Принцип работы и конструктивные особенности

Принцип действия бензиновых и дизельных электростанций построен на преобразовании механической энергии в электрическую. Соответственно, в конструкции таких устройств имеется ДВС (двигатель внутреннего сгорания), вращающий электромашину, вырабатывающую электричество. Об устройстве и принципе действия последней, можно найти информацию на нашем сайте. Основные узлы автономного генератора представлены на рисунке ниже.

Устройство бензогенератора

Обозначения:

• А – Электронный блок, отвечающий за управление генератором и стабилизацию напряжения.
• В – Генератор электроэнергии, в этом качестве используется синхронная или асинхронна электро машина.
• С – Контрольные приборы электронного блока.
• D – Крепежная рама, которая также играет роль защитного каркаса.
• E – Горловина топливного бака.
• F –Топливный бак.
• G – двух- или четырехтактный карбюраторный или инжекторный ДВС.

О силовом приводе генераторной установки необходимо рассказать подробней.

Потребление топлива и ресурс генератора

Газопоршневую установку уместно сравнивать с автомобильным двигателем, если мы говорим о расходе топлива: чем больше нагрузка, тем выше расход топлива. Газовые генераторы потребляют 0,330 грамм пропан-бутана или 0,45 м3 метана (магистрального газа) на один киловатт. Как и автомобильный двигатель, газовый генератор имеет свой штатный режим работы. Например, если на корпусе генератора гордо красуется наклейка «10кВт», относитесь к ней как к цифре «180 км/ч» на спидометре семейного автомобиля. В нормальном режиме эксплуатации газопоршневая установка должна работать на 75% от номинальной мощности. «Превышение скорости» рекомендуется делать только на короткий срок. Поэтому, если Вам требуется генератор мощностью не менее 12кВт, добавьте 25% и смело приобретайте установку на 15 киловатт.

Дело в том, что работа электрической машины в диапазоне 75-100 % нагрузки повышает риск ее преждевременного износа. К тому же эти 25% процентов смогут без вреда для вашей установки компенсировать высокие пусковые токи при включении отдельных электроприборов. И второй немаловажный вопрос. Чаще всего для работы на генераторной установке берется первичный двигатель внутреннего сгорания, который способен вращать данный электрогенератор при работе на максимальной мощности с небольшим запасом. Поэтому эксплуатируя газопоршневую установку на пределе её возможностей, Вы также сокращаете срок службы двигателя внутреннего сгорания — моторесурс.

Естественно, что ваш генератор способен обеспечить вас электроэнергией при работе на пределе номинальной мощности в течение своего срока службы. Но чтобы этот срок был больше, разумный хозяин всегда выберет машину, учитывая вышеуказанные требования. И в конечном итоге только выиграет от этого. Эти требования справедливы для любого генератора не зависимо от его стоимости, и кто его произвел, так как продиктованы законами физики. Что касается ресурса первичного двигателя (двигателя внутреннего сгорания), то он для стационарно работающих установок рассчитывается в моточасах. Установить корректную зависимость моточасов, от пробега в километрах как это принято в автомобильной отрасли сложно. На двигатель в генераторном варианте не влияют такие факторы как постоянная работа в режимах разгона или торможения, которые и являются основными «убийцами» двигателя, поэтому ресурс и надежность работы двигателя на генераторе (естественно при бережном к нему отношении) выше, чем при работе на «железном коне». Но в газогенераторном варианте существенным фактором является соблюдение температурного режима. Данный режим в идеале должен обеспечивать достаточную температуру головки цилиндра для запуска двигателя в любое время года (подогрев) и хороший отвод тепла при работе, чтобы не перегреть агрегат.

ДВС бензогенератора

В качестве привода в таких установках могут использоваться двух и четырехтактные бензиновые двигатели. Расскажем об особенностях каждого из них.

Двухтактный бензогенератор

К числу несомненных преимуществ таких механизмов можно отнести невысокую стоимость, компактные размеры, небольшой вес и низкий уровень шума. Существенные минусы:

1. Малый ресурс (вдвое меньше, чем у четырехтактных моделей).
2. Необходимость заливать моторное масло в бензин. Поскольку у такой смеси срок хранения ограничен двумя неделями, готовить ее придется непосредственно перед запуском. Помимо этого наличие масла в бензине существенно повышает токсичность выхлопа. Именно поэтому запрещен монтаж генератора в гараже или других закрытых помещениях, без системы отвода выхлопных газов. Нарушение этого требования может привести к печальным последствиям, содержащиеся в выхлопе токсичные вещества вредны для человека и животных.
3. Топливная смесь в ДВС данного типа не сгорает полностью, что повышает ее расход.

