Электрогенераторы инверторные что это такое

Инверторный генератор или обычный: что лучше

Малогабаритные электростанции для домашнего использования получили широкое распространение благодаря тому, что с их помощью легко решаются проблемы с подачей электроснабжения. Компактные бензиновые и дизельные генераторы используются как для обеспечения бесперебойного электроснабжения, так и для выработки электричества в тех местах, где отсутствуют линии электропередач: на участке строительства, на пикнике. Выбор потребителей затруднен тем, что в продаже имеются несколько вариантов генераторов:

• Классические, использующие бензиновый или дизельный привод;
• Инверторные.

Оба типа работают на абсолютно одинаковом принципе: работа двигателя внутреннего сгорания преобразуется генератором в напряжение переменного тока 220 В при мощности потребителей до нескольких кВт. Отличие состоит в принципе стабилизации параметров выходного напряжения.

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.

Советы по выбору

Многообразие представленных моделей на рынке затрудняет выбор необходимого устройства. Обычно на первом месте стоит величина допустимой мощности нагрузки. Помочь в этом могут следующие данные по величине мощности:

• Выезд на природу – до 1 кВт;
• Питание самых необходимых бытовых приборов в случае перебоев – 2-3 кВт;
• Питание небольшого частного дома или квартиры – 5 кВт;
• Большой дом – 7 кВт.

Обратите внимание! В случае использования миниэлектростанций на строительстве их мощность должна не менее чем в полтора раза превышать мощность подключаемого электроинструмента. Так, если используется болгарка с мощностью 2 кВт, то в момент пуска ток потребления превышает номинальный в 1.5-2 раза. Следовательно, мощность генератора должна быть не менее 3 кВт.

Какой генератор выбрать, классический или инверторный? Для питания подавляющего большинства потребителей вполне достаточно обычного устройства. Выбор в пользу инвертора следует делать в следующих случаях:

• Частая работа с минимальной нагрузкой. Причина здесь не только в экономичности, но и в снижении надежности работы обычного устройства;
• Требование высокой экономичности;
• Минимальные габариты. Выезд на природу с электростанцией больших габаритов затруднен по понятным причинам.

Классическая миниэлектростанция более пригодна, если:

• Требуется работа на мощную нагрузку (более 5-7 кВт);
• Не предполагается продолжительная работа с минимальной нагрузкой;
• Габариты устройства не имеют определяющего значения;
• Важна стоимость оборудования.

Бензиновый двигатель работает на высокооктановом бензине, дизельный –требует для работы соответствующее дизельное топливо. Иногда можно встретить конструкцию электростанции, которая работает с использованием сжиженного газа.

Распространенные заблуждения

Самым распространенным заблуждением, которое всячески поддерживается производителями инверторных генераторов, является якобы плохая форма выходного напряжения.

Во-первых, напряжение со статора генератора без подключения всякого рода полупроводниковых преобразователей, наоборот, имеет идеальную синусоиду. Это обусловлено самим принципом работы электрических машин. Достаточно вспомнить, что большинство электростанций, гидравлических, тепловых, атомных, то есть основанных на преобразовании механической энергии в электрическую, работают по совершенно одинаковому принципу с домашней электростанцией. А вот полупроводниковые элементы имеют нелинейную характеристику, и получение строгой синусоиды при помощи полупроводниковых преобразователей, в том числе инверторов, требует больших технических ухищрений.

Во-вторых, большинство современных потребителей используют встроенные импульсные источники питания, которым не важны форма и частота напряжения (в разумных пределах), поскольку первое, что содержит схема блока питания, – это выпрямитель и фильтр. Таким потребителям, как утюги, электрочайники и электроплиты, вообще все равно, какое напряжение подается на вход. Единственные устройства, которым важны частота и форма напряжения питания, – асинхронные двигатели и трансформаторы.

Второе распространенное заблуждение связано со сложностью конструкции инверторных генераторов. Здесь можно сказать, что это касается, главным образом, лишь изделий малоизвестных производителей, которые предлагают дешевое оборудование. Ведущие фирмы отработали схемные решения инверторов до совершенства, используют только качественные комплектующие и совершенные линии сборки. Электронная схема блока управления и контроля инверторных устройств защищена от воздействия влаги и пыли, поэтому хорошие устройства выходят из строя крайне редко и при соблюдении рекомендованных требований могут прослужить достаточно долго.

Что касается поломок двигателей внутреннего сгорания, то в большинстве конструкций используются уже давно обкатанные приводы, имеющие высокую надежность и долговечность. При условии использования требуемых и качественных горюче-смазочных материалов, регулярном техническом обслуживании (замена фильтров, свечей зажигания) выход из строя двигателей маловероятен.

