для улучшения их параметров применяют AVR (автоматический регулятор напряжения) и систему стартового усиления (снижает величину необходимого запаса мощности до 1.5–2 раз).

Реактивная нагрузка подключаемых потребителей может составлять 30% от номинала, а у трехфазных моделей допустим «перекос фаз» 60-70% («перекос фаз» - это неравномерность распределения нагрузки, то есть разница суммарных мощностей подключенных к каждой из трех разных фаз «однофазных» потребителей).

Синхронные генераторы способны в кратковременном интервале (не более секунды) выдавать ток в 3–4 раза больше номинального, что позволяет использовать их для питания потребителей с высокими стартовыми нагрузками без обеспечения запаса мощности.

Колебание выходного напряжения у альтернаторов этого типа не превышает 5%, что позволяет без проблем подключать чувствительную к перепадам напряжения электронную технику. Реактивная нагрузка подключаемых потребителей может составлять 65% от номинала, а у трехфазных моделей допустим «перекос фаз» не более 33% (для моделей с IP54 – до 60%).

Мировыми лидерами в производстве альтернаторов для миниэлектростанций являются компании: Generac (США), Leroy Sorner (Франция), Mecc Alte (Италия), Sincro (Италия), Soga (Италия), Stanford (Великобритания), Yamaha (Япония), Sawafuji (Япония), Metallwarenfabrik Gemmingen (Германия).