Мини-электростанции собираются под различными марками довольно широким кругом фирм из Японии, США, Великобритании, Германии и Италии. Причем можно довольно четко выделить две группы производителей. Одни изготавливают электростанции на основе собственных двигателей, закупая генераторы на стороне (к этому ряду относятся MITSUBISHI, LOMBARDINI, YANMAR). Другие выпускают станции, используя генераторы собственного производства и закупаемые силовые агрегаты. Так поступают F. G. WILSON (Великобритания), METALLWARENFABRIK GEMMINGEN (Германия), MOSA (Италия), SPARKY (Болгария) и др. Существуют фирмы, занимающиеся только сборкой. Все важнейшие комплектующие (двигатели и генераторы) они получают от других производителей. Относиться с подозрением к тем или иным производителям, а также к фирмам, занятым только сборкой, нет оснований: во всем мире все три подхода – дело обычное. Зачем тратить силы на разработку своих узлов, когда можно взять самые надежные комплектующие у специализированной фирмы и тем самым снизить стоимость станции?
Выбор мощности электростанции
Конечно, главный критерий выбора электростанции – ее мощность, которая должна соответствовать мощности питаемого оборудования. У многих владельцев загородных домов перечень потребителей, подключаемых к резервному электропитанию, может совпадать, вот только технические характеристики этих систем, их сочетание и режим работы, скорее всего, окажутся разными. Взять хотя бы последний фактор, который определяется частотой и длительностью отключений, образом жизни и количеством обитателей дома.
Поэтому очень важно определиться, что именно вы хотите подключить к электростанции, и подсчитать суммарную мощность с учетом пусковой мощности тех или иных электроприборов и коэффициента одновременности включения. Особо следует выделить потребителей с повышенной чувствительностью к качеству электроэнергии, например компьютерную технику, измерительные приборы и т. д.
Здесь самое время поразмыслить, какие устройства и системы, имеющиеся в доме, действительно нужно запитать в первую очередь. Дело в том, что электростанция – оборудование сравнительно дорогое. Да и электричество, которое она вырабатывает, недешево: если принять во внимание затраты на топливо, кВтxч домашней электроэнергии примерно вчетверо дороже «сетевой», от местной распределительной системы. Поэтому полный переход на «свое» электричество экономически нецелесообразен. Разумнее разделить всех потребителей на несколько категорий. Так, к числу наименее ответственных можно отнести приборы и системы, без которых, если отключат электропитание, вы сможете обойтись, например сауны, душевые кабины, кабельные системы обогрева полов и т. д. Вторую категорию составят потребители, обеспечивающие комфортное проживание. Сюда попадают, скажем, кухонная техника (плита, холодильник, чайник, посудомоечная машина), телевизоры, аудио– и видеоаппаратура, утюги, электробритвы, наконец, компьютеры. Третья категория – самая важная, поскольку в ней оказываются системы жизнеобеспечения (аварийное освещение, охранная и пожарная сигнализация, устройства видеонаблюдения, электрические замки, отопление и водоснабжение).
Очевидно, что потребители первой категории должны работать лишь в том случае, когда действует основное электропитание. Резервировать какие-либо мощности для них бессмысленно из-за невыгодного соотношения «необходимость-стоимость». А вот запитать от резервного источника самые необходимые электроприборы и системы жизнеобеспечения имеет смысл. Как показывает практика, чаще всего в списке оказываются оборудование котельной, охранная сигнализация, водяной насос, телевизор и холодильник, несколько ламп освещения и обогревательные приборы. Как правило, их суммарная мощность составляет порядка 5 кВт, но при большом желании можно сократить собственные потребности наполовину, до 3 кВт.
Существует значительное количество потребителей электроэнергии, пусковая мощность которых в момент запуска может превышать номинальную в 2–3 раза. Большие пусковые токи (а значит, и большая потребляемая мощность) в режиме включения характерны для приборов с асинхронными электродвигателями. Скажем, средняя номинальная мощность двигателя компрессора холодильника – 0,2 кВт, а в момент пуска ему потребуется около 1 кВт. Мощность погружного насоса может составлять, к примеру, всего 1 кВт, а величина мощности в момент запуска из-за большого пускового тока может оказаться в 5 раз больше. Так что, если не учесть пусковые нагрузки, сгорит или генератор, или электромотор. Практически все производители оснащают электростанции защитой от перегрузок, устанавливая датчик температуры на обмотках статора электрогенератора. Так устроены серия Elemax SX-DX, серия EX от HONDA, семейство станций RGV от ROBIN и т. д. Все генераторы в станциях от HONDA оборудованы тепловой защитой, и при перегрузке по мощности (если вы, к примеру, пытаетесь снять 5 кВт со станции мощностью 4 кВт) терморегулятор отключает агрегат.