Как было показано, от правильной формулировки требований зависит, какой конструкции устройства отдать предпочтение. Оба типа имеют свои области применения, преимущества и недостатки, но зачастую могут быть взаимозаменяемы, поэтому нельзя категорически утверждать, что же все-таки лучше. В настоящее время, пока цены на инверторные устройства не снизятся до разумных пределов, большая часть покупателей ориентируется на привычные устройства, которые используют бензиновый двигатель с генератором переменного тока и простейшей схемой управления.

Видео

Источник

Инверторные генераторы. Зачем они нужны? Их особенности и преимущества

Что такое инверторные генераторы?

Инверторы – это приборы с бензиновой, дизельной или газовой топливной системой, позволяющие преобразовывать посредством полупроводникового выпрямителя поступающий на вход переменный ток сети (220 В) в постоянный (12 В) и после сглаживания его пульсаций емкостными фильтрами обратно трансформировать ток постоянного напряжения в переменное с заданными параметрами на нагрузке. За счет такого способа преобразования удается получить выходной электрический сигнал, характеризуемый высокой точностью напряжения и силы тока.

Данные устройства представляют собой генераторы периодического напряжения, которое по форме чаще всего максимально приближено к правильной синусоиде. Теоретически они позволяют получить на выходе ток, имеющий любые необходимые параметры, не зависящие от входящего напряжения. При этом можно получить не статические параметры тока, а регулируемые различной частоты и напряжения. Постоянное напряжение 12 В генерируют имеющиеся в комплекте аккумуляторные батареи.

Для чего нужны инверторы?

Один из самых популярных способов применения инвертора является его эксплуатация в качестве аварийного, либо резервного источника электроэнергии для питания бытовой техники и приборов, потребляющих 220 В переменного тока. Чаще всего их используют для подключения кухонной и оргтехники, телевизора, холодильника, а также высокочастотной техники на даче или в загородном доме, когда внезапно отключили свет. В зависимости от суммарной мощности подключаемой к нему нагрузки данная техника сможет автономно проработать как минимум несколько часов. Также при помощи инверторных станций подключают электроинструмент (электропилы, дрели, рубанки) для проведения ремонтных и строительных работ в местах, где отсутствует подвод напряжения 220 В. Не менее востребованы подобные агрегаты среди рыболовов-охотников.

В основном инверторные станции рассчитаны на эпизодическую эксплуатацию при спонтанном отключении электричества. Они приобретаются один раз и служат в течение многих лет. Большая продолжительного срока эксплуатации объясняется надежностью механизма данных устройств, обеспечиваемой следующими факторами:

• наличием специальной системы зажигания в основе данных устройств, которая гарантирует быстрый запуск инвертора;
• управлением приборами при помощи системы автоматического регулирования, способствующей экономному расходованию топлива, показатели которого снижаются на 40%.

Два типа инверторных электростанций

В зависимости от формы выходного сигнала данные устройства делятся на две группы, отличающиеся по стоимости. К первой относят агрегаты с чистым синусоидальным выходным напряжением, ко второй – устройства, обеспечивающие выходной сигнал упрощенной формы (трапецеидального синуса).

Какие инверторы лучше: с чистой или модифицированной синусоидой?

Достоинствами моделей, характеризующихся чистым синусоидальным напряжением, являются:

1. предельно малая величина гармонических искажений формы волны выходного тока;
2. обеспечение более быстрой работы индуктивных двигателей, входящих в состав микроволновых печей и другой бытовой техники, за счет чего данное оборудование меньше греется;
3. меньший уровень «шума» в таких устройствах, как аудио-усилители, игровые приставки, факсы, лампы дневного света, фены и т.д.;
4. снижение вероятности зависания персональных компьютеров, меньшее количество ошибок при печати принтера;
5. более надежная работа следующих типов бытовой, офисной и другой техники, не способной нормально функционировать при питании напряжением с модифицированной синусоиды:

• портативных компьютеров;
• лазерных принтеров и другого копировального оборудования, магнитооптических дисководов;
• цифровых часов;
• швейных машин, отличающихся переменной скоростью электродвигателя;
• оборудования, имеющего микропроцессорный контроль;
• ламп дневного света;
• некоторых медицинских приборов (таких как, например, кислородные концентраторы);
• электроинструмента на основе транзисторов, имеющего переменную скорость вращения;
• устройств зарядки беспроводных электроинструментов.

От инверторных генераторов, выходной сигнал которых представляет собой модифицированную синусоиду, в состоянии нормально функционировать большинство современной электрической техники. Поэтому если перед вами ставится задача обеспечения автономного энергоснабжения стандартных домашних электроприборов, таких как холодильник, телевизор, лампы освещения и т.д., то наиболее оптимальным и экономичным решением будет инвертор, генерирующий модифицированную синусоиду, а модели с «чистым синусом» лучше выбирать для более чувствительной аппаратуры.

Основные режимы работы инверторов:

1. Длительный режим работы: предусматривает функционирование инвертора при номинальных показателях мощности.
2. Режим перегрузки: большинство подобных агрегатов допускает работу на протяжении не более 30 минут на предельной мощности, величина которой может в 1,5 раза превышать номинальную. Такая большая, но кратковременная перегрузка может возникнуть в момент включения холодильника.
3. Пусковой режим: происходит отдача электростанцией в течении нескольких миллисекунд повышенной мгновенной мощности, необходимой для обеспечения нормального старта аппарата и преодоления емкостных нагрузок.

Что лучше выбрать инвертор или генератор?

Многие пользователи совершенно справедливо подметят, что для организации независимого питания электрооборудования вполне можно использовать обычный генератор. Однако приборы с инверторной системой отличаются целым рядом достоинств, среди которых – практически бесшумная работа, легкий вес и небольшие габариты, что очень важно при использовании в бытовых условиях. Кроме того инверторы не содержат в своей конструкции движущихся частей, что делает их более надежными и не требует проведения периодического сервисного обслуживания. В системах автономного энергоснабжения крупных объектов (например, больших коттеджей) инверторные станции часто используются в паре с дополнительным генератором, предназначенным для зарядки аккумуляторных батарей и увеличения срока автономной работы.

Преимущества инверторных генераторов

Самыми важными преимуществами инверторов являются широкие возможности, выражающиеся в преобразовании электрического тока, а также их высокое быстродействие. За счет этого их по праву считают лучшими источниками независимого питания сварочного оборудования. Кроме того они отлично совместимы с широким спектром электроприборов. Данные аппараты одинаково пригодны для бытовой техники, электрических инструментов и электронного оборудования.

Благодаря замене громоздких электромеханических схем на полупроводниковые платы удалось достичь максимально компактных размеров инверторов, а также существенно уменьшить их вес по сравнению с трансформаторными генераторами и полуавтоматами. Применение более современной элементной базы и автоматики не могло не повлиять на цену подобных устройств в сторону ее увеличения по сравнению с агрегатами, выполненными по классической схеме. Но, не смотря на это, выгоды, которые дают инверторные генераторы, заключающиеся в более широких возможностях в плане преобразования тока, экономичности и мобильности, бывают существенно важнее разовой экономии. К тому же техническое обслуживание таких электростанции значительно проще, а также не так затратно и трудоемко, как у аналогов других типов в связи с отсутствием в них электромеханической части.

Консолидируя все вышесказанное наиболее весомые преимущества, предоставляемые инверторными электростанциями можно охарактеризовать следующими тезисами:

• легкость, компактность и мобильность (по данным показателям они превосходят другие типы генераторов в несколько раз), что позволяет считать их портативными источниками автономной электроэнергии;
• высокая экономичность благодаря точному расчету частоты оборотов двигателя в соответствии с приложенной нагрузкой;
• бесшумная работа за счет наличия двойного звукоизолирующего корпуса и специальных глушителей;
• наличие моделей, функционирующих на разливных типах топлива (дизельное топливо, бензин), что очень удобно и практично;
• высокая надежность и долговечность, добиться которых удалось посредством отличной приспособленности и устойчивости внутренних деталей и соединений к внешним нагрузкам, а также неблагоприятным факторам, воздействующим со стороны внешней среды;
• выработка электроэнергии высочайшего качества.

Подводя итоги

Перечисленные в данной статье особенности и преимущества генераторов с инверторной схемой позволяют уверенно заявлять о высоких функциональных, технических, а также эксплуатационных характеристиках и показателях этого оборудования. В связи с чем абсолютно оправдано их применение в заведениях образовательного, медицинского профиля, офисах, в частных домах и на дачах для обеспечения автономной работы бытовой техники, вычислительного и мультимедийного оборудования, охранной сигнализации, электроинструмента, производственных приборов и другой техники, требующей постоянной подачи электричества.

Инверторы ценят за то, что они в состоянии генерировать электричество надлежащего качества для питания вышеупомянутого оборудования, гарантируя их безопасную работу. Купив однажды подобный аппарат, вы раз и навсегда забудете о проблемах спонтанного отключения электроэнергии, скачках и перепадах сетевого напряжения. Кроме того большой срок эксплуатации инверторных станции способствует минимизации средств, затрачиваемых на проведение ремонтных работ, либо покупку нового генератора. Не стоит забывать, что в большинстве случаев для подавляющей части бытовой техники вполне достаточно подачи напряжения, отличающегося упрощенной формой электрического сигнала., а «правильная» синусоида важна только для высокоточного телекоммуникационного, лабораторного, измерительного, медицинского и различного профессионального оборудования (HI-FI, HI-END аудио- и видео аппаратуры).

Источник