Все об электрогенераторах

Знать все об электрогенераторах нужно не только инженерам, организаторам производства и различным менеджерам, как обычно считают. Знание принципа работы генератора электрического тока — базовое общекультурное знание современного мира. Представление о видах генераторов, о том, из чего они состоят, как выбрать устройство, позволяет существенно улучшить собственную жизнь и гарантировать комфорт даже при внезапном отключении электропитания.

Точно сказать, какие специалисты изобрели генератор электричества, нельзя — работу над ним вели многие инженеры и электротехники в течение десятков лет. Работа над такой техникой продолжается даже и в XXI веке, когда, казалось бы, ничего существенного прибавить уже нельзя. Решающим шагом к созданию генератора стало открытие взаимодействия электрического поля и магнитной стрелки в 1820 году. Постепенно удалось обнаружить, что электрический ток получается только в подвижном магнитном поле либо при движении в нем проводника. Честь такого открытия делят Аньош Йедлик (Австрия, 1827) и Майкл Фарадей (Англия, 1831).

Хотя первым был венгерский ученый, куда большую известность получили усилия его британского коллеги. Именно он детально и всесторонне исследовал электромагнитную индукцию, а не просто постарался создать конкретный механизм. Кроме того, Йедлик от прототипов смог перейти к полноценной динамо-машине лишь в 1850-е годы. А вот Майкл Фарадей создал генератор электроэнергии (хотя еще несовершенный) еще в 1831-м. Динамо-машины оказались исторически первым типом, но из-за размеров и сложности коммутации сошли со сцены.

Но архаичное крепостное хозяйство не позволило воспользоваться перспективными разработками, и вскоре приоритет безвозвратно ушел к промышленно развитым государствам. Вплоть до 1851 года все генераторы делались только с постоянными магнитами, в последующие 16 лет повысить мощность удавалось за счет простых электромагнитов. В 1866-1867 годах сразу несколько разработчиков представили электрические машины на самовозбуждающихся магнитах.

Генератор бельгийско-французского изобретателя Зеноба Грамма, построенный в 1870 году, впервые начал применяться широко в промышленных целях. Как только появился дизельный двигатель, неустановленный разработчик придумал, как использовать его в качестве генераторного привода. Уже в 1920-е годы дизель-генераторы начали активно применяться в промышленности. Исследования физиков в 1940-е годы позволили создать магнитогидродинамические генераторы. Но такие системы могут применяться исключительно на крупных электростанциях, перспективы их бытового применения отсутствуют.

Любой электрогенератор превращает механический импульс в электрический ток. Его получение происходит за счет кручения катушки из проволоки, помещаемой в магнитное поле. Катушка делится на две главные части: жестко зафиксированный магнит и рамка из проволоки. Оба наконечника катушки связываются механически за счет контактного кольца, скользящего по угольной щетке. Эта щетка проводит электрический ток.

Принцип действия генератора подразумевает также то, что импульс, который вырабатывает вращающая часть, поступает на кольцо внутреннего контакта. Происходит это точно в момент прохождения части рамки около северного края магнита. Источник переменного тока работает обычно по принципу так называемой сильной выработки тока.

Действовать он начинает при запуске системы зажигания. В этот момент ток через контактные кольца движется на щеточный узел и на систему возбуждения. Там он вырабатывает магнитное поле. Ротор, присоединенный к коленвалу, вырабатывает электромагнитные колебания. Переменный наведенный ток образуется на выводе перемотки. Частота кручения самовозбуждающегося генератора растет вплоть до определенного уровня, а после этого срабатывает выпрямитель.

Хотя основной принцип выработки тока состоит во взаимодействии магнитного поля, ротора и статора, вращать движущуюся часть могут различные источники механической энергии. Ими могут быть:

• текучая вода;

• горячий пар;

• ветер;

• моторы внутреннего сгорания.

Синхронный тип генератора отличается совпадением частот кручения статоров и роторов. В качестве ротора применяется постоянный магнит. Когда устройство запускают, ротор начинает вырабатывать слабое поле. Как только растут обороты, начинает вырабатываться большая электрическая сила. Импульс проходит через регулятор напряжения и выдается в электрическую сеть.

Асинхронные модели непрерывно работают в тормозящем режиме. Ротор крутится с опережением, а его ориентация совпадает с ориентацией магнитного поля, создаваемого статором. Роторы могут относиться к фазному либо короткозамкнутому варианту.

Магнитное поле в асинхронных устройствах не подлежит регулировке. Потому частота и ампераж тока определяются непосредственно числом витков аппарата. В последние десятилетия заметную роль играют электрохимические генераторы, которые вырабатывают ток на основе водорода. Их пытаются использовать в автомобилях, однако, пока вытеснить ДВС не получается. Еще один вариант генератора — солнечная батарея работает за счет фотоэффекта.

Предельно автономный тип — это ручные электростанции. В них механическое движение получается за счет мускульной силы оператора. Конечно, рассчитывать на высокую производительность и длительную работу не приходится. Зато можно уверенно получать ток в любой ситуации, когда нельзя использовать ни топливо, ни энергию ветра или воды. Потому подобные генераторы могут входить в аварийные комплекты на воздушных судах, использоваться в экстренных случаях экспедициями, военными и так далее. Условно автономные электромагнитные аппараты — на бензиновом приводе.

Встречаются однофазные и трехфазные устройства. В домах и квартирах трехфазное электропитание требуется редко. Исключение составляют старые двигатели, ТЭНы для сауны и тому подобная аппаратура.

Простое эмпирическое правило гласит: если сеть потребляет 20 кВт и менее, особого смысла в трех фазах нет.

Основные применяемые аппараты призваны действовать беспрерывно. Обычно они работают на дизельном горючем, хотя есть и исключения. Такая техника может обеспечить круглосуточное электропитание, и именно ее ставят на крупных электростанциях и ТЭЦ. Резервные модели генераторов рассчитаны на экстренные случаи (когда внезапно отключается электроснабжение). Работа тоже иногда проходит без перерывов, но всего лишь в течение нескольких часов.

Генераторы бытового назначения представлены в широком ассортименте. Почти все они выдают однофазный ток. Нормальные показатели — 220 В, 50 Гц. Самые мощные бытовые устройства применяют даже для сварки, а также для питания небольших мастерских и автосервисов.

Для производственных целей нужны мощные стационарные электрогенераторы. Они же используются для:

• больших строек;

• микрорайонов;

• солидных коттеджных поселков;

• портов;

• вокзалов;

• больниц;

• учебных заведений;

• офисных центров.

Системы с приводом от ветра или текущей воды бывают только на более или менее крупных электростанциях. Использовать их в полевых (походных) условиях и даже просто дома не так-то просто. Особенно это относится к гидрогенераторам. Что касается тепловых электростанций для частного использования, то они почти всегда работают на бензине и выдают ограниченную мощность, устройства мощнее 20 кВт можно встретить нечасто. Обычно они используют бензин Аи-92, применение Аи-76 и Аи-95 возможно лишь эпизодически, да и то не рекомендуется.

Работающие на дизельном топливе установки выдают иногда до 3 МВт тока. Они обеспечат энергией даже крупный дачный поселок с гаражами и аналогичной инфраструктурой.

Даже относительно слабые модели подходят для снабжения током сварочных аппаратов.

Современные электрогенераторы производства России уверенно бросают вызов иностранной продукции. Наибольшую популярность завоевали товары марок:

• «Сварог»;

• «Калибр»;

• «Энергомаш»;

• «Энерго».

Ассортимент российских поставщиков включает и бытовые версии мощностью 1000-2000 Вт, и серьезные полупромышленные образцы с мощностью до 5000 Вт. Наконец, присутствуют даже существенно более мощные модели, которые выручат строителей, организаторов производства. Ряд генераторов, выпускаемых в РФ, оснащается продвинутой контрольной и управляющей электроникой, следящей за техническими параметрами. Однако есть и более простые версии — которые куда более стабильны в сложных условиях. Наконец, продукция российских фирм точно будет доступна для потребителей.

Наибольшая мощность достигает 2200 Вт. Рабочее напряжение — ожидаемые 220 В.

Отличные генераторы поставляет и французская фирма SDMO. Она вообще является одним из мировых лидеров по части выпуска электрогенераторов различного типа и мощности. Без труда можно подобрать электростанцию SDMO на бензине, позволяющую решать практически любую мыслимую задачу. Они отличаются привлекательной производительностью. В ассортименте французского концерна есть модели со специальными рамами, гасящими вибрацию. Предусматривается оснащение отличными электронными компонентами.

Внимание на себя обращает модель K10M. Она выдает напряжение 230 В и управляется с пульта. Предусмотрены силовой защитный автомат, возможность работы при – 30 градусах. На раме поставлена антивибрационная система. Есть также зарядный генератор на 12 В.

Конкурирующая компания Caiman вошла на российский рынок относительно недавно. Однако она уже сумела продемонстрировать достоинства своей продукции максимально убедительно. Ее модели конструируются с расчетом на минимальную шумность, и их можно спокойно ставить даже внутри дома. Все генераторы этого бренда отвечают наивысшим экологическим стандартам. Разумеется, ассортимент Caiman включает устройства различной мощности и габаритов.

Фильтр гарантирует запуск генератора даже в сильно запыленных местах. Автоматика проследит за тем, чтобы запуск без масла был невозможен. Еще стоит отметить:

• пару защищенных от влаги розеток;

• гарантию автономной работы до 210 минут;

• продуманную охладительную аппаратуру;

• отличную бесщеточную систему, не требующую изощренного обслуживания.

Очень хорошие позиции на рынке занимает немецкий производитель Endress. В самой Германии, что уже говорит о многом, ее устройства крайне популярны. Фирма активно применяет продвинутые комплексные решения. Как и у предыдущих поставщиков, ассортимент включает весь набор вариантов для электроснабжения. Мощность основной части моделей варьируется от 1500 до 9000 Вт. Почти все аппараты Endress способны выдавать ток напряжением 220 и 380 В.

Хороший образец — ESE 404 YS Diesel. Эту версию ценят за надежность и небольшой расход горючего. Мощность устройства достигает 3,9 кВА. Номинал напряжения однофазного генератора равен 230 В. Электротехническая защита выполнена на уровне IP23.

Говоря про немецких поставщиков, глупо было бы игнорировать еще один популярный бренд — Fubag. Его электрогенераторы по качеству не уступают как минимум более известному сварочному оборудованию. Специалисты Fubag заботятся не только о технических характеристиках, но и об оригинальном дизайне, позволяющем упростить обслуживание. Генераторы этой марки формально относятся к профессиональной категории. Однако их не менее успешно применяют и в частном секторе.

Конструкторы позаботились о защите от перегрузок, уровень электротехнической стойкости — IP23. Четырехцилиндровая установка обеспечивает силу тока 54 А. При загрузке 75% устройство отработает до 10 часов.

Российские потребители также давно оценили преимущества электрогенераторов бренда «Ресанта». Их хвалят за:

• высокотехнологичные детали;

• легкость сервиса;

• отличное соотношение массы и мощности;

• стабильность выходного напряжения.

В ассортименте выделяется модель БГ 4000 Р, работающая на бензине. Номинал мощности — 3 кВт, марка топлива — Аи-92. Синхронная щеточная система работает безупречно, информацию до пользователя доводит дисплей. Свечной ключ, вороток входят в комплект. Фактически производство ведется в Китае.

Среди китайских фирм выгодно выделяется бренд ELITECH. В нашей стране он известен с 2008 года. Такие генераторы не только качественны, но и неприхотливы, отличаются универсальностью. В продукции ELITECH применяются новейшие технологии, и поэтому компании удалось оттеснить многих бывших лидеров рынка. Бензогенераторы этой компании отличаются комбинированным стартом, могут быть выполнены в стационарном или мобильном виде.

Пример простого бытового генератора — БЭС 950 Р. При емкости бака 4,4 л он обеспечивает силу тока 2,8 А. Старт происходит в ручном режиме. Автоматика следит за уровнем масла и отключает устройство по мере необходимости. Верхнеклапанный двухтактный мотор имеет единственный цилиндр, остужаемый воздухом. Громкость звука достигает 56 дБА. Норвежские электрогенераторы особого упоминания не заслуживают, в отличие от марок:

• Makita;

• Hitachi;

• Hyundai;

• Kipor;

• Ranger.

Покупать «просто тихий» аппарат не совсем разумно. Как, впрочем, и самое мощное устройство. Прежде всего следует определиться, для какой цели будет применяться генератор:

• в сезонном электропитании;

• как резервная подстраховка;

• как аварийное решение;

• в качестве постоянного источника энергии.

Для туристов, охотников, рыбаков и части коммерческих потребителей правильнее выбирать мобильный генератор. Он же устроит и дачников. Но критически важное значение имеет мощность устройства. Она должна быть сбалансирована: слабая техника «не вытянет» задачу, а излишне сильная будет зря тратить ресурсы.

Число фаз тоже весьма актуально. От однофазного электрогенератора можно запитать лишь однофазные приборы. Впрочем, для бытового и дачного применения это не слишком существенно. Трехфазные модели надо брать для оснащения стройплощадок, промышленных предприятий и их отдельных цехов. Важно: на одну фазу они выдают не более 1/3 мощности.

Еще один немаловажный аспект — применяемое топливо. Бензиновая модель позволит снабдить током дом при периодических сбоях. Эти аппараты компактны, сравнительно легки и мало шумят. Их активно используют мелкие коммерческие фирмы – как производство, так и торговля. Дизельные модификации стоят дорого, издают сильный шум, зато выдают много тока и могут работать длительное время без перерывов. Модели ценны там, где электросети отсутствуют как класс.

Баллонный сжиженный газ существенно дешевле бензина. Еще выгоднее этот режим при подсоединении к магистрали. Асинхронные устройства предназначены для электропитания под открытым небом, их же стоит применять для особо влажных помещений.

​​ Однако проблема в том, что бесщеточные генераторы не умеют выдавать безупречно качественный ток с оптимальной синусоидой. Бытовая аппаратура и компьютеры лучше всего подпитываются синхронными аппаратами. Даже подверженность к поражению пылью оправдывается стабильными параметрами и высокими характеристиками тока. Альтернатор с медной обмоткой обойдется дороже, зато куда лучше проводит тепло и имеет отличную выходную мощность. Дополнительно стоит обратить внимание на:

• наличие системы AVR (без нее скачки напряжения могут поломать телефоны, планшеты и ноутбуки);

• ручной или электрический тип стартера;

• наличие опции автоматического запуска (а иногда и остановки);

• закрытый либо открытый корпус (первый вариант устойчивее и надежнее, но может перегреваться);

• отсчет моточасов (позволяющий вовремя проводить техобслуживание);

• расход горючего;

• отзывы;

• сервисные возможности поставщика.

Какой электрогенератор выбрать смотрите далее.

Обзор электрогенератора HUTER DY6500LXA смотрите далее.