Переносной 2-х тактный мини генератор марки SRGE 650 (220 вольт, 0,65 кВт, однофазный)
Такие дешевые генераторы идеальный вариант автономного источника питания для отдыха на природе. Собственно, для этой цели имеет смысл не приобретать установку, а взять в аренду.

Четырехтактная установка

Основные преимущества таких установок меньший расход топлива, чем у предыдущего типа (до 30-35%) и вдвое больший ресурс. Достигается это за счет раздельной системы смазки двигателя. Но за эти преимущества придет заплатить более высокую цену по сравнению с двухтактными моделями. С другой стороны, если принимать в расчет двукратное увеличение ресурса, то переплата будет несущественной. Вес установки и ее габариты несколько ограничивают сферу применения, например, для похода и пикника она не подходит.

4-х тактный генератор Ямаха (Yamaha)

Такая станция, как показана на рисунке выше, может служить в качестве аварийного источника электроэнергии для загородного дома, дачи. Помимо этого имеется возможность подключить электроинструмента на строительной площадке, где нет подвода электричества..

Уровень шума

Уровень шума измеряется в децибелах кем угодно и как придётся. Децибел является величиной относительной, а единых правил для замеров не существует. Менеджеры могут заявлять Вам о рекордно низком уровне шума газового генератора и даже приводить определённые цифры в децибелах. Может вполне оказаться, что данный уровень шума был зафиксирован на расстоянии в тридцать метров от электрогенераторной установки. Обычно он замеряется на расстоянии 7 м от установки. Поэтому поинтересуйтесь у менеджеров, на каком расстоянии производился замер.

Тип электромашины

В качестве генератора автономной электростанции может использоваться синхронная или асинхронная электромашина. Подробное описание конструкции и принципа действия этих установок можно найти на нашем сайте.

Станции с асинхронными электромашинами за счет простой конструкции отличаются простотой конструкции, соответственно, бесщеточные генераторы стоят значительно дешевле и обладают большим ресурсом, чем синхронные установки. Но, следует учесть, что у последних проще реализовать регулировку выходного напряжения, делается это путем управления числом оборотов. Именно поэтому синхронные генераторы более эффективны при резком изменении нагрузки. Чтобы снизить «проседание » напряжения в установках с асинхронными машинами, в их конструкции применяются системы, позволяющие кратковременно повысить мощность.

Ремонт генератора своими руками

Большая часть неисправностей возникающих в генераторе решается банальной заменой того или иного узла. Собственно рассмотрим подробнее как можно отремонтировать автомобильный генератор своими руками и начнём с разборки:

• Перед тем как начинать разборку генератора, потребуется произвести отметку положения крышек корпуса, для того что бы в последствии облегчить обратную сборку.
• Далее снимается шкив Инструменты для ремонта
• Аккуратно демонтируется щёткодержатель, для того что бы ни повредить токосъёмные щётки
• Отсоединяются все возможные провода, и откручивается контактный болт расположенный, как правило, на задней крышке
• После этого откручиваются корпусные болты, которые препятствуют съёму задней крышки, стоит отметить, что корпусные элементы прилегают достаточно плотно и будет необходимо приложить определённые усилия.
• В завершении разборки корпуса производится демонтаж передней крышки и ротора. Достаточно часто крышку не получается снять усилием руки, поэтому разумно будет использовать следующий способ. Крышка устанавливается на два деревянных бруска и ротор выбивается не сильными ударами, нужно быть предельно осторожным, для того, что бы избежать повреждений.
• В завершении производится отсоединение обмоток от диодного блока и демонтаж элементов.

После того как генератор окончательно разобран следует произвести проверку его составляющих для того что бы выяснить какой именно элемент подлежит замене:

