ЕНЕРГИЯ - Списание за оборудване, технологии и инженеринггодина XIII, брой 4, 2021

Преносими генератори за електричество

Преносимите генератори за електричество са технически уредби за работно или резервно електрозахранване. Те намират приложение в различни области на индустриалното производство, строителството, инфраструктурата селското стопанство и други. Основната им отличителна черта е преносимия ергономичен дизайн, лесен за придвижване. Производителите произвеждат модели за професионална и битова употреба, както в отворенo, така и в защитенo изпълнение.
В този брой на списание Енергия предлагаме на читателите обзор за видовете и особеностите на преносимите бензинови и дизелови електрогенератори, както и за факторите, оказващи влияние при техния избор.


Съвременната енергетика постоянно се развива и то много активно. Един от последните обещаващи и много полезни постижения в иновационните технологии за производство на оборудване, са преносимите електрически генератори. Агрегатите могат да работят на всякакъв вид течно гориво - бензин или дизел. Освен за битови цели, преносимите електрогенератори осигуряват напълно захранването на сгради и строителни обекти, особено в отдалечени места, където строителството или работата са сезонни или временни. В този случай е нерационално да се прокарват стационарни електропроводи, тъй като след приключване на строителните или проучвателните работи обектът просто ще престане да съществува. Същото се отнася и за онези случаи, когато спасители, лекари, строители са принудени да работят при аварии, в места на катастрофи или природни бедствия-преносимият електрогенератор е просто незаменим. Преносимият електрогенератор обикновено е конструиран на собствена рамка, или във водоустойчив кожух (корпус). Цялото устройство има ергономичен дизайн и представителен външен вид. Всички преносими електрогенератори, произведени днес, имат интуитивно достъпна система за управление. Така, че почти всеки човек, който познава инструкцията за експлоатация, може да се справи с настройките и стартирането, както и да следи състоянието по време на работа. Преносимите електрогенератори се различават, както според вида на размера-преносими машини, с рамкова конструкция със стандартно или автоматично регулиране на напрежението, капсуловани(контернейни), за вграждане, така и по вида на горивото (бензин, дизел), усройството на двигателя.

Видове преносими бензинови електрогенератори
Портативните бензинови електрогенератори се отличават с малко тегло-12kg, и размери, силно редуцирано ниво на шума, висок КПД, минимален разход на гориво, голяма дълготрайност, безаварийна работа и лесно обслужване.

Генераторите с рамкова конструкция и стандартно регулиране са предназначени за промишлени цели при тежки условия на експлоатация предимно във високото строителство или при работи под земята. Предлагат се модели, произвеждащи еднофазен или трифазен ток. Тези с рамкова конструкция и автоматично регулиране на напрежението са предназначени за захранване на машини с голям пусков момент, като например, малки компресори. Характерно за тях е електронното управление(АВР) за поддържане на постоянно изходящо напрежение, независимо от натоварването. Най-характерното при капсулованите електрогенератори е изключително ниското ниво на отделения от двигателя шум. Поради това те са подходящи за работа през нощта или през почивните дни, когато нормите за ниво на шума в цивилизованите държави налагат строги ограничения заради спокойствието и почивката на хората. Генераторите от последната група са предназначени за монтиране в различни превозни средства – автомобили и каравани, подвижни работилници, плавателни съдове, малки постройки за временно обитаване и др.

Особености на преносимите бензинови електрогенератори
Портативните бензинови електрогенератори, на външен вид наподобяват елегантно куфарче от пластмаса с по-издути и заоблени форми. В него се побират четиритактов двигател, генератор, шумозаглушител и резервоар за горивото. Преобладаващата част от малките бензинови електрогенератори (около 99%, включително всички предлагани в България) имат двигатели с въздушно охлаждане. Различават се един от друг по своята електрическа мощност и съответно по големината и теглото си, и по разхода на гориво. Двигателите с алуминиев цилиндров блок и странично монтирани клапани се характеризират с ниска цена, но техният експлоатационен живот също е кратък - около 500 часа. Двигателите с чугунена облицовка на цилиндъра и странични клапани имат експлоатационен живот от 1500 часа. Характеризират се с нисък разход на гориво, т.е. с ниската цена на произведен киловатчас електроенергия. Синхронните eлектрогенератори са по-малко точни, но въпреки това са подходящи за аварийно захранване на офиси, хладилни агрегати, оборудване на селски къщи, вили, строителни обекти. Такива електрогенератори могат лесно да захранват електрически инструменти и електрически двигатели с реактивно натоварване до 65% от номиналната им стойност. Асинхронните електрогенератори поддържат напрежението в мрежата с висока точност, поради което дават възможност за свързване на оборудване, което е чувствително към падове на напрежението(например медицинско оборудване, други електронни устройства). Такива генератори позволяват свързване на електроинструменти и електродвигатели с реактивна мощност до 30% от номиналната. За разлика от обикновените, асинхронни и синхронни генератори, при инверторните се върти не роторът, а многополюсен статор. Индуктира се трифазен електрически ток, чиято честота зависи от честотата на въртене и достига до около 500Hz. Той се изправя с помощта на електронна схема(тиристорно управляван ключ), като се превръща отново в променлив ток с точно зададена честота 50Hz и напрежение 230V(европейски стандарт). Променливият електрически ток, произведен от инверторния генератор, има синусоидална форма, съвсем близка до идеалната крива-с отклонение от нея не повече от ±2,5%. Възможните отклонения от тези стойности са пренебрежимо малки. При обикновените електрогенератори това отклонение достига и надхвърля ±23%, а формата на кривата на напрежението при тях е по-близка до трапецовидната. Това ги прави неподходящи за захранване на чувствителната компютърна и всякакъв друг вид електронна техника. Инверторните електрогенератори са по-икономични и произвеждат електрически ток с параметри, позволяващи захранване на най-чувствителните електронни прибори-компютри, телефони, таблети, телевизори, офис техника, циркулационни помпи на отоплителни инсталации и др. Това е постигнато чрез „интелигентно“ управление на двигателя в зависимост от потреблението на електроенергия. Системата за електронно управление, поддържаща постоянна величина на изходящото напрежение, регулира честотата на въртене на двигателя, оттук и разхода на гориво в зависимост от натоварването. При липса или при съвсем малко натоварване, машината работи на минимални обороти. Щом натоварването нарасне, системата моментално реагира, като повишава оборотите на двигателя.Така например, малките по мощност електрогенератори 1kVA(пълната електрическа мощност, получена при дадени стойности на тока и напрежението в една променливотокова верига) и тегло 13kg с едно зареждане-2,3l, може да работи около 4,5 часа при пълно натоварване и до 8 часа при частичен товар, докато среден електрогенератор по мощност-2kVA и тегло 21kg с едно зареждане-4,1l, може да работи до 10 часа. По мощните преносими електрогенератори са поставени на колелца с две ръкохватки за пренасяне от двама души. Те са по-тежки-около 61kg, и са по-подходящи за стационарна работа. От друга страна при ниски обороти, бензиновият двигател работи значително по-безшумно, отделя и по-малко изгорели газове в околната среда. Ниското ниво на отделяния при работата шум, е 64dB на разстояние 7m. То е постигнато благодарение на двустепенното шумозаглушително гърне и затворената конструкция на самия генератор. Огромно е предимството на инверторните генератори при използване в бита като резервен източник за електрозахранване в райони с проблемно електроснабдяване. Всички преносими еднофазни електрогенератори имат изход(контакт „шуко“- 230V) за променлив ток и за прав-за зареждане на акумулаторни батерии с напрежение 12V. Трифазните електрогенератори за 380V се използват, както за промишлени цели, така и за вили, с трифазна мрежова инсталация. Освен това трябва да се има предвид, че между нула и фаза се ползва 230V (което е, нужно), а между две фази-380V. При използване на трифазни електрогенератори, е необходимо спазване на условието за приблизително равенство на мощността на потребителите в различни фази. За нормална работа на електрогенератора разликата в електрическата мощност в различните фази не трябва да надвишава 20-25%. Трифазните електрогенератори за 230V могат да се използват само за осветление, като 127V се отстраняват между нула и фаза, а 230V се ползват между две фази. Блокът за управление и автоматизация с програмируема система за автоматично стартиране, е предназначен за наблюдение на състоянието на захранващата мрежа, защита на потребителите на електроенергия от високо(ниско) напрежение, както и за автоматично стартиране на бензиновия електрогенератор- ако захранващото напрежение е извън допустимите граници. Така се създава възможност на потребителите да са напълно независими, когато основното захранване е изключено, дори при отсъствие на хора в дома или офиса.

Видове преносими дизелови електрогенератори
Преносимия дизелов електрогенератор е устройство, в което механичната енергия се генерира от дизелов двигател и се преобразува в електрически ток от генератор. Мощността на такива устройства не надвишава 10kW, което прави възможно конструкцията да стане по-компактна. За свързване на един или два електрически консуматора е подходящо устройство с мощност до 3kW. Ако се работи едновременно с голям брой технически единици или свързване на електрогенератора с оборудване, с високи пускови токове (например хладилник или водна помпа), се изисква оборудване с мощност над 5kW. В зависимост от целта, за която е предназначен генераторът, той има свои характерни особености. Не всички дизелови електрогенератори са еднакви по своята конструкция, и следователно те са проектирани за различни работни места.

Рамковиият дизелов електрогенератор, е класически преносим електрогенератор от отворен тип. Работните елементи са монтирани върху мощна метална рамка, която придава стабилност на конструкцията. Демпфериращи възглавници в основата намаляват вибрациите при работещ двигател. Когато се използва електрогенератора на открито, трябва да се инсталира под навес, за да се предпази от влага. Такива преносими електрогенератори са подходящи за работилници, частни къщи, предприятия. Мобилният преносим дизелов електрогенератор има две или четири малки колела, благодарение на които може лесно да се транспортира на голяма площ без много усилия. За разлика от предишния тип, тук работните части са затворени в корпус, което намалява нивото на шума и предпазва електрическите части от валежите. Това е отлично решение за работа на строителна площадка, в работилница, в частни вили, в търговски обекти. Контейнерният мобилен електрогенератор, е платформа, на която основните работни елементи са разположени в защитен контейнер. Може да се постави на специално автомобилно шаси-тип ремарке с 1-3 оси, в зависимост от общото тегло и размери на дизеловия генераторен комплект. Има теглич за свързване към товарен автомобил или трактор. Такъв генератор може да се транспортира на всяко разстояние. Подходящ е за ремонтни екипи работещи на терен, спасителни служби, дърводобивни компании.

