Простой бензиновый генератор из доступных деталей своими руками

Вашему вниманию будет предложено две конструкции простейшего самодельного бензинового генератора, сделанного на базе двигателя от триммера и автомобильного генератора. Мощность такой установки может варьироваться от 1 до 2 кВт. Все зависит от мощности двигателя и мощности автомобильного генератора. Выходное напряжение 12 В, но никто не запрещает подключить инвертор и повысить напряжение до 220 В.
В обще, такая самоделка доступна каждому, так как ведь движок от триммера вполне может валяться у вас в мастерской, а автомобильный генератор найти вообще не проблема.

Понадобится

• Бензиновый двигатель от триммера. Желательно использовать конечно 4-х тактный, но и 2-х тактный вполне сгодится.
  
• Исправный автомобильный генератор. В нем уже встроена система управления стабилизацией выходного напряжения.
  
• Аккумулятор 12 В. Не обязательно большой и мощный, он будет применен только для запуска. Без него генератор не будет вырабатывать электрический ток, так как на коллектор необходимо подать начальное напряжения для первичного возбуждения.

Вариант 1: бензиновый генератор с прямой передачей

Конструкция его проста и не замысловата, как видите. Единственным сложным этапом будет подготовка вала вод сверлильный патрон.
По порядку: вал обрезается, точится на токарном станке, нарезается резьба под патрон.
Далее навинчивается патрон, в который зажимается вал электрогенератора.
Далее все закрепляется на деревянной подставке. Сложность еще состоит в том, чтобы хорошо закрепить все агрегаты, чтобы их оси были в одной плоскости, чтобы при вращении биение было минимальным.

Запускаем бензиновый движок, подключаем генератор к аккумулятору. Вольтметром с лампочкой проверяем его работу.

Смотрите видео работы

Вариант 2: бензиновый генератор с ременной передачей

Очень похож на первый, только для передачи вращения используется ремень. На вал триммера закрепляется шкив, и все соединяется ремнем.
Закрепляем все на деревянном основании.

Запускаем триммер и так же проверяем работу.

Смотрите видео работы генератора

Применение

В зимнее время такой генератор будет просто находкой для тех у кого слабый аккумулятор в автомобиле. Такую установку можно запросто возить с собой в багажнике, она не займет много места.
А в обше, применение генератору можно найти самое различное. Как уже говорилось ранее: можно подключить мощный инвертор и питать любую нагрузку 220 В, вплоть до электроинструмента.

принцип работы, классификация, как выбрать

В некоторых ситуациях невозможно обойтись без автономного источника электроэнергии. Для частного дома или дачи наиболее приемлемый вариант хороший бензогенератор. При достаточной мощности последнего от него может быть запитан даже котел отопления. Не менее актуально наличие бензинового генератора на строительных площадках для питания сварочного инвертора или другого оборудования. Собранная нами информация поможет подобрать наиболее оптимальное устройство для этих целей.

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.

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..

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.

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.

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

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)

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 P

П = P_НОМ * k,

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

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

Название прибора	PНОМ (кВт)	Коэффициент запаса мощности (k)	PП (кВт)
Бытовые холодильники	0,70	3,50	2,45
Микроволновые печи	0,80	2,0	1,60
Стиральные машины	2,0	1,0	2,0
Ударные и безударные дрели, а также перфораторы	1,0	1,2	1,2
Углошлифовальные машинки	2,2	1,3	2,86
Насосы для скважин	1,0	3,0-5,0	5,0
Миксеры для бетона	1,0	3,5	3,5

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.

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.

Инверторный электрогенератор: идеальная синусоида напряжения | Электрогенераторы | Блог

Инверторные электрогенераторы завоевывают все большую популярность. Оно и понятно — их ассортимент увеличивается, а стоимость приближается к обычным генераторам. Об их преимуществах над классическими наслышаны многие, кто хоть немного интересовался автономными электростанциями. Так в чем же заключаются их достоинства и насколько они хороши на самом деле?

Инверторный электрогенератор — что это?

В основе электрогенераторов положен принцип выработки электрической энергии за счет преобразования механической энергии двигателя внутреннего сгорания в электрическую путем вращения генератора переменного тока — альтернатора.

В бытовых моделях чаще всего применяют синхронные генераторы переменного тока. Генератор состоит из статора и ротора. На статоре расположены обмотки, с которых снимается вырабатываемое генератором переменное напряжение. На роторе же — несколько полюсов с магнитами. Это могут быть как электромагниты, так и постоянные магниты, например, мощные неодимовые. Ротор вращается, создавая переменное магнитное поле, которое пронизывает обмотку статора, в результате чего в последней появляется электродвижущая сила, или, проще говоря, напряжение.

Схема классического электрогенераторабез инверторной технологии

Что же такое инверторные электростанции? Инвертор — это электронное устройство, предназначенное для преобразования постоянного тока в переменный. Таким образом, в инверторных электростанциях выходное переменное напряжение получают не напрямую от генератора переменного тока, а от инверторного преобразователя. Но пытливый читатель, вероятно, заметил, что инвертор преобразует постоянный ток в переменный. А где же его взять, если с обмоток статора снимается переменное напряжение? Все правильно, от генератора переменного тока получается переменное напряжение. Для получения же постоянного напряжения используют выпрямители.

Схема электрогенератора с использованиемнезависимого формирователя выходного напряжения

Если в электростанции отсутствует инверторный преобразователь (далее будем называть такие электростанции классическими), то необходимое напряжение снимается напрямую с обмоток статора.

Зачем же так все усложнять, если можно просто подключить необходимое электрооборудование к обмотке статора генератора переменного тока и завести двигатель. На то есть, как минимум, три веские причины:

1. Требуется не абы какое переменное напряжение, а с вполне определенными контролируемыми характеристиками.
2. А еще требуется легкое и компактное устройство в целом.
3. И было бы очень неплохо, чтобы это устройство поглощало как можно меньше горючего.

Думается, что эти причины стоят того, что бы немного заморочиться. Начнем с самого важного — характеристик переменного напряжения, требуемого для питания электроприборов.

Характеристики переменного напряжения

Какими же характеристиками должен обладать электрический ток, получаемый от автономной электростанции?

Пойдем простым логическим путем — если к электростанции планируется подключать бытовые электроприборы, то электрическое напряжение, получаемое от автономной электростанции, должно иметь те же характеристики, что и напряжение в обычной розетке.

Согласно ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения», основные характеристики напряжения в бытовой электросети должны удовлетворять следующим значениям:

• номинальное значение напряжения — 220 Вольт,
• допустимое отклонение от номинального напряжения — ±10%,
• номинальное значение частоты напряжения — 50 Гц,
• допустимое отклонение частоты — ±5 Гц (для автономных систем электроснабжения).

Форма напряжения должна быть синусоидальной с минимальными искажениями. «Качество» синуса определяется уровнем гармонических искажений.

Допустимый уровень гармонических искажений по напряжению не должен превышать 8 %. Зачастую именно искажения формы напряжения, которую выдают автономные электростанции, является причиной плохой работы, а то и вовсе неработоспособности подключаемого электрооборудования.

Синусоидальный сигнал «высокого качества» можно посмотреть на экране осциллографа, подключив его к выходу специального генератора сигналов, который предназначен для тестирования различных устройств.

Синусоидальный сигнал частотой 50 Гц на экране осциллографа Hantek DSO5202P, полученный со специального генератора сигналов

Можно оценить и частотный спектр этого сигнала. Например, используя программу SpectraPlus и звуковую карту Sound Blaster X-Fi Xtreme Audio SB0790, можно получить вот такой график и значение коэффициента гармоник, которое в данном случае не превышает 0,03 %.

Частотный спектр сигнала, полученного со специального генератора

С точки зрения ценителей хорошего звука данную форму напряжения нельзя назвать идеальной, а вот инженер-электрик наверняка посчитает такую форму напряжения образцовой.

Некоторые электронные приборы и электрооборудование допускают электропитание с худшими характеристиками, чем указано в ГОСТе, но если требуется «универсальный» электрогенератор, к которому можно было бы подключать любые устройства, не задумываясь о последствиях, то характеристики его напряжения должны быть максимально приближены к требованиям ГОСТа.

А что творится в обычной розетке?

Чтобы понимать, о чем идет речь и какие в реальности основные параметры напряжения в бытовой электросети, были проведены их измерения.

Форма напряжения частотой 50 Гц в бытовой электросети

Спектр напряжения в бытовой электросети

По результатам измерений коэффициент гармоник (уровень гармонических искажений) по напряжению в бытовой электросети составил около 3.4 %, что полностью укладывается в требования ГОСТа. Изменения напряжения в течение двух часов не превышали допуски, указанные в ГОСТ.

Изменение напряжения в бытовой электросети в течение двух часов

Изменения частоты напряжения в бытовой электросети минимальны и не превышают 0,05 Гц.

Изменение частоты напряжения в бытовой электросети в течение 1 часа

Такая точность необходима в большей степени для синхронизации промышленных электрогенераторов, установленных на ТЭЦ, ГЭС, АЭС и прочих электростанциях. Для бытовых потребителей электроэнергии такая точность, как правило, избыточна. Поэтому в ГОСТе отдельно указаны допуски на отклонение частоты для автономных систем электроснабжения, значения которых составляют ±5 Гц.

С качеством электрической энергии разобрались, вернемся к электрогенераторам.

Классическая автономная электростанция

Для того, чтобы получить напряжение с требуемыми характеристиками, в классической электростанции необходимо выполнить несколько условий.

У синхронных генераторов частота выходного напряжения пропорциональна частоте вращения ротора. Если вращать ротор со скоростью 1500 оборотов в минуту, то на выходе получим напряжение частотой 50 Гц. При этом ротор должен быть двухполюсным, то есть иметь два магнита, закрепленных на противоположных сторонах оси ротора. Для двигателя внутреннего сгорания 1500 об/мин — это оптимальное значение, поэтому ось ротора напрямую соединяется с осью коленчатого вала двигателя. Теперь требуется тщательно следить за оборотами двигателя и поддерживать их на заданном уровне для обеспечения стабильной частоты получаемого переменного напряжения.

Нужную частоту получили, теперь разберемся с напряжением на выходе. Альтернатор, по сути, является источником тока, а не напряжения, поэтому выходное напряжение при условии постоянства оборотов будет зависеть от величины нагрузки. Чем больше нагрузка, тем меньше напряжение.

А еще выходное напряжение зависит от величины вращающегося магнитного поля, которое создают магниты на роторе. Силу магнитного поля можно менять, если установить на роторе электромагниты. Теперь, меняя ток в обмотках электромагнитов, можно регулировать выходное напряжение альтернатора. Так как ротор вращается, то для подачи тока в его обмотки применяют скользящие контакты — щетки. Устройство, которое поддерживает выходное напряжение генератора на уровне 220–230 В путем непрерывной регулировки тока в обмотках ротора, называется автоматическим регулятором напряжения (automatic voltage regulator — AVR). Без AVR синхронные генераторы в автономных электростанциях не применяются. Данные устройства чаще всего устанавливаются в корпусе альтернатора и выглядят примерно так.

Автоматический регулятор напряжения (AVR)

А вот так выглядит типичный альтернатор, установленный на классической автономной электростанции.

Типичный синхронный альтернатор мощностью 2,2 кВт. Сверху со снятой задней крышкой и демонтированным AVR, снизу вид сбоку с ориентировочными размерами

Как видно на фото, конструкция довольно громоздкая. Альтернатор сопоставим по размерам с применяемым двигателем внутреннего сгорания. При частоте выходного напряжения в 50 Гц и используемому принципу поддержания выходного напряжения на должном уровне уменьшить габариты альтернатора практически не возможно.

Характеристики напряжения в классическом электрогенераторе

Форма выходного напряжения классической автономной электростанции номинальной мощностью 2.2 кВт показана на трех осциллограммах ниже при мощностях нагрузки в 100 Вт, 900 Вт и 1700 Вт соответственно.

Нагрузка 100 Вт                      Нагрузка 900 Вт                   Нагрузка 1700 Вт

Форма выходного напряжения на выходе классической автономной электростанции номинальной мощностью 2.2 кВт

Нетрудно заметить, что форма напряжения отличается от «идеальной» синусоиды. Частотные спектры сигналов и значения коэффициента гармоник показаны ниже на графиках.

Нагрузка 100 Вт                                       Нагрузка 900 Вт

Нагрузка 1700 Вт

При мощностях нагрузки 900 и 1700 Вт коэффициент гармоник превышает требования ГОСТа.

Далее показана зависимость выходного напряжения от величины нагрузки.