• Проверка обмотки статора на обрыв. Производится процедура с помощью АКБ и контрольной лампы. Фактически готовая система является стандартной «прозвонкой». Лампа поочерёдно подключается к выводам всех обмоток, при этом «звониться» обмотка должна во всех трёх случаях. Если же обнаружен обрыв, то обмотка подлежит замене. Ремонт генератора
• Проверка статора на замыкание на корпус. Для этого так же применятся «прозвонка». Лампу нужно подключить к выводу обмотки, и провод от минуса АКБ на корпус статора. Соответственно если короткого замыкания нет, то лампа не загорится. В случае обнаружения пробоя потребуется заменить статор целиком. Дополнительно стоит осмотреть статор на предмет перегревов и после их обнаружения элемент так же необходимо заменить.
• Проверить диодный мост несколько сложнее. Стоит отметить, что в нормальном состоянии диод пропускает напряжение только в одном направлении. А в случае возникшего обрыва прохождение тока будет невозможно. В ситуации, когда при проверке диод пропускает ток в оба направление – это говорит о том, что в нём произошло короткое замыкание. В любом случае, диодный мост нужно менять целиком, т.к. заменить отдельно один диод не всегда возможно, да и добиться заводского качества так же достаточно сложно.
• Проверка сопротивления ротора. Осуществлять проверку сопротивления нужно между двумя кольцами. В нормально состоянии оно будет составлять от 4 до 4.5 Ом. Производить измерение можно как аналоговым омметром, так и цифровым мультиметром.

Система зажигания

Что касается системы запуска, то она бывает ручной и автоматической. В первом варианте установка включается ручным или электрическим стартером непосредственно на месте. В последнем случае имеется возможность организовать удаленный запуск после небольшой переделки (если эта функция не была предусмотрена производителем).

Во втором варианте исполнения генератор начинает работать при отключении централизованного энергоснабжения. Станции с автозапуском самый надежный вариант аварийного электроснабжения для дачи или загородного дома.

Время непрерывной работы газогенератора

Газовые генераторы бывают с воздушным и жидкостным охлаждением. Генераторы с воздушным охлаждением обладают более компактными размерами и привлекательной ценой, но на них нет возможности установить подогрев двигателя. Таким образом, эти генераторы невозможно использовать в условиях низких температур. Некоторые производители устанавливают нагревательные пластины на поддон с маслом, что позволяет запускать генератор при отрицательной температуре, но не ниже —10 градусов. Генераторы с воздушным охлаждением являются аварийными, то есть должны запускаться на непродолжительный срок. Можете провести аналогию с мотоциклом, который невозможно эксплуатировать круглый год, особенно зимой. Внимательно изучите инструкцию электрогенераторной установки. Для генераторов с воздушным охлаждением в паспорте чётко указано максимальное непрерывное время работы. Обычно оно составляет не более 5 часов, после чего генератор необходимо отключить хотя бы на час. Причем это параметр берется для идеальных условий работы. При повышении температуры окружающего воздуха этот период сократится.

Инверторные установки

Частота трехфазной и однофазной сети переменного тока 50 Гц, этот параметр должен быть стабилизирован в генераторе, в противном случае подключенное к нему оборудование может выйти из строя. Чтобы обеспечить это условие вал электромашины должна вращаться с определенной частотой оборотов. В результате, даже при низкой нагрузке ДВС должен работать на полную мощность, что существенно снижает эффективность станции.

Проблему с бессмысленным расходом топлива можно решить путем установки специального электронного блока на выход генератора. В таком устройстве переменное напряжение, поступающее с электромашины, преобразуется в постоянный ток. После этого производится обратное преобразование, но уже с заданной частотой.

Такие инверторные установки самые экономичные, поскольку при низкой нагрузке позволяют снижать частоту оборотов ДВС, тем самым регулируя мощность электрогенератора, а, следовательно, и расход топлива. В качестве примера можно привести инверторные агрегаты Redverg, Honda, сварочный Чемпион(Champion), Eurolux, Inforce и т.д.

Генератор инверторный Honda

Работа при низком давлении газа

Зимой, в связи с повышенным потреблением газа, давление в магистральных газопроводах существенно падает. Некоторые производители газопоршневых электрогенераторных установок знают об этой проблеме и в качестве её решения устанавливают дорогостоящие ноль-регуляторы давления, которые позволяют установке работать при низком давлении. Эта возможность обязательно прописывается в паспорте. О возможности работы газогенератора при давлении 8мБар Вам должен говорить не продавец, а документация к установке.

Классификация бензоэлектростанций

В зависимости от ресурса установок и мощности их принято разделять на бытовые, профессиональные и стационарные. Первые, как правило, рассчитаны на работу не более 3-х часов в сутки (например, Navigator SPG 2700, а также модельный ряд таких производителей, как Ergomax, Technic, Wester, Megavolt, Genctab и т.д.).

), вторые могут беспрерывно функционировать не менее 8-ми часов. Для повышения ресурса в цилиндры двигателя устанавливаются чугунные гильзы. При более восьмичасовой эксплуатации использовать бензиновые установки не целесообразно, дешевле перейти на станции с дизельным приводом.

