Автономне джерело живлення рекомендації щодо вибору автономного джерела живлення

У зв'язку з частими відключеннями електроенергії, нестабільною напругою та частотою в електромережі останнім часом все частіше і частіше виникають питання: Як забезпечити себе електроенергією на час відключення основної електромережі? Яке джерело автономного живлення вибрати? І як це зробити?

Спочатку необхідно визначитися з умовами завдання.

Перша умова -споживана потужність навантаження. Ця потужність складається з потужностей окремих споживачів електроенергії. Кількість споживачів, із потужностей яких складається загальна потужність навантаження, залежатиме лише від вашого бажання. Однак слід мати на увазі, що споживачі, яких ви не включили до цього списку, повинні бути відключені під час роботи автономного джерела електроживлення. Недотримання цього може призвести до перевантаження і навіть виходу обладнання з ладу.

Тобто, вам необхідно зрозуміти, що ви хочете отримати? Забезпечити комфортне існування на час відключення незалежно від того, на скільки відключилася мережа, або обійтися кількома особливо важливими споживачами, відключення яких може призвести до серйозних матеріальних витрат (наприклад система опалення).

Якщо ви вирішили запитати від автономного джерела частину споживачів (що доцільно з точки зору ціни), то з усього цього переліку вам необхідно вибрати, в першу чергу, найкритичніших до пропадання напруги споживачів (аварійне освітлення, система опалення) і далі до них сумуємо менш критичні навантаження. Споживачі електроенергії, які не мають індуктивної складової потужності, називаються активними: лампи розжарювання, нагрівальні прилади. Однак простепідсумовування потужностей буде справедливим, доки ви не дійдете до обладнання, яке має пускові струми. Воно має властивість споживати у кілька разів більший номінальний струм у момент запуску. Ці струми необхідно враховувати та давати відповідний запас за потужністю (приблизно 2,5-3,5 рази). Такі споживачі називаються індуктивними: електродрилі, електропили, насоси, компресори, холодильники, лазерні принтери тощо. Крім того, необхідно враховувати коефіцієнт одночасності, який показує відсоток одночасної роботи обладнання.

Основна потужність (Prime Rating Power) - це максимальна потужність, яку ДГУ може розвиватипри безперервній роботі на змінному навантаженні необмежений час. Середня величина навантаження в 24-годинний період становить 70% якщо інше не обумовлено виробником. Перевантаження протягом 1 години на 12 годин роботи не визначається ISO, але допускається. Мінімальна величина навантаження ДГУ становить 25% потужності PRP.

Тобто, якщо ви припускаєте, що ваша генераторна установка буде працювати як основне джерело електроенергії, то вам необхідно орієнтуватися саме на цю потужність. Якщо величина PRP не вказується, дана генераторна установка може працювати тільки як резервне джерело електропостачання.

Допоміжна та резервна потужність (Emergency Standby Power) - цемаксимальна, яку ДДУ може розвивати при роботі назмінному навантаженні під час можливого перебою в електромережі, яку ДДУ резервує , при річному часі напрацювання трохи більше 500 годин. Середня потужність протягом 24-годинного періоду 70%, якщо інше не заявлено виробником.Перевантаження не допускається.

Мінімальна величина навантаження ДГУ не регламентується,але становить 25% потужності PRP.

Тобто ця потужність, яку генераторна установка може розвивати короткочасно, як резервне джерело живлення. Потужність ESP завжди більша за потужність PRP, оскільки це потужність, яку розвиває генераторна установка на нетривалий час (не більше 500 годин на рік), але при цьому перевантаження не допускаються.

Наступним важливим компонентом умови цього завдання єчас автономної роботи, тобто час, який буде працювати ваше джерело автономного живлення, поки не відновиться і не увійде в допустимі межі напруга основної електромережі.

Для визначення цього параметра вам необхідно проаналізувати, як часто і наскільки за часом відбуваються відключення електроенергії і, виходячи з цього, визначитися з часом автономної роботи, необхідним для вас.

Поясню чому це важливо. При короткочасних зникненнях напруги з невеликою періодичністю одним з варіантів вирішення проблеми автономного електропостачання є встановлення джерела безперебійного живлення, яке в режимі автономної роботи використовує електроенергію акумуляторних батарей, кількість яких можна збільшувати в залежності від часу автономної роботи (до декількох десятків хвилин). При більш тривалих і частих відключення варіантом вирішення цієї проблеми є установка генераторної установки, для якої також необхідно передбачити достатній запас палива в залежності від необхідного часу автономної роботи.

І ще один момент необхідно врахувати при постановці умов цього завдання — наявність обладнання, критичного до різноманітних стрибків, імпульсів, пропадань напруги і відхилень частоти основної електромережі. Це електронні блоки управлінняобладнанням (наприклад, котлом системи опалення), комп'ютери, контролери охоронної та пожежної сигналізації, плазмові панелі тощо. Тобто обладнання, яке потребує саме якісного електропостачання, інакше воно може некоректно працювати чи просто вийти з ладу.

Тепер, коли умови завдання відомі, можна приступати до її вирішення. Існує кілька варіантів технічних рішень.

ДБЖ за принципом роботи можна розділити на дві групи це:Off Line іOn Line. Off Line (Stand-By) тип ДБЖ, що допускають перерву живлення навантаження під час перемикання з вхідної мережі на інвертор (transfer time, або час перемикання).On Line тип ДБЖ, який забезпечує безперервне та фільтроване харчування навантаження. За визначенням, on-line ДБЖ мають нульовий час перемикання; навантаження ніколи не бачить переривання живлення.

Як правило, для використання як резервне джерело живлення для заміських будинків використовуються однофазні ДБЖ потужністю від 4 до 10 кВА класу On Line.

У порівнянні з резервними генераторними установками ДБЖ мають низку незаперечних переваг

значно вищий коефіцієнт надійності;
великий час напрацювання на відмову;
висока якість електроенергії на виході;
відсутність необхідності в періодичному обслуговуванні та заміні витратних матеріалів;
безшумність роботи;
простота підключення та монтажу.

Однак щоб забезпечити відносно великий час автономії (від кількох десятків хвилин до декількох годин), ДБЖ повинен комплектуватися достатньою кількістю акумуляторних батарей (далі АКБ) певної ємності, що найчастіше обмежуватиметься технічними можливостями ДБЖ, а саме можливостямизарядного пристрою АКБ. Крім того, час автономної роботи залежатиме ще від кількох параметрів: ступеня завантаженості ДБЖ, ефективності конкретного інвертора, температури навколишнього середовища, стану та ступеня зносу АКБ.

Звичайно, є можливість створення потужної системи безперебійного живлення з більшим часом автономії. Але при цьому виникає питання економічної обґрунтованості такого рішення, а це важливий фактор у процесі вибору автономного джерела живлення.

В даний час на українському ринку існує дуже багато різноманітних генераторних установок, широкий спектр потужностей безлічі виробників, різні варіанти виконання яких змусять замислитися навіть досвідченого покупця.

Нижче наведемо класифікацію за основними ознаками конструкції генераторних установок. І наведемо короткі пояснення, так би мовити, на побутовому рівні щодо кожного з пунктів класифікації.

На вигляд виконання

портативні - побутові, напівпрофесійні та професійні бензинові або дизельні генераторні установки потужністю до 12 кВА, можуть використовуватися як резервні джерела живлення; для харчування споживачів із середньою та великою інтенсивністю; для індивідуальної діяльності. Мають повітряну систему охолодження, можуть бути з верхнім або нижнім розташуванням клапанів системи газорозподілу, надійні, зручні та невибагливі в експлуатації.
стаціонарні - професійні дизельні електростанції потужністю від 10 до 2500 кВА, використовуються як основні та резервні джерела електроживлення. Мають рідинну систему охолодження, як правило, з верхнім розташуванням клапанів системи газорозподілу, відмінні ресурсні показники, низькі експлуатаційніВитрати. Вимагають професійного монтажу.

За способом охолодження

з повітряним охолодженням - генераторні установки, що охолоджуються навколишнім повітрям.
з водяним охолодженням - генераторні установки, що охолоджуються рідиною (як правило, гліколеві суміші з водою).

За використовуваним паливом

бензинові - генераторні установки, в яких як паливо використовується бензин.
дизельні - генераторні установки, в яких як паливо використовується дизельне паливо.

За частотою обертання колінчастого валу двигуна

3000 об/хв - двигуни, що працюють на такій частоті, дешевше і менше, але набагато більш шумні, з більш високою витратою палива та олії і мають менший ресурс;
1500 об/хв — ці двигуни тихіші, з меншою витратою та вищим ресурсом. Можуть використовуватися як основне джерело живлення.

На вигляд генератора змінного струму

з синхронним генератором, що мають більш високу якість електроенергії, здатні переносити короткочасні навантаження;
з асинхронним генератором, конструктивно простіше та дешевше. Однак, мають досить низьку якість електроенергії на виході, не здатні до перевантажень.

За кількістю фаз

однофазні (220 50 Гц), від такої генераторної установки можуть бути запитані тільки однофазні споживачі;
трифазні (380, 220 В 50 Гц) від такої генераторної установки можуть бути запитані як трифазні споживачі, так і однофазні. Однак потрібно мати на увазі, що потужність однієї фази трифазної станції в 3 рази менша від загальної потужності установки. Також необхідно забезпечити рівномірність завантаження фаз, щоб уникнути так званого"перекосу" фаз, який погано позначається на стані генераторної установки.

За розташуванням клапанів системи газорозподілу

з нижнім розташуванням клапанів;
з верхнім розташуванням клапанів.

За способом запуску

ручний - використовується тільки для невеликих портативних станцій, запуск відбувається за допомогою шнура за допомогою розкручування колінвала двигуна до потрібної для запуску частоти;
електростартерний – використовується для всіх установок, запуск відбувається за допомогою електростартеру за допомогою повороту ключа запалювання;
автоматичний — використовується для установок, у яких реалізовано функцію автоматичного запуску. Потребує наявності додаткового обладнання. Не обов'язково присутність людини під час запуску та прийняття навантаження.

Тепер розглянемо основні види генераторних установок у комплексі.

Генераторні установки з 2- або 4-тактним бензиновим двигуном

2-тактні двигуни, як правило, ставляться тільки на малопотужні і компактні генераторні установки (напрацювання на відмову не більше 500 годин);
4-тактні бензинові двигуни ставляться на серйозніші станції, але не більше 15 кВА (потужніше бензинових двигунів немає). Напрацювання на відмову від 1000 до 4000 годин. Основні виробники - американська компанія Briggs & Stratton і японська Honda.

Генераторні установки із 4-тактним дизельним двигуном.

Дизельні генератори з повітряним охолодженням займають проміжне положення між бензиновими двигунами та дизельними рідинним охолодженням. Дизельні генераторