Вопросы резервирования электропитания по-прежнему остаются популярными в среде пользователей электроэнергии. Для этих целей производители сейчас массово выпускают электрические генераторы различных видов и мощностей. Среди всех конструкций подобных приборов особое место отводится элитным моделям, работающим по принципу выработки электроэнергии повышенного качества.

Для этого в их алгоритме реализован метод инверторного преобразования основных параметров электрических сигналов. За счет этого они получили название инверторных генераторов.

Их могут выпускать с различной мощностью, но наибольшей популярностью у населения пользуются модели от 800 до 3000 ватт.

Источником энергии для питания двигателя может служить:

бензин:

дизельное топливо;

природный газ.

Как устроен инверторный генератор

В конструкцию прибора, заключенную в единый корпус, входят:

двигатель внутреннего сгорания,

генератор переменного тока:

блок инверторного преобразования;

разъемы для подключения выходных цепей;

органы управления и контроля отслеживания технологических процессов.

Для подключения электроприборов используется общепромышленный вывод электроэнергии через три силовых контакта обычной стандартной розетки .

Помимо переменного напряжения, генератор выдает постоянный ток, который можно использовать для зарядки , например, применяемых для стартерного запуска двигателя автомобиля. Для этого в комплекте поставки предусмотрены специальные зажимы для подключения е его входными клеммами.

Генератор снабжен защитами, которые автоматически размыкают цепь питания при подключении к выходным контактам чрезмерной нагрузки. Также защиты контролируют техническое состояние двигателя, особенно достижение критического уровня масла. Когда его станет недостаточно для смазки всех движущихся узлов, то двигатель от действия защит автоматически остановится. Чтобы этого не произошло необходимо следить за уровнем масла в картере.

Подобные генераторы оборудуются, как правило, четырехтактным двигателем с верхним расположением клапанов.

Принцип работы инверторного блока

Схема взаимосвязей различных технологических процессов, происходящих при инвертировании сигналов, пояснена рисунком.

Двигатель внутреннего сгорания раскручивает обычный генератор, вырабатывающий электрическую энергию . Ее поток направляют на выпрямительный мост, состоящий из силовых диодов, расположенных на мощных радиаторах охлаждения. В результате на его выходе производится пульсирующее напряжение.

После моста работает конденсаторный фильтр, сглаживающий пульсации до стабильной прямой линии, характерной для цепей постоянного тока. Специальная конструкция электролитических конденсаторов подобрана для надежной работы с напряжением выше 400 вольт.

Запас сделан для исключения воздействия пульсирующих пиков амплитуды действующего напряжения 220 V: 220∙1,4=310 V. Емкость конденсаторов рассчитывают по мощности подключаемой нагрузки. На практике она составляет величину от 470 мкФ и выше для одного конденсатора.

Инвертор получает выпрямленный стабилизированный постоянный ток и из него вырабатывает качественную гармонику .

Для работы инвертора разработаны различные алгоритмы технологических процессов, но лучшей формой сигнала обладают мостовые схемы с трансформатором.

Основным элементом, формирующим сигнал синусоиды, выступает полупроводниковый транзисторный ключ, собранный на или MOSFIT.

Для образования синусоиды используется принцип создания многократно повторяющейся периодичности . Чтобы его реализации каждый полупериод колебания напряжения формируется срабатыванием определенной пары транзисторов в режиме высокочастотных импульсов с соответствующей амплитудой, меняющейся во времени по закону синуса.

Окончательное выравнивание синусоиды и сглаживание пиков импульсов производится высокочастотным фильтром нижних частот.

Таким образом, инверторный блок служит для преобразования электроэнергии, вырабатываемой обмотками генератора в стабилизированную величину с точными метрологическими характеристиками, обеспечивающими установившуюся частоту 50 гЦ и напряжение 220 вольт.

Работой инверторного блока занимается система управления, контролирующая посредством обратных связей все технологические процессы генератора от различных состояний двигателя внутреннего сгорания до формы синусоиды напряжения и величины нагрузки, подключенной к выходным цепям.

При этом ток, приходящий с обмоток генератора на блок преобразования, может значительно отличаться по частоте и форме сигнала от номинальных величин. В этом и состоит основное отличие инверторных моделей от всех остальных конструкций.

Применение инверторов позволяет добиться значительных преимуществ по сравнению с обычными генераторами:

1. Они обладают повышенной экономичностью из-за автоматической настройки числа оборотов двигателя при работе и создании оптимального режима для него по действующей величине нагрузки.

Чем большее усилие приложено на двигатель, тем быстрее начинает вращаться его вал при условиях, когда расход количества топлива строго сбалансирован системой управления. У традиционных же генераторов расход топлива слабо зависит от приложенной нагрузки.

2. Инверторные генераторы выдают практически идеальную синусоиду при питании потребителей под нагрузкой. Такой ток высокого качества очень важен для работы чувствительного цифрового оборудования.

3. Габариты элитных моделей отличаются компактным расположением, легким весом по сравнению с обычными устройствами при одинаковой мощности.

4. Надежность инверторных генераторов настолько высока, что их производители гарантируют им удвоенный срок эксплуатации по сравнению с простыми аналогами.

Инверторные генераторы создаются для использования в трех режимах:

1. длительной эксплуатации под номинальной нагрузкой, не превышающей заявленную производителем выходную мощность;

2. кратковременной перегрузки не более получасового периода;

3. запуска двигателя и выхода генератора на рабочий режим, когда требуется преодолевать большие усилия противодействия раскрутки ротора и емкостной нагрузки в схеме силовой части.

В третьем режиме инвертор может противостоять значительной величине противодействующей моментальной мощности, но время его работы ограничено всего несколькими миллисекундами.

Как запустить двигатель

Для этого необходимо выполнить ряд операций. Рассмотрим их последовательность на примере одной из доступных моделей генератора ER 2000 i. Очередность действий:

1. проверить уровень масла, ибо без него запуска не произойдет благодаря блокировке защитами и очень высокой вероятности поломки;

2. залить топливо - без него двигателю неоткуда будет получать энергию для создания вращательного движения;

3. открыть клапан крышки топливного бака;

4. переключить дроссель в положение «Запуск»;

5. установить рукоятку крана топлива в положение «Работа»;

После этого эксперимента подключаем к выходу постоянного тока цифровую вычислительную технику и видим, что она надежно работает. При использовании обычных генераторов без инверторного блока часто наблюдаются сбои микропроцессорных цифровых устройств из-за низкого качества напряжения питания.

Инверторные генераторы относятся к аппаратуре, использующей и сложную электронную базу. Правильное соблюдение условий эксплуатации, а также бережная транспортировка и обеспечение условий температурно-влажностного режима при хранении являются гарантией его длительной работоспособности.

При постоянном нахождении в зимнее время в условиях неотапливаемого гаража на всех внутренних частях может образоваться конденсат, который станет причиной выхода из строя электронных компонентов.

Есть несколько причин для того, чтобы иметь в собственности миниатюрную электростанцию. Это и частые перебои в поставках электрической энергии в сельской местности, и новое строительство, когда электричество еще не подведено к строительной площадке. Лучший вариант – это приобретение готовой конструкции. На рынке большой выбор бензиновых и дизельных электростанций всевозможных диапазонов выходной мощности. Проблемой становится их высокая стоимость.

При наличии необходимых частей и материалов, а также опыта и желания вполне под силу собрать самодельный бензогенератор.

Устройство бензогенератора

Принцип работы бензинового генератора таков же, как и большинства любых электростанций, основанных на преобразовании механической энергии в электрическую. Внешняя сила вращает якорь генератора, и в обмотках статора наводится электрическое напряжение. В случае бензогенератора якорь вращает бензиновый двигатель. Впрочем, вместо бензинового с тем же успехом может использоваться и дизельный двигатель. Отличие заключается лишь в используемом топливе – бензина или дизельного.

Итак, что входит в устройство бензинового генератора? Основные части:

• Бензиновый двигатель (двух,- или четырехтактный);
• Генератор;
• Схема контроля, защиты и управления;
• Устройство стабилизации оборотов;
• Бак для топлива;
• Рама для крепления всех составляющих частей.

Выбор комплектующих

Как сделать бензогенератор своими руками? Основными частями являются двигатель и генератор. В качестве двигателя можно использовать любой подходящий бензиновый двигатель от бензопилы, мотокультиватора, мотоцикла или мопеда.

Мощность мотора должна несколько превышать требуемую на выходе электрического генератора. Определенную трудность составляет соотношение мощностей, выраженных в киловаттах (характеристика электрогенераторов) и в лошадиных силах, обычно применяемых для характеристик двигателей внутреннего сгорания. Различные величины соотносятся между собой следующей зависимостью:

1 кВт = 1.36 л.с.

Таким образом, двигатель бензопилы мощностью 2 л.с. в переводе на киловатты имеет 1.47 кВт.

При наличии выбора лучше остановиться на четырехтактном двигателе, поскольку двухтактный имеет такие недостатки:

• Необходимость использования в качестве топлива смеси бензина и специального масла;
• Невозможность использовать топливный бак большого объема, поскольку топливная смесь имеет обыкновение расслаиваться, и вязкое и более тяжелое масло окажется на дне емкости;
• Низкая экономичность.