Бытовой генератор Firman SPG3800

Бытовые аппараты ограничены мощностью 4 кВт, но встречаются и более мощные генераторы этого класса. В качестве примера можно привести Fubag bs 6600, Ultra PG 3200, Kipor KDE6500E3.

Мощность профессиональных агрегатов, как правило, не превышает 15 -16 кВт, такие станции можно встретить в модельном ряде Shtenli, Etalon, Genset, Skat, ТНГ и т.д. Пример такой установки представлен ниже.

Электростанция Robin Субару (Subaru) EB 14,0/230-SLE 14 кВт 380в (3 фазы)

Более мощные установки (до 30кВт) выпускаются в стационарном исполнении. Как правило, такие модели запускаются как автоматически, так и вручную. На электростанциях с мощностью от 30 кВт устанавливать бензиновый двигатель нерентабельно ввиду малого ресурса работы и большого расхода топлива. Именно поэтому мощные генераторы приводятся в действие дизельным двигателем.

Стационарная бензиновая электростанция Вепрь АБП 20-Т400/230 ВК-БС (20 кВт, с автозапуском, 400/230 В, 3-х фазный, производство Россия)

Условия работы при отрицательной температуре

Многие продавцы с гордостью заявляют, что их газовые генераторы могут работать при температуре до -50 градусов. Обычно такие заявления сопровождаются малозаметной припиской «при использовании комплекта для зимнего запуска». Как этот комплект работает? Известно, что топливо для газового генератора (газ) обладает достаточно низкой температурой. Попадая в цилиндр двигателя с температурой -50 градусов, этот газ конденсируется. Разумеется, что в таком случае двигатель просто не заведётся. Чтобы избежать проблем с запуском двигателя в холодное время года, необходимо подогревать блок цилиндров двигателя. Это возможно только на генераторах с жидкостным охлаждением. Такие генераторы можно запустить даже в суровые морозы.

Как сделать правильный выбор?

В первую очередь необходимо определиться с задачами, возложенными на установку. В зависимости от этого подбирается мощность станции. Это очень важный момент, поскольку при неправильном выборе возникнут следующие проблемы:

• Мощность меньше необходимой ведет к перегрузке установки, что может вызвать ее остановку. Помимо этого следует учитывать, что длительное функционирование в нештатном режиме снижает ресурс станции, при этом потребляется больше топлива.
• Сильно завышенная мощность установки ведет к нецелевому расходу бензина.

Чтобы не допустить описанные выше ситуации, следует рассчитать мощность. Делается это следующим образом:

1. Определяемся, какие приборы будут запитаны от автономного источника.
2. Суммируем мощность нагрузки.
3. Добавляем 25-30% для запаса.

Несмотря на кажущуюся простоту процесса, есть важный нюанс – пусковая мощность, то есть, при включении оборудования она будет кратковременно выше номинальной. Это необходимо учитывать, в противном случае подключенное устройство может просто не заработать. Поэтому необходимо производить расчет для пусковой мощности, по следующей формуле PП = PНОМ * k,

• PП – пусковая мощность;
• PНОМ— номинальная;
• k – коэффициент запаса мощности (табличная величина).

Таблица 1. Зависимость пусковой мощности от номинальной, с учетом коэффициента k.

Приведем пример расчета. Допустим, в случае аварийного отключения электросети, от автономного источника планируется запитывать холодильник и стиральную машину, в этом случае суммарная пусковая мощность будет 4,45 кВт. Добавляем, на всякий случай, запас 20%, получаем – 5,34 кВт. В этом случае можно констатировать, что мощности станций Зубр ЗЭСБ 3500 и Fubag TI 3000 будет недостаточно (3,5 кВт и 3,0 кВт). Ударник УБГ 8200 и Fubag BS 7500 также не подходят, поскольку их мощность существенно выше (8,2 кВт и 7,5 кВт, соответственно). Установка Fogo FH 5001 не отвечает требованию о необходимости 20% запаса, а вот Fubag BS 5500 идеально подходит для решения поставленной задачи.

Генератор Fubag BS 5500 со встроенным стабилизатором напряжения

Определившись с мощностью, выбираем устройство с учетом его технических характеристик. При этом необходимо учитывать, какое напряжение выдает станция, количество фаз, наличие дополнительного питания 12 В, например, чтобы иметь возможность подключить компрессор автомобиля. Такие модели можно встретить у следующих производителей: DDE, Workmaster, Sturm, Forte, Элитеч и т.д.