Зависимость выходного напряжения от величины нагрузки

Что интересно, при увеличении нагрузки выходное напряжение генератора даже немного повышается. Это особенности работы AVR. В целом значение выходного напряжения достаточно стабильно. Тут некоторую озабоченность вызывают кратковременные всплески напряжения в моменты подключения нагрузки. Особенно это заметно, если к ненагруженному генератору сразу подключить довольно мощную нагрузку. В данном случае в момент подключении к генератору нагрузки в 1700 Вт сразу наблюдается провал напряжения на 9-10 вольт, затем кратковременный подъем на 11-12 вольт. Это результат работы системы AVR и системы автоматического поддержания оборотов двигателя, которые имеют естественную инерционность и не могут мгновенно производить регулировку.

А вот так меняется частота выходного напряжения при подключении нагрузки разной мощности.

Зависимость частоты выходного напряжения от величины нагрузки

При работе электростанции без нагрузки или при малой нагрузке частота напряжения немного завышена относительно номинального значения (50 Гц), это сделано умышлено, так как при номинальной нагрузке обороты двигателя в любом случае упадут даже при задействованной автоматической регулировке оборотов. А для электрооборудования незначительное повышение частоты питающего напряжения менее вредно, чем ее понижение, в особенности для устройств с трансформаторным питанием. При снижении частоты у трансформаторов увеличивается ток холостого хода, а значит и нагрев.

Как бы то ни было, характеристики напряжения исследуемой классической электростанции вполне удовлетворяют требованиям ГОСТа, за исключением гармонических искажений выходного напряжения. Но для большинства оборудования это вполне допустимо.

Инверторная автономная электростанция

В инверторных электростанциях тоже используется синхронный генератор переменного тока. Но его конструкция отличается от тех, которые используются в классических электростанциях.

Какие же требования предъявляются к генератору переменного тока инверторной электростанции, чтобы получить напряжение с требуемыми характеристиками? А требования эти очень лояльные, так как формированием нужных характеристик выходного напряжения занимается инверторный преобразователь, а не альтернатор. В этом и кроется ключевое отличие инверторных электростанций от классических.

Самое интересное заключается в том, что становится не важно, какая частота напряжения будет на выходе альтернатора, так как напряжение будет преобразовано в постоянное, а у него частота как параметр отсутствует в принципе. Это дает возможность применения многополюсного генератора с внешним ротором, обмотки которого работают на повышенной частоте (примерно 400–600 Гц).

Отпадает необходимость в роторе с обмоткой для создания электромагнита. Блок AVR тоже становится лишним. Ведь уровень напряжения, необходимый для питания инвертора можно регулировать, изменяя обороты двигателя. Поэтому на роторе можно установить постоянные магниты. Все эти конструктивные особенности значительно уменьшают размеры и вес альтернатора.

Синхронный многополюсный альтернатор с внешним ротором на постоянных магнитах мощностью 1,25 кВт

Показанная на фото инверторная электростанция имеет в составе два многополюсных генератора переменного тока, которые установлены по обе стороны коленчатого вала. В результате параллельной работы двух альтернаторов номинальная мощность электростанции составляет 2,5 кВт.

А вот так выглядит типичный блок формирователя выходного напряжения, в составе которого установлен выпрямитель и, собственно, инвертор. Размеры данного блока 175х130х80 мм.

Характеристики напряжения инверторного электрогенератора

Форма выходного напряжения инверторной электростанции номинальной мощностью 2 кВт показана на трех осциллограммах ниже при мощностях нагрузки в 100 Вт, 900 Вт и 1700 Вт соответственно.

Форма выходного напряжения на выходе инверторной электростанции номинальной мощностью 2 кВт

Форма напряжения близка к «идеальной» синусоиде. Измерения коэффициента гармоник показали отличные результаты. Уровень искажений меньше, чем в бытовой электросети и в несколько раз меньше требований ГОСТа.

Нагрузка 100 Вт                                       Нагрузка 900 Вт

Нагрузка 1700 Вт

Уровень гармоник выходного напряжения инверторной электростанциипри разных величинах нагрузки

Далее показана зависимость выходного напряжения от подключаемой нагрузки.

Зависимость выходного напряжения от величины нагрузки

При увеличении нагрузки напряжение уменьшается, но незначительно. Наблюдаются провалы напряжения в моменты подключения нагрузки. Более всего это заметно при резком увеличении нагрузки с нуля. Такие провалы объясняются конкретными схемотехническими решениями при разработке инвертора и в разных реализациях могут отличаться по величине.

А вот если посмотреть на график частоты выходного напряжения от нагрузки, то увидим ровненькую горизонтальную линию. При этом нагрузка к генератору подключалась аналогично предыдущему графику. Такие стабильные параметры являются следствием того, что инверторный преобразователь имеет свой собственный задающий электронный генератор, и его частота никак не зависит от оборотов двигателя.

Параметры напряжения инверторной электростанции полностью удовлетворяют требованиям ГОСТа. Отличительной особенностью являются малые гармонические искажения выходного напряжения и высокая стабильность частоты.

В каждой бочке бывает ложка…

Нельзя не отметить одну особенность инвертора, которой пользуются производители, чтобы удешевить его конструкцию. Дело в том, что по определению инвертор — это устройство, которое преобразует постоянное напряжение в переменное. При этом речь не идет о форме этого переменного напряжения. Синусоидальную форму выходного напряжения чисто технически получить несколько сложнее, чем прямоугольную. В результате некоторые производители устанавливают на свои электростанции инверторы, которые вместо синуса дают прямоугольные импульсы частотой 50 Гц, при этом их ширина и амплитуда подобраны таким образом, что дают среднеквадратическое значение напряжения как раз в 220–230 В. Все это называют ступенчатой аппроксимацией синусоиды. Ниже показана форма выходного напряжения инверторной электростанции с выходным напряжением в виде как раз той самой ступенчатой аппроксимации.

Форма выходного напряжения инверторной электростанции со ступенчатой аппроксимацией синусоиды

Да, некоторое оборудование вполне сносно переваривает такую форму напряжения, но называть такую электростанцию универсальной для питания любого электрооборудования было бы опрометчиво. Сложно гарантировать стабильную и безотказную работу оборудования, подключенного к такому электрогенератору. Либо надо знать, что подключаемое оборудование допускает работу от напряжения такой формы.

К сожалению, производители зачастую умалчивают об этом параметре, но зато громко заявляют, если их изделие выдает «чистый» синус.

Что в итоге?

Основным преимуществом инверторных электростанций является малый вес и габариты. В среднем инверторная электростанция в 1,5-2 раза легче и меньше классической. Такие показатели удалось достичь благодаря применению многополюсного генератора переменного тока с внешним ротором на постоянных магнитах и работающего на повышенной частоте. А применяется такой генератор как раз из-за независимого формирователя выходного напряжения — инвертора. Ко всему прочему все эти технические решения увеличивают КПД электрогенератора, что уменьшает потребление горючего двигателем.

Что касается качества выходного напряжения, то тут неоспоримым преимуществом инвертора по сравнению с классической электростанцией является низкий уровень искажений формы выходного напряжения. На выходе практически идеальная синусоида (если, конечно, не попался инвертор с аппроксимацией). Тоже можно сказать и о стабильности частоты. Такие параметры позволяют использовать инверторную электростанцию для питания любого оборудования, не опасаясь негативных последствий.

Стабильность напряжения инверторной электростанции ничем не выделяется на фоне этого же параметра классического электрогенератора. И у того, и другого устройства этот параметр находится на должном уровне и зависит от применяемых решений при разработке и изготовлении AVR или инвертора.

Как сделать бензогенератор своими руками

Электричество настолько прочно вошло в современную жизнь, что даже непродолжительное его отключение чревато остановкой работы многих служб. Резервное электропитание может пригодиться и на даче, и на строительных участках и во время экспедиций. В таких ситуациях выручает бензогенератор своими руками.

Преимущества бензогенератора

Бензогенераторы широко востребованы в качестве мобильных источников электроэнергии благодаря несомненным достоинствам:

Бензиновые генераторы

• небольшие размеры установки делают возможным использование ее на небольших площадях;
• низкие весовые параметры позволяют легко перемещать генератор без подсобных механизмов;
• благодаря простой конструкции можно изготовить агрегат самостоятельно;
• при необходимости все узлы или детали легко заменяются;
• оборудование отличается хорошей производительностью;
• бензиновые генераторы гораздо дешевле, чем дизельные или газопоршневые.

Сфера применения

Несомненные достоинства бензогенератора обеспечивают ему широкую область применения:

• при строительно-монтажных работах;
• на производственных участках и ремонтных мастерских;
• в аварийных системах освещения;
• для хозяйственных работ на участках, куда еще не подвели электричество;
• для организации пикников;
• при обеспечении аварийного электропитания больниц;
• для резервного электроснабжения в частных коттеджах.