Специалисты считают, что электростанция должна работать «с запасом», на 80–90 % от установленной номинальной мощности. Это наиболее эффективный режим с точки зрения стабильности, длительности моторесурса и экономической эффективности. Вот только мощность самих станций производители указывают по-разному. В технической документации к европейским агрегатам прописана, как правило, номинальная мощность. В таком случае подключать можно лишь то оборудование, мощность которого в пусковых режимах суммарно не превышает номинальную мощность электростанции. Почти любой японский агрегат имеет две характеристики – номинальную и максимальную мощность. При номинальной станция работает сколь угодно долго, пока не потребуется дозаправка топливом или смена масла. Разница между максимальной, указываемой производителем, и номинальной мощностью составляет запас мощности, требуемый для обеспечения пусковых токов в течение небольшого отрезка времени. В диапазоне от номинала до максимума станция может работать в пределах 5-10, максимум 20–30 минут, после чего срабатывает тепловая защита, отключающая агрегат. Режим длительной нагрузки рассчитан на работу при 80 % от номинальной мощности. В данном случае подключайте столько приборов, чтобы пусковая мощность в сумме не превысила максимальную мощность станции.
Основные типы генераторов
При выборе электростанции следует обратить внимание, каким генератором укомплектована установка – синхронным или асинхронным. Генератор синхронного типа выдает стабильные параметры напряжения и частоты. Станция с таким генератором хороша для стационарного использования, выдерживает высокие пусковые токи, ее можно нагружать на полную мощность, подключая различные электроинструменты, не слишком требовательные к качеству тока, а также бытовые приборы (насосы, холодильники, стиральные машины и т. д.). В последнее время в конструкции электростанций используются бесщеточные генераторы синхронного типа, которые не нуждаются в обслуживании.
Асинхронные генераторы выдают чистейшую синусоиду, а вот перегрузка пусковыми токами в этом случае крайне нежелательна. Лучше всего подключать к станциям с «асинхронником» чувствительную к перепадам напряжения аппаратуру – электронные приборы, компьютеры, магнитофоны, CD-проигрыватели и т. д. В случае использования станции для питания ламп накаливания, электронагревателей или же если мощность подключаемых электромоторов и прочих индуктивных нагрузок в 3–4 раза меньше мощности генератора, лучше также применять «асинхронники».
В электростанциях могут использоваться однофазные или трехфазные генераторы. Первые выдают переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц, вторые рассчитаны и на 220, и на 380 В. Причем если к однофазным генераторам можно подключать только однофазные нагрузки, то трехфазные могут обеспечить энергией приборы, рассчитанные как на 220, так и на 380 В. Если вы собираетесь приобрести электростанцию с однофазным генератором, достаточно без ошибок посчитать необходимых потребителей (учитывая их пусковые токи) и заплатить за агрегат с подходящей выходной мощностью (добавив для запаса 25–30 %).
Что касается трехфазных генераторов, то при подключении к ним однофазных потребителей может возникнуть проблема перекоса фаз: одна из них будет нагружена меньше, другая – больше. Во-первых, перекос фаз (то есть разность в мощности подключенных к ним потребителей) у станции с синхронным генератором не должен превышать 1/3, или 30 %. Если, к примеру, ваш трехфазный агрегат имеет мощность 6 кВт, суммарная мощность однофазных потребителей не должна превышать 2 кВт на одной фазе. Если вы подключите еще и обогреватель, хотя бы на 1,5 кВт, существует вероятность, что генератор сгорит. Во-вторых, даже если в вашем доме имеется трехфазная сеть, резервное электропитание технически можно организовать в однофазном режиме. Вот только придется высчитывать, какая из фаз генератора нагружена больше, а какая – меньше, чтобы избежать перекоса. Ну, а когда в доме есть постоянные трехфазные потребители, например, работает глубинный насос, выбор падает именно на трехфазный асинхронный генератор (установлен, например, на таких моделях, как Geko 6000 Ed-A/HHDA, ESE 204 от ENDRESS или серия станций GE от MOSA). Он выдерживает перекос фаз до 80 %.
Мини-электростанции оснащаются двигателями внутреннего сгорания – либо бензиновыми, либо дизельными. Агрегаты с бензиновым двигателем выпускаются в диапазоне мощностей 0,5-12 кВт, с дизельным – от 2 кВт и выше. Так что проблема, какой двигатель выбрать, возникает, только если вам требуется станция мощностью от 2 до 12 кВт: агрегаты мощнее 12 кВт выпускаются, как правило, с дизелем.
В сравнении с дизелями бензиновые установки, помимо легкости и компактности, менее шумны и менее вибронагружены, а при одинаковых размерах и массе – более мощны. Агрегатами на бензиновом топливе снабжается большинство станций малой (до 6 кВт) и средней (до 12 кВт) мощности, причем применяются практически только четырехтактные двигатели с верхним расположением клапанов. Такая компоновка позволяет уменьшить площадь поверхности камеры сгорания (и, соответственно, снизить нагрев самого узла) и повысить степень сжатия, увеличивая тем самым эффективность сгорания топлива. Подобные агрегаты имеют соответствующую маркировку. Все современные моторы