Особености на преносимите дизелови електрогенератори
Дизеловите генератори са оборудвани с четиритактови двигатели с вътрешно горене и имат дълъг експлоатационен срок. Следователно те са много издръжливи. Освен това може да се избере модел с мощност 2-4kW за работа през деня за малка работилница, както и модел за захранване на голямо предприятие. Мощността на такива генератори варира от 10 до няколко хиляди киловата. Колкото повече мощност има дизеловия електрогенератор, толкова по-евтина е цената на генерираната енергия. Дизеловите електрогенератори с мощност над 15kW са оборудвани с течна охладителна система, поради което могат да работят денонощно. Естествено, генераторите с мощност 0,65kW и 30 kW ще имат различни размери и конструктивни особености. Дизеловите електрогенератори се подразделят на високооборотни-3000r/min, и нискооборотни-1500r/min. Ако се налага дизеловите електрогенератори да работят около 500 часа годишно, тогава може да се избере електрогенератор с честота на въртене на вала-3000r/min. Предимствата на тези електрогенераторите, са по-ниската цена, размери, тегло. Недостатъкът е по-краткият работен срок, повече шум. При по-интензивна работа се препоръчва използването на дизелови електрогенератори с честота на въртене-1500r/min. Въпреки, че са по-скъпи за една и съща изходна мощност, такива електрогенератори имат увеличен ресурс и по-ниско ниво на шум. Също така е необходимо да се вземе предвид, че е вредно двигателят на дизеловия електрогенератор да работи на празен ход. Следователно, за да се намалят вредните ефекти от празен ход и ниски частични натоварвания на дизеловия двигател, е необходимо да се осигури(като превантивна мярка) на всеки 100 работни часа, работа на електрогенератора със 100% натоварване, не повече от 2 часа. При по-високи отрицателни температури за стартиране на двигателя, за разлика от бензиновия, на дизеловият двигател ще трябва да се загрява горивото, да се използват различни добавки-антигели и т.н. Дизеловите генератори от отворен тип трябва да бъдат инсталирани в затворени помещения, така че да има достъп от различни страни за поддръжка и ремонт. Отстрани на изхода за горещ въздух на охладителната система трябва да се осигури отвор в стената, така че целият въздух да бъде изхвърлен на улицата. Необходимо е осигуряване на отвор за подаване на охлаждащ въздух. Изпускателната система за отработените газове трябва също да е изведена на улицата. Осигуряването на допълнителна шумоизолация е особено важно, когато електрогенератора е под един покрив с обитателите на сградата. Дизеловият електрогенератор от затворен тип, т.е. в затворено изпълнение, може да бъде инсталиран на открито, на всяко удобно място, така че около него да има поне 1 метър свободно пространство. Оптималният разход на дизелово гориво е от порядъка на 0,6-550l/h, в зависимост от мощността. Периодът на смяна на маслото зависи от условията и натоварването, при които генераторът работи. Средно първата смяна на маслото се извършва след 200 часа работа на генератора, последващи промени се извършват на всеки 400 часа работа или веднъж годишно, което от двете настъпи първо. Охлаждането на двигателя може да бъде въздушно (с вентилатор) или течно (на основата на антифриз). В първия случай дизеловият електрогенератор ще бъде лек, евтин, но няма да може да работи непрекъснато, а във втория ще бъде мощен, способен да работи денонощно. Дизеловите електрогенератори с течно охлаждане на двигателя имат експлоатационен живот от 15 000 до 20 000 часа (време на работа преди първия основен ремонт). От това следва, че в резервен работен режим на готовност, дизеловите електрогенератори с течна охладителна система на двигателя ще продължат да работят повече от 30 години, при редовно техническо обслужване в съответствие с изискванията на инструкциите за експлоатация. Eднoфазoвите генератори позволяват да се генерира напрежение 230V за битови цели. Двуфазните и трифазните генератори генерират 230V и 380V. Те имат висок КПД и могат да се използват не само с домакински уреди, но и за промишлени цели. Типът на стартиране на преносимите дизелови електрогенератори зависи от очакваните работни условия. Миниатюрните преносими модели обикновено се включват ръчно-с ключ или с пусков шнур. Така че, за студения сезон, генераторите с автоматичен старт са най-подходящи. Разбира се, електрическите генератори като резервен източник с автоматично стартиране при изключване на електрозахранването от външната електропреносна мрежа, са най-добрият избор като непрекъсваемо захранване за дома или лятната вила, за търговските обекти, за медицинските центрове. В този случай за свързване на генератора към съответната електрическа мрежа се използва панелът за автоматично включване на резервния източник-AВР, който частично или напълно освобождава човека от участие в работата на електрогенератора. Има два вида AВР-устройства. Първият вид е аналог на автоматично превключване, който е допълнително оборудван с електронен блок. Той самостоятелно стартира и спира двигателя. Устройството получава информация за наличието или отсъствието на електрическа енергия в централната мрежа чрез слаботоков кабел. В зависимост от получената информация, той или стартира, или спира двигателя на свързания генератор. Основният недостатък на това устройство е липсата на допълнителна защита на генераторния електродвигател по време на включване/изключване. Вторият вид е система, която се управлява от микропроцесорна електроника. Основното й предимство е наличието на разнообразие от сензори, които следят работата на свързания генератор. Така че, за студения сезон, генераторите с автоматичен старт са най-подходящи.

Избор на бензинови и дизелови електрогенератори
Ако са необходими аварийни захранвания за кратки периоди от време-около 7 часа, тогава бензиновите електрогенератори са подходящият избор. Нито един модел бензинов електрогенератор не е проектиран за непрекъсната работа. Ако целта е да се получат непрекъсваеми продължителни захранвания, тогава има смисъл да се обърне внимание на дизеловите електрогенератори. Те се характеризират с висок показател за дълготрайност и надеждност на двигателя. Бензиновите електрогенератори са много по-евтини от дизеловите, но разходите им за поддръжка, както и горивото, са много по-високи.