Бензогенератор в работе

Принцип действия прибора

В устройство бензогенератора положен принцип поэтапного превращения разных видов энергии:

• тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется в механическую;
• вращение коленчатого вала преобразуется в электрическую энергию;
• образующийся переменный ток можно преобразовать в постоянный с помощью выпрямителя напряжения.

Получение электроэнергии происходит следующим образом:

Принцип работы инверторного бензогенератора

• после запуска установки бензин из топливного бака поступает к двигателю, попутно проходя через очищающий фильтр;
• с помощью топливного насоса он закачивается в карбюратор, откуда вместе с кислородом запускается в цилиндр двигателя;
• при сгорании бензина образуются газы, при расширении которых выполняется механическая работа по вращению коленчатого вала;
• передача вращательного момента ротору запускает процесс преобразования механической энергии в электрическую;
• вращение ротора создает электромагнитное поле, на полюсах которого образуется разность потенциалов;
• с помощью блока электромодуляции устанавливается необходимое напряжение и частота 50 Гц.

Необходимые материалы и оборудование

Бензогенератор имеет несложную конструкцию. Его узловые элементы представлены:

• бензиновым двигателем внутреннего сгорания, двух- или четырехтактным;
• генератором и инвертором;
• блоком электромодуляции;
• пусковым стартером.

В комплект двигателя входят и системы:

• подачи топлива;
• шумоизоляции;
• подачи смазки;
• выхлопа газов.

Генератор может быть однофазным или двухфазным, в зависимости от мощности двигателя. При ожидаемой нагрузке выше 5 кВт используются трехфазные генераторы переменного тока.

В более простых и дешевых вариантах используются асинхронные генераторы. Но более надежны синхронные, способные выдерживать высокие скачки напряжения. Оптимальным выбором может быть автомобильный генератор с уже имеющимся в нем преобразователем напряжения. Его можно регулировать и с помощью системного блока от старого компьютера.

Основные комплектующие самодельного бензогенератора можно подобрать из старых технических средств или подсобных материалов:

• можно взять двигатель из газонокосилки или транспортного средства;
• основой сделать старую резиновую автопокрышку;
• корпус — от вышедшей из строя стиральной машины;
• 5-литровая пластиковая емкость послужит топливным баком.

На панели управления находятся:

• вольтметр;
• клеммы заземления;
• розетки для потребителей энергии.

Особенности конструкции

Ключевым элементом бензогенератора является двигатель. Он бывает двух типов, которые отличаются принципом действия.

Устройство двухтактного двигателя

Особенностью двухтактных двигателей является завершение полного рабочего цикла при одном обороте коленчатого вала, то есть за два такта. Они дают мощность, в полтора-два раза большую, чем четырехтактные. Но их недостаток состоит в большом объеме непереработанного топлива, поступающего в атмосферу. Такие двигатели можно использовать в установке, если требуются краткосрочные подключения электричества.

Четырехтактные двигатели отличаются большей экономичностью и распространенностью. Надо отметить и их более высокую экологичность. Четырехтактные двигатели являются более приемлемым вариантом для бензогенераторов, работающих с большими и долговременными нагрузками.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя

При изготовлении бензогенератора своими руками важно согласовать мощности двигателя и генератора. Лучшим соотношением будет 2-4 л. с. на 1 кВт энергии. Например, автомобильный генератор не будет нормально функционировать с двигателем малой мощности. Поэтому перед сборкой надо заранее провести предварительные расчеты.

Регулируя ременную передачу, выравнивают параметры частоты оборотов двигателя и генератора. Возможно, для этого придется переставить стандартный шкив. При самостоятельном изготовлении бензогенератора расчетную мощность находят умножением суммы показателей всех его потребителей на коэффициент, равный 1,5.

Этапы сборки

При изготовлении прибора в домашних условиях все части конструкции следует надежно закрепить на основе, в качестве которой можно использовать старую покрышку или сварную раму. Прочное крепление необходимо для предотвращения сильных вибраций во время работы установки. Шумоизоляция обеспечивается установкой глушителя. Дальнейшая сборка заключается:

• в соединении шкивов обоих двигателей ременной передачей;
• закреплении болта, регулирующего количество оборотов;
• присоединении конденсаторов к внешней обмотке.