Следует определиться с необходимостью наличия автозапуска, если станция будет использоваться в качестве аварийного автономного источника, то такая система необходима.

Генератор Элемакс с АВР (система автоматического ввода резерва)

Для установок на строительных площадках, которые предназначены для работы со сварочным аппаратом или другим электроинструментом в такой автоматике нет необходимости. С данной задачей вполне справится такой аппарат, как Мakita EG 2850a или Фирман (Firman) FPG 7800, последний можно завести вручную и удаленно.

Если планируется установка мощного стационарного генератора для дома или дачи, имеет смысл рассмотреть вариант исполнения с водяным охлаждением, такие аппараты имеют больший ресурс.

Важно прочитать на бензогенератор описание, где указаны характеристики аппарата. Причем желательно получить информацию с паспорта устройства. Те, кто писал описание, могли сделать ошибку или сознательно завысить некоторые параметры в маркетинговых целях.

Как избежать неисправностей и продлить срок службы генератора и стартера

Однако, если водитель не соблюдает элементарных правил эксплуатации генератора, то в этом случае он выйдет из строя очень быстро.

1.Прежде всего, надо стараться аккуратно ездить во время дождя. Вода из лужи, которая попадает в подкапотное пространство, существенно снижает срок службы оборудования, в том числе и генератора. Чтобы минимизировать риски, объезжать лужи. А если такой возможности нет, то стараться проезжать их на небольшой скорости.

2.Во время выполнения мойки двигателя транспортного средства обязательно надо просушить генератор при использовании сжатого воздуха и только после этого устанавливать его на место. После установки генератора желательно, чтобы двигатель автомобиля некоторое время поработал на «холостом» ходу. В это время не стоит включать ни магнитофон, ни кондиционер, ни другие приборы в салоне авто которые повышают показатель энергопотребления из бортовой сети.

3.Регулярная проверка генератора на предмет возможных неисправностей – это залог его длительной и бесперебойной работы. Однако во время очередной плановой проверки оборудования не рекомендуется снимать клеммы с автомобильного аккумулятора. Ведь автомобилист без должного опыта, скорее всего, сломает регулятор напряжения, что обязательно отобразиться на работе генератора.

4.Также следует соблюдать особую бдительность во время подключения аккумулятора к генератору и не перепутать плюс и минус. В противном случае в аккумуляторе может произойти короткое замыкание, провоцирующее перегрев генератора и выхода его из строя.

5.Очень важно своевременно выявить и устранить проблему в работе генератора. Если во время движения под капотом слышны нехарактерные звуки, не стоит откладывать визит на СТО.

Как видно, продлить срок службы автомобильного генератора довольно просто. Для этого стоит соблюдать основные правила эксплуатации транспортного средства.

Генератор — один из важнейших компонентов автомобиля. Он является источником электрического тока для потребителей электроэнергии транспортного средства (ТС) и для аккумуляторной батареи (АКБ), использующей возможности генератора для подзарядки при работающем моторе.

Расход топлива

Не менее важным фактором является расход бензина, например китайский Матрикс (Matrix) и Вепрь российского производства мощностью 3 кВт потребляют около 1,5 литров топлива в час. Японские изделия Hitachi и Mitsui Power ECO, а также корейской фирмы Хундай, при той же мощности в 3 киловатта потребляют около 1,2 литра бензина в час.

Следует отметить, что существуют генераторы, использующие газ в качестве топлива, такие системы стоят несколько дороже однотипных бензиновых устройств. Но если принять в учет разницу в стоимости газа и бензина, то приобретение такой станции будет оправданным.

Советы по выбору производителя от эксперта

• Здесь все как обычно, продукция известных брендов отличается качеством, выше которого может быть только стоимость таких изделий. Если принято решение установить такой бензиновый генератор, то имеет смысл ознакомиться с рейтингом лучших производителей, где приводится топ 10 компаний. Учитывая современные реалии, не забудьте поинтересоваться у продавца о наличии сервисного центра.
• Поскольку у бензогенератора относительно небольшой ресурс, обеспокоиться о доступности запчастей лучше заранее, потому, что от неработающей электростанции толку мало. С этой же точки зрения, имеет смысл рассмотреть модели, у которых реализована система самодиагностики, с выводом кодов ошибок на информационный дисплей.
• Неплохо зарекомендовали себя военные отечественные модели, которые неприхотливы в работе, но отличаются «прожорливостью».
• Бывают случаи, когда под видом брендовой продукции продаются контрафактные изделия, поэтому всегда проверяйте сертификат соответствия.