Не менее сложная задача – выбор генератора. В качестве электрического генератора теоретически возможно использовать любой электродвигатель, поскольку эти устройства обладают обратимостью и могут выполнять функции друг друга. Заманчиво использовать двигатель переменного тока, чтобы на выходе сразу получалось переменное напряжение с необходимыми параметрами. Но на практике это неосуществимо по ряду причин:

• Невозможность точной стабилизации частоты вращения двигателя внутреннего сгорания. Таким образом, с изменением количества оборотов двигателя будут изменяться выходные напряжение и частота;
• Высокая сложность схемы контроля.

В промышленных бензогенераторах используют специальные обмотки, нагруженные на конденсатор. При повышении оборотов растет частота напряжения, соответственно, сопротивление конденсатора падает, и растет нагрузка на управляющую обмотку. Та, создавая дополнительное намагничивание, притормаживает ротор генератора, снижая частоту вращения. При понижении частоты происходит обратный процесс. На практике это требует полного изменения конструкции двигателя, введения в него дополнительной обмотки и вряд ли осуществимо в домашних условиях.

Единственный выход из ситуации – использование генератора постоянного тока.

Наилучшим образом для самодельного бензогенератора подходят автомобильные генераторы, поскольку:

• Имеется возможность стабилизации выходного напряжения путем использования штатного регулятора напряжения автомобиля;
• Возможность подключения любого генератора взамен вышедшего из строя;
• Преобразование постоянного напряжения путем использования источника бесперебойного питания.

На последнем пункте нужно остановиться поподробнее. Понятно, что автомобильный генератор выдает постоянное напряжение. Его величина составляет 12-14 В. Но как преобразовать его в переменное напряжение 220 В? Выход прост – использование блока бесперебойного питания, у которого вместо аккумулятора подключен автомобильный генератор.

Вполне возможно, что именно блок бесперебойного питания будет являться самой дорогой частью самодельной домашней электростанции, поскольку у устройств с мощностью более 500 Вт резко растет их стоимость. Вариантов увеличения допустимой мощности несколько:

• Переделка существующего бесперебойника под более высокие значения мощности;
• Приобретение неисправного мощного с его последующим ремонтом;
• Сборка собственной конструкции.

Первый вариант требует большой квалификации по части ремонта радиоэлектронных устройств, поскольку требуются:

• Замена штатного трансформатора на более мощный;
• Замена выходных транзисторных ключей (возможно, вместе с их обвязкой);
• Переделка либо регулировка токовой защиты под новый диапазон выходного тока.

Изготовление полностью самодельной конструкции требует не меньших знаний, но нет необходимости воспроизводить множество ненужных функций промышленного устройства. Таким образом, себестоимость самодельного преобразователя может оказаться более низкой, чем остальных составляющих самодельной электростанции.

Наиболее просто иногда воспользоваться неисправным преобразователем. Зачастую их списывают по причине неработоспособности, хотя там неисправна всего лишь аккумуляторная батарея. Стоимость мощных аккумуляторов для блоков бесперебойного питания высока и составляет большую часть стоимости устройства, поэтому иногда выгоднее приобрести новый бесперебойник, чем менять батарею в старом.

Обратите внимание! Несмотря на то, что генератор подключается вместо аккумулятора, батарея, хоть и минимальной емкости, необходима для сглаживания пульсаций генератора. В противном случае бесперебойник не запустится или выйдет из строя.

Также можно использовать готовые инверторные преобразователи необходимой мощности.

Сопряжение двигателя и генератора

Вращение от двигателя к генератору передается путем ременной передачи или редуктора. Но редуктор имеет большую массу, высокую шумность, поэтому лучше воспользоваться ременной передачей.

Двигатели и генераторы характеризуются различными значениями номинальных оборотов, поэтому шкивы на валах этих устройств должны обеспечивать определенное передаточное число. Рассчитывается оно просто: во сколько раз обороты генератора должны быть меньше оборотов двигателя, во столько же раз диаметр шкива генератора должен превышать диаметр шкива двигателя. Например, генератор легкового автомобиля рассчитан на номинальные обороты 5000 в минуту, а двигатель бензопилы работает при 10000 оборотах в минуту. Таким образом, диаметр шкива генератора должен быть в два раза больше диаметра шкива двигателя.

Обратите внимание! Нельзя брать слишком маленький диаметр шкива, поскольку сильный изгиб приводного ремня сократит его срок службы, и уменьшится коэффициент полезного действия, поскольку часть мощности двигателя будет теряться на изгибание ремня. На практике можно использовать шкивы с минимальным диаметром не менее 100 мм.

Заманчиво использовать генераторы с родными шкивами. Но, если там используется плоский ремень, то найти подобный нужной длины довольно затруднительно, поэтому, чтобы облегчить поиски нужного ремня, шкивы нужно изготовить под клиновой ремень. Таких ремней всевозможной длины множество в любом автомагазине или авторынке, и стоимость их невысока.

Шкивы изготавливают из дюралюминия или текстолита. Это может сделать любой токарь за символическую плату. Главное – обеспечить плотную посадку на валу генератора и двигателя.

Бензобак

В качестве бензобака можно использовать металлическую герметичную емкость с заливной горловиной с крышкой и штуцером для подачи топлива в карбюратор. Лучше всего использовать топливный бак с любого автомобиля. Главное – его исправное состояние и подходящие габариты.

Нельзя использовать пластмассовые емкости:

• Пластик на холоде становится хрупким;
• Некоторые типы пластмассы постепенно разрушаются бензином;
• Пластики имеют свойство электризоваться и накапливать статическое электричество, что чревато воспламенением топлива.

Сборка конструкции и регулировка

Бензиновый генератор собирают на подходящей платформе. При сборке главное – обеспечить строгую параллельность и расположение в одной плоскости шкивов генератора и двигателя. В противном случае возможно соскакивание ремня и его повышенный износ. Расстояние между шкивами выбирают таким образом, чтобы ремень находился в натянутом состоянии и не проскальзывал во время работы.

Важно! Не переусердствуйте с натяжением. Это вызовет снижение КПД и износ ремня и шкивов, а главное – подшипников валов двигателя и генератора.

Имея еще один шкив, пусть даже и малого диаметра, можно сделать устройство натяжения ремня при помощи пружины нужной силы упругости.

Бензобак размещают в самой высокой части конструкции, чтобы бензин мог самотеком поступать в карбюратор. При этом важно не допустить нагрева бака теплом работающего двигателя. При необходимости выполните теплоизоляцию при помощи асбестовых прокладок.

Важно! Асбестовая пыль не ядовита, но может вредно воздействовать на легкие, поэтому работать с асбестом нужно в респираторе.

Не забудьте про топливный фильтр.

Собранная конструкция должна обеспечивать простоту запуска двигателя и доступ ко всем элементам: карбюратору, свечам зажигания, регулятору напряжения.

Регулировка заключается в установке необходимого напряжения при помощи штатного регулятора генератора. Некоторые генераторы, к примеру, от автомобилей «Самара» и более новых имеют встроенный регулятор, который не допускает регулировки.

При напряжении ниже допустимого уровня блок бесперебойного питания не запустится, выдавая сигнал сильного разряда аккумулятора. Высокое значение может вызвать повреждение элементов схемы.

Как видно, сборка домашнего бензогенератора – занятие вполне осуществимое. Своими руками собранный бензогенератор способен работать не хуже заводского, но следует знать, что этим заниматься можно только при наличии хотя бы части комплектующих. Изготовление электростанции с «нуля» при полном отсутствии деталей приведет к затратам, превышающим приобретение готовой конструкции.

Видео

Повседневная жизнь человека практически немыслима без электроэнергии, ведь вся его профессиональная деятельность, а также досуг, невозможны в принципе без этого. Отключение света в самый ненужный момент может не только надолго испортить настроение, но и повредить некоторые бытовые приборы , чувствительные к нестабильной подаче электроэнергии и скачкам напряжения сети. Чтобы себя подстраховать от таких негативных последствий, многие задумываются о приобретении . Такой прибор, являющийся автономным источником электрической энергии, способен обеспечить светом практически все жилище, в зависимости от того, какой мощности устройство было приобретено. Также отличительной особенностью некоторых разновидностей бензогенератора является то, что его можно брать с собой за пределы дома, например, на природу. Чтобы более конкретно узнать о данном устройстве, следует тщательно разобрать его отличительные особенности, классификацию, а также другую информацию , которая может стать полезной .

Бензиновый генератор, как уже было сказано ранее, представляет собой автономное устройство для снабжения электричеством, использующее в своей системе бензин.

На российском рынке существует достаточно много различных агрегатов, отличающихся друг от друга сразу по нескольким признакам. Исходя из этого, можно сформировать своеобразную классификацию бензинового генератора как вид технического устройства :

• . Агрегаты, относящиеся к первому типу, используются на крупных предприятиях промышленного назначения, где подключаются к мощной аппаратуре. Что касается бытового бензинового генератора, то такое устройство прекрасно подходит для применения в частных загородных домах, а также за его пределами.
• . Переносной бензогенератор отличается более скромными габаритами, чтобы его можно было свободнее транспортировать за пределы дома. Естественно, это сказалось на его мощности — она, как правило, не превышает 5 кВА.
• В зависимости от двигателя, т.е. . Двухтактный движок устанавливается на бензогенераторы небольшой мощности — . Начиная с 1 кВт и выше — устанавливают четырехтактный двигатель.
• . Трехфазные агрегаты стоят на порядок дороже, да и большой необходимости в них нет. Это объясняется тем, что для домашней сети необходимы однофазные устройства, которые и получили наибольшее распространение.