Бензогенератор своими руками

Рекомендации по эксплуатации

Если придерживаться простых правил эксплуатации оборудования, оно будет функционировать стабильно и долго:

• перед включением следует убедиться в исправности и герметичности оборудования;
• все узлы должны быть надежно закреплены, иначе от вибрации установка быстро выйдет из строя;
• необходимо контролировать уровень масла и качество бензина;
• необходима регулярная очистка воздушного фильтра;
• нужна правильная регулировка нагрузки.

Схема генератора

Достоинства и недостатки самодельного бензогенератора

Среди плюсов самодельного прибора можно выделить:

• значительную экономию средств;
• моральную удовлетворенность от самостоятельной сборки сложного механизма;
• возможность найти применение старым моторам;
• подбор технических характеристик по своему желанию;
• возможность легкого ремонта.

Недостатки самостоятельной сборки выражаются:

• в трудоемкости процесса – требуются навыки в сварочных и монтажных операциях;
• необходимости в наличии старых деталей – покупка новых обойдется слишком дорого;
• трудности подбора двигателей с оптимальными параметрами;
• больших весовых и размерных характеристиках кустарного аппарата.

Бензогенератор своими руками станет экономичной заменой покупному, если все его комплектующие не нужно покупать. В противном случае более выгодна покупка бензогенератора, имеющего заводскую гарантию.

Видео по теме: Бензогенератор своими руками

Схема подключения и установка бензогенератора к дому

Любители рыбной ловли и активного отдыха знают насколько неудобно обходиться без освещения вечером. Та же проблема возникает и у владельцев дачных строений и загородных коттеджей, если к поселку не подведено электричество или часты перебои с ним. Лучшим выходом в такой ситуации является установка бензогенератора. О том, как правильно это сделать речь пойдет далее.

Устройство бензиновых электростанций

В конструктивном плане такой агрегат представляет собой двигатель внутреннего сгорания, объединенный с генератором и предназначенный для выработки электрического тока. Чаще всего используются четырехтактные модели. Коленчатый вал таких устройств имеет частоту вращения до 3000 об/мин. От него тяговое усилие передается генератору. Это приводит к преобразованию вращательной энергии в электрическую.

Устройство генератора

Кроме этого, каждый агрегат снабжается топливным баком. В зависимости от назначения генератора изменяется и объем. У промышленных моделей он может достигать более 100 л, бытовые генераторы имеют небольшие баки, объемом в 10-15 л.

Большинство современных мини электростанций способны подстраиваться под необходимую нагрузку, что позволяет снижать обороты двигателя и экономить топливо.

Главное – это правильно выбрать бензогенератор и выполнить подключение.

Виды мини-электростанций

Классификация этих устройств выполняется по различным параметрам. Начнем с назначения, в зависимости от этого параметра различают:

• Бытовые;
• Промышленные.

Последние обладают более высокой мощностью, но в то же время и габаритами. Они относятся к стационарным, так как могут иметь вес свыше 300 кг и чаще всего работают на дизельном топливе.

Бытовые генераторы или бензиновые имеют компактные габариты и очень удобны в транспортировке. Они представлены широкой линейкой мощностей и могут использоваться как в частных домах, так и для походов, рыбалки. В зависимости от этого изменяется и схема подключения бензиновых генераторов.

Запуск таких устройств осуществляется различными способами:

1. Вручную;
2. Электростартером;
3. Автоматически.

Самым простым и дешевым является генератор с ручным запуском. Он оснащается механическим стартером. Электростанции второго типа приводятся в действие при помощи ключа, как автомобили. Последние модели, оснащенные контроллером, который управляется программой запуска – одни из самых дорогих, но в то же время удобных в эксплуатации.

Выбирая бензогенератор нужно обращать внимание и на то однофазный он или трехфазный, а также на то имеется ли в нем переключатель режимов и выходы с различными типами напряжения. Особенно актуальны эти параметры, если планируется использовать генератор на строительной площадке для работы с оборудованием.

Но все же самыми популярными являются инверторные агрегаты. Их главным отличием от обычных моделей является наличие стабилизатора или инвертора, предназначенного для выравнивания колебаний тока.

Такие приборы применяются для питания высокоточных машин и механизмов.

Как правильно рассчитать мощность

Как рассчитать мощность генератора

Чтобы не ошибиться в выборе мини электростанции необходимо заранее определиться с ее основными характеристиками, такими как мощность, уровень шума, тип двигателя.

Но если с двумя последними можно разобраться в процессе покупки оборудования, то мощность нужно рассчитать заранее. Поскольку она зависит от активной составляющей нагрузки и коэффициента, то для определения номинального значения определяют сначала полную по следующей формуле:

Далее переходим к расчету мощности потребителей электричества. Но для этого необходимо знать установленное значение этой величины для приемников и коэффициенты мощности и спроса, которые определяют по справочникам.

Если для вас выполнить это сложно, то стоит обратиться к специалистам торговой сети или организаций, занимающихся обслуживанием дизельных генераторов.

Смотрим видео, рассчитываем мощность:

Исходя из практики можно сказать, что для садового домика вполне хватит электростанции мощностью в 2 кВА, а для большого коттеджа – от 10 до 20 кВА. Но это средние значения, поэтому вычислять для своих потребностей все равно придется.

Схемы подключения генератора

Купив мини электростанцию необходимо заняться ее установкой и пуском. Как подключить бензогенератор к дому? Чтобы ответить на этот вопрос нужно выполнить целый ряд действий. Но чтобы оборудование могло играть роль резервного источника питания его необходимо связать с тремя сетями:

1. Центральной;
2. Бытовых приборов;
3. Проводкой от мини электростанции.

Простое подключение

Исходя их этих связей и определяется схема подключения. Она может быть выполнена, как:

• Включение непосредственно в розетку устройства;
• Подключение к общей сети;
• Соединение с единую цепь с центральной проводкой.

Рассмотрим особенности каждого способа. Первый является самым простым и не требует никаких дополнительных навыков и умений. Он может быть выполнен самостоятельно. Такая установка генератора используется в дачных строениях или на рыбалке.

Вторая также не зависит от наличия централизованной системы. Провода от генератора просто подключаются к разводке потребителей энергии. Такая схема называется постоянной. Единственное условие при ее выполнении – это соответствие сечения провода и номинального тока генератора.

Схема подключения к единой электросети

Третья схема установки бензогенератор рассчитается самой сложной. В этом случае мини электростанция соединяется в единую цепь с центральной системой. Для этого используются различные коммутаторы. Только эта схема дает возможность при сбое в сети быстро перейти на питание от генератора. Её называют резервной.

Но если первый способ доступен любому человеку, то два других требуют проведения подготовительных работ. И если вы сомневаетесь в своих способностях, то лучше доверьте выполнение подключения профессионалам. Особенно если выбрана схема подключения бензогенератора с автозапуском.

Этапы подключения

Итак, если вы решили воспользоваться последним из рассмотренных способов подключения, то вам придется выполнить следующие действия. Первое – это выбрать место для установки бензогенератора в помещении. Оно должно быть оборудовано в соответствии со всеми требованиями техники безопасности. Обычно такие помещения оснащаются вентиляционным оборудованием и звукоизоляцией.

Второе – внимательно изучите документацию к оборудованию В ней указываются все технические характеристики прибора.

Третье – подведите провода от генератора к электрощиту дома. Точку подключения рубильника к проводке располагают перед автоматами защиты. Процесс подключения бензогенератора к сети дома требует тщательного выполнения.

Смотрим видео, установка и подключение. Нюансы в работе:

Четвертое – если предполагается подключение без системы автозапуска, то нужно воспользоваться реверсивным или перекидным рубильником. Но в таком случае при отключении электричества вам придется отключить все автоматы и переключить его в положение 0. Через несколько секунд позиция меняется на 2 и только после этого можно заняться запуском оборудования. Поэтому более удобна все же схема подключения АВР к бензогенератору.

Подводим итоги

Как видно из приведенных выше данных ничего сложного в выборе и подключении мини-электростанции нет. С этой работой вполне может справиться каждый человек, имеющий начальные знания по электрике.

Какую из рассмотренных схем установки бензогенератора в помещении выбрать – зависит от специфики вашего помещения и особенностей использования оборудования. Самый простой вариант обычно используется в дачных строениях, так как он предполагает быстрый демонтаж оборудования в случае необходимости.

Для дома с постоянным проживанием обычно выбирают схему подключения генератора с автозапуском. Так как она позволяет переключать питание автоматически при отключении напряжения в сети.