Сравнение преимуществ инверторных и обычных бытовых генераторов

Сравнение преимуществ инверторных и обычных бытовых генераторов

Современная промышленность в области электротехники предлагает сегодня массу различного генераторного оборудования, которое отличается ни только ценой, но и принципом по которому происходит генерация электроэнергии. Поэтому, когда речь заходит о покупке или аренде мобильной генераторной технике, у многих может возникнуть вопрос по этому поводу, а также желание сравнить преимущества техники разных типов, в данном случае инверторных и обычных генераторов, построенных по классической схеме.

Классический генератор

Принцип работы обычного генератора достаточно прост. Углеродное топливо при помощи стандартного двигателя, устроенного под определенный вид топлива, приводит в движение вал, который напрямую соединен с альтернатором. Последний – это электрогенератор переменного тока, который преобразует механическую энергию в электрическую за счет установленных в его конструкции роторной обмотки и магнитов.

То есть, никаких посредников, поэтому очень важно, чтобы вращение вала, а соответственно и ротора, происходило при одинаковых оборотах. Снижение или увеличение скорости вращения приводит к снижению качества выработки электрического тока. Это и есть главный недостаток классического генератора¸ ведь со временем вращающиеся узлы и детали изнашиваются, что приводит в основном к снижению скорости вращения.

• Но и это еще не все. Есть у классических генераторов один, если так можно сказать, негативный экономический момент. Если агрегат будет не полностью загружен (ниже номинала), то расход топлива будет большой в сравнении с показателем загруженности. А тем более, если в таком режиме генератор будет работать длительное время. Для того чтобы вы поняли, о чем идет речь, приведем простой пример.

Вы приобрели генератор мощностью 5 кВт, а потребляемая мощность всех бытовых приборов и освещения в доме приблизительно 3 кВт. То есть, почти на половину генераторный агрегат будет работать вхолостую. Но при этом он будет «съедать» топлива именно на 5 кВт. Поэтому перед тем как купить это оборудования, необходимо точно рассчитать потребляемую мощность в доме. И уже под нее приобретать сам аппарат.

• Если генератор классического типа работает не на полную нагрузку, внутри двигателя внутреннего сгорания начинает собираться сажа. А это приведет к снижению эффективности работы, то есть, опять напрямую будет влиять на потребление топлива. Плюс ко всему придется чаще проводить ремонт, что тоже удовольствие не из дешевых.

Многие потребители, приобретая генераторную установку, редко заглядывают в инструкцию или паспорт. А именно в этих документах производители предупреждают, что работа генератора ниже 25-процентной нагрузки строго запрещена. Обычно также указывается срок, в течение которого такая нагрузка разрешена, ведь экстренных ситуаций в жизни бывает много. Обозначается данный срок в часах в год. То есть, превышение данного показателя снимает всю ответственность производителя.

Классический бензогенератор

Внимание! Самое удивительно то, что большое количество жалоб от потребителей поступает именно по этой причине. Поэтому рекомендуем сначала изучить сопроводительные документы, а затем уже приобретать или эксплуатировать генератор.

Несмотря на то что у генераторов с классической технологий выработки электроэнергии столько недостатков, есть у них и один достаточно существенный полюс – это приемлемая цена оборудования в сравнении с другими разновидностями. Добавим сюда неплохую надежность агрегата и широкий диапазон мощностей. Что касается надежности и длительного срока эксплуатации, то все это будет в реальности, если генератор загружать по полной и делать периодически технический осмотр.

Сравнение обычных и инверторных генераторов

Инверторный генератор отличается от обычного принципом преобразования электрического тока и возможностью регулирования частоты вращения двигателя в зависимости от нагрузки. По отзывам владельцев можно выделить отрицательные и положительные стороны генераторов различных типов.

Плюсы

К преимуществам инверторных моделей относят:

1. Низкий расход топлива, поскольку микропроцессорная система управления регулирует обороты двигателя в зависимости от нагрузки.
2. Малые размеры и вес. В среднем инверторный генератор на 50% легче обычного.
3. Сниженный уровень шумности из-за регулировки оборотов и шумоизоляционного экрана.
4. Механизм устройства защищен от влаги и пыли герметичным корпусом.
5. Получение электроэнергии со стабильными параметрами (с практически идеальной синусоидой). Из-за этого генераторы применяются для питания чувствительного к напряжению оборудования.
6. При использовании газового генератора цена 1 кВт/часа электроэнергии ниже, чем у выработанного на установках с использованием жидкого топлива.

Положительной стороной классических генераторов является возможность создания установки высокой мощности (до сотен или тысяч кВт). При использовании устройства на полную мощность и регулярном техническом обслуживании ресурс установки не уступает инверторным моделям.

Обзор инверторной установки ELP LH1000i предоставлен каналом Квадроциклы CFMOTO.

Минусы

Опыт использования инверторных установок позволил выделить отрицательные моменты:

1. Высокая стоимость.
2. Ограниченный модельный ряд.
3. Мощность инверторной установки не превышает 7-8 кВт, что является одним из основных различий между обычным и инверторным генератором, а также главным недостатком.
4. Недопустимость перегрузки.
5. Стартерная батарея на многих моделях является частью инверторного модуля. При износе ее приходится менять вместе с устройством.

Обычные генераторы также не лишены недостатков:

1. Высокий расход горючего при работе с малой нагрузкой или на холостом ходу. Например, при подключении потребителей мощностью 3 кВт к обычному генератору на 6 кВт двигатель будет работать в режиме близком к выработке максимальной мощности.
2. При малой загруженности генератора двигатель работает на повышенных оборотах без нагрузки. Из-за этого на деталях цилиндро-поршневой группы и камере сгорания образуется сажа, которая попадает в масло и изнашивает коренные и шатунные подшипники.
3. При эксплуатации начинается постепенное снижение номинального напряжения, которое связано с износом деталей и снижением частоты вращения коленчатого вала и ротора генератора. Это заставляет пользователей повышать частоту вращения, что увеличивает расход топлива.

Какой генератор где лучше применять?

В случае необходимости подключения к сети компьютерной техники, телевизора или холодильника требуется применение инверторного устройства. Если генератор применяется в качестве аварийной установки или исключительно для цепей освещения, то для этой задачи подойдет обычный тип.

При необходимости обеспечения электроэнергией загородного дома и надворных построек возможно создание комбинированных линий электропитания с применением двух генераторов.

Что выбрать?

Разобравшись с параметрами разных типов агрегатов и определив между ними разницу, можно с точностью сказать, какой бензогенератор окажется лучшим. Приобретение экологичных и малошумных, компактных и надежных инверторных бензогенераторов – правильное решение, поскольку они явно лучше обычных аналогов по многим параметрам. Их малогабаритность и обеспечение устойчивой подачи электрической энергии заслуживают очень высокой оценки. Стоимость инверторного агрегата довольно высока, но не сомневайтесь, он стоит таких денег, быстро себя оправдает.

В пользу инверторных агрегатов говорит и то, что их приобретают не только в качестве резервного оснащения (если отключают электроэнергию), но и как стационарную электростанцию туда, где отсутствует электричество. Их берут для подключения чувствительной электроники без стабилизатора.

Если принципиальна высокая точность напряжения и частоты, а также мобильность, вес и невысокий уровень шума, экономичность, то приобретение инверторного генератора станет отличным выбором.

Плюсы и характеристики, приведенные и упомянутые в этой статье, дают возможность говорить о весьма высоких эксплуатационных качествах и свойствах инверторных агрегатов. Их применение в быту, на промпредприятиях, в офисах, учебных и медицинских учреждениях более чем обоснованно, поскольку они гарантируют стабильную работу промышленных установок, мультимедийной и компьютерной техники, систем охранной сигнализации, инструментария и иного оснащения, нуждающегося в электропитании. Поставив один раз такой агрегат, можно не опасаться неожиданных отключений либо перепадов электричества. А продолжительный срок использования прибора даст возможность экономить на починке либо замене генератора.

Смотрите видео о том, какой генератор лучше для дома: обычный или инверторный.

Классический вариант генератора

Схема мотор-генератор работает: бензиновый двигатель внутреннего сгорания вращает ротор с магнитами внутри статорной обмотки. На обмотке статора, с помощью возникающей ЭДС наводится переменный ток, который снимается для полезной нагрузки. В большинстве случаев осуществляется прямое соединение вала мотора с валом ротора, этим обеспечивается одинаковая скорость вращения. Изменения скорости оборотов приводит к нестабильности тока и напряжения на выходе.

Классическая конструкция генератора

Нестабильная скорость вращения вала двигателя внутреннего сгорания, может вызвать различные причины:

• некачественное топливо;
• износ отдельных элементов двигателя;
• неточная отцентровка валов и другие факторы.

Все перечисленные причины делают источник питания нестабильным, параметры тока и напряжения на выходе имеют скачки. Это отрицательно сказывается на работе бытовой техники, оборудование ломается, сокращается срок службы.

С точки зрения оценки, экономических показателей расхода топлива, оптимального режима эксплуатации, расчёты производятся с учётом полной нагрузки. При минимальной нагрузке длительное время работа будет экономически невыгодна, большой расход топлива при малом потреблении электроэнергии.

Классический пример такого варианта, когда в загородном доме всё электрооборудование рассчитано на максимальное потребление электроэнергии в 7кВт. При покупке обычного бензогенератора нужно исходить из максимально возможной потребляемой мощности. В холодное время года работа будет проходить в оптимальном режиме, учитывая, что подключены основные электроприборы:

• освещение;
• отопление (электрические тёплые полы);
• бойлер для нагрева воды и другие.

Общая схема подключения генератора к дому

Летом световой день дольше, освещение используется меньше, обогревающие приборы, вообще, не работают. Тогда расход будет 3 кВт – это менее 50% от расчётной мощности, но бензина или дизельного топлива двигатель будет расходовать по полной мощности на 7кВт.

Если купить аппарат меньшей мощности, зимой он не потянет отопительные приборы, получается замкнутый круг, приходится расходовать топливо на холостой режим эксплуатации.

При работе на холостом ходу, особенно когда топливо низкого качества, на свечах и поршнях двигателя внутреннего сгорания образуется сажный налёт, это требует проведения технического обслуживания. Если его не проводить расход топлива увеличится ещё больше и снизится мощность двигателя, ускорится износ трущихся элементов. Ремонт двигателя приведёт к финансовым затратам, которых можно было избежать при своевременном техническом обслуживании.

Покупая обычный бензогенератор, обязательно нужно ознакомиться с разделом условия эксплуатации.

Во многих инструкциях указывается, что работа при нагрузке ниже оптимальной четверти запрещается. Указывается допустимое количество часов в год, для работы при нагрузке ниже 25% от оптимальной мощности в аварийных ситуациях. В случае нарушения этих правил, производители снимают с себя ответственность за гарантийные обязательства. По статистике 80% неисправностей происходит именно по этой причине.

Положительными качествами классических моделей генераторов считается:

1. доступная цена;
2. широкий выбор моделей разной мощности до 9 кВт;
3. надёжность и долговечность при правильной эксплуатации и качественном, своевременном техническом обслуживании.

Основным недостатком считается низкое качество электроэнергии, нестабильные параметры выходного напряжения, тока и частоты. Неэкономичный расход топлива и необходимость частого технического обслуживания.

Конструкция и принцип работы

Как уже говорилось, оба типа электростанций имеют схожую конструкцию, которая включает в себя два основных элемента:

• Двигатель внутреннего сгорания;
• Генератор переменного тока.

Далее рассмотрим принципиальные отличия в работе генераторов, поскольку они обеспечивают различное качество электрической энергии, влияют на экономичность и массу миниэлектростанции.

Электрическое напряжение сети переменного тока должно удовлетворять следующим условиям:

• Стабильность уровня напряжения – 220В;
• Стабильность частоты – 50Гц.

Несоблюдение параметров напряжения может вызвать повреждение или неработоспособность подключенных устройств. Особенно это касается стабильности уровня напряжения. Отклонение частоты сети может привести к нарушению нормального функционирования устройств, имеющих в конструкции двигатели переменного тока: циркуляционные насосы систем отопления, компрессоры холодильного оборудования.

Обычный генератор

В классическом варианте электростанции бензиновый или дизельный двигатель вращает ротор генератора переменного тока. С обмоток статора снимается напряжение переменного тока и поступает далее на распределительную панель электростанции для выдачи потребителям.

Увеличение тока потребления нагрузкой вызывает тормозящее усилие на ротор генератора, снижая, таким образом, частоту вращения. В результате понижается амплитудное значение напряжения и его частота. Снижение нагрузки вызывает обратный эффект. Самое опасное явление – при резком уменьшении потребляемой мощности возможны скачки напряжения, достигающие опасной величины.

Стабилизация частоты вращения в классических устройствах осуществляется в двух направлениях. Непосредственно частотой вращения двигателя внутреннего сгорания управляет центробежный регулятор, который регулирует подачу топлива, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала. Для более тонкой регулировки в статоре генератора предусмотрена дополнительная стабилизирующая обмотка, нагруженная на конденсатор. При увеличении частоты переменного напряжения сопротивление конденсатора уменьшается. Следовательно, увеличивается нагрузка на дополнительную обмотку. Увеличение тока дополнительной обмотки вызывает появление тормозящего магнитного поля, которое снижает частоту вращения ротора. При уменьшении оборотов процесс происходит в обратном порядке. Тормозящее поле стабилизирующей обмотки уменьшается, обороты статора возрастают.

Из данных рассуждений следует вывод – главный недостаток классических генераторов состоит в том, что, вне зависимости от величины нагрузки, обороты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания должны быть постоянными. То есть максимальная эффективность достигается только в режиме максимальной нагрузки. При минимальной мощности подключенных потребителей двигатель будет работать в холостом режиме, бесполезно расходуя топливо.

Обратите внимание! Не рекомендуется длительная работа генератора в режиме малой потребляемой мощности и на предельном режиме, поскольку как недогруженный, так и перегруженный бензиновый двигатель внутреннего сгорания может быстро выйти из строя.

Производители не рекомендуют использование обычных генераторов при работе с нагрузкой, которая составляет менее 25% от номинальной.

Инверторный генератор

У инверторного генератора используется тот же самый принцип выработки электроэнергии. Отличие заключается в том, что выходное напряжение генератора не идет сразу потребителю. В первую очередь, напряжение преобразуется в постоянное при помощи выпрямителя, сглаживается фильтрующим конденсатором, а затем поступает на инвертор для преобразования в переменное. В состав инвертора входят мощные транзисторные ключи, управляемые схемой на микроконтроллере.

Подобная схема построения имеет следующие преимущества:

• Выпрямление вырабатываемого напряжения генератора полностью нивелирует скачки амплитуды и частоты;
• Микроконтроллерная схема блока управления мгновенно реагирует на изменение амплитуды и частоты, подавая соответствующие команды управления на выходные ключи.

Точность регулировки параметров выходного напряжения у инверторных генераторов является одной из самых высоких.

Это не одно из преимуществ инверторного генератора. Не менее важной особенностью является высокая экономичность. Это основано на том, что нет необходимости в строгом поддержании частоты вращения коленчатого вала и ротора генератора. Все равно переменное напряжение сначала выпрямляется. Это значит, что при работе с маломощной нагрузкой ротор генератора вращается с низкой частотой, и расход топлива минимальный. Большой вклад в снижение расхода топлива вносит встроенная аккумуляторная батарея, поскольку часть выработанного напряжения идет на ее зарядку, а включается батарея в работу либо для компенсации пиковых всплесков потребляемой мощности, либо при работе на минимальную нагрузку, когда ее емкости достаточно для работы инверторного преобразователя. Такое решение снижает ограничение на длительную работу при маленькой нагрузке с сохранением надежности системы в целом.

Достоинства инверторов

Все более широкое распространение инверторных устройств обуславливается высокими эксплуатационными характеристиками:

• Низкое потребление топлива;
• Малые габариты и вес;
• Высокая надежность;
• Отличные выходные параметры, особенно в части качества электроэнергии.

Недостатки инверторного генератора

Обладая превосходными электрическими параметрами и высокой экономичностью, инверторные генераторы имеют недостатки, которые следует учитывать при выборе:

• Высокая стоимость. Хороший инвертор имеет стоимость в два-три раза выше, чем у аналогичной классической модели;
• Ограниченная мощность. Допустимая максимальная мощность большинства распространенных моделей составляет не более 5 кВт;
• Можно найти и на 7 кВт, но они пока еще не сильно распространены, и стоимость их превышает разумные пределы;
• Сложность ремонта в случае поломки;
• Проблематичность замены аккумуляторной батареи в случае ее выхода из строя.

Дополнительные возможности

Многие модели электростанций имеют возможность не только ручного запуска, но и при помощи электростартера. Это важно при использовании их в системах автоматического резервирования электропитания.

Большинство устройств снабжено защитой от превышения допустимого тока нагрузки, внезапных скачков напряжения. Часто имеется дополнительный выход для отбора низкого напряжения постоянного тока.

Все без исключения устройства имеют на панели измерительные приборы, позволяющие контролировать значение выходного напряжения, а дорогие многофункциональные устройства оснащены жидкокристаллическими дисплеями, которые позволяют оценивать большинство параметров, в том числе и форму напряжения на выходе, величину нагрузки, степень заряженности аккумулятора и количество оставшегося топлива. Инверторная схема содержит в себе микроконтроллер, при помощи которого легко реализуются всевозможные дополнительные функции контроля и управления.

Обычные модели

• Большой выбор агрегатов по мощности.
• Надежность генераторов. Это понятно – чем проще устройство любой установки, тем меньше с ней возникает проблем.
• Более низкая цена по сравнению с инверторными аналогами. К примеру, стоимость обычной модели на 1,2 кВт лежит в пределах 14 260 – 16 180 рублей (в зависимости от изготовителя и серии).

• Нестабильность вырабатываемого напряжения с некоторым (со временем) снижением его номинала. Основная причина – в постепенном износе деталей, что отражается на скорости вращения ротора. Она уменьшается. Поэтому при эксплуатации обычного генератора приходится периодически повышать обороты, а это – дополнительный расход горючего.
• Такие модели требуют оптимальной нагрузки. Кстати, редко кто обращает внимание на этот момент, выбирая генератор в обычном, традиционном исполнении. В первую очередь, из-за незнания специфики его работы. Если внимательно ознакомиться с инструкцией от производителя (а это практически никто не делает ни в точке продаж, ни дома), то станет ясно, что все его параметры соответствуют определенным условиям эксплуатации. А именно – минимальная нагрузка – 25%. Это предел. Допускается лишь несколько часов в течение года, не более того. Если же она систематически меньше, то снижается срок пригодности агрегата (безремонтный). А вот расход топлива будет больше расчетного.

К повышенному расходу приводит и скопление продуктов сгорания (сажи) внутри двигателя, то есть снова всплывает проблема преждевременного обслуживания и ремонта.

Получается, что некорректно выбранная нагрузка на обычный генератор чревата целым «пакетом» проблем. Следовательно, экономя на его стоимости, хозяин в перспективе теряет на горючем и зап/частях. И часть своего свободного времени тоже. Насколько это оправдано, судить вам, читатель. Особенно если учесть, что генератор приобретается для систематического (а то и постоянного) использования в течение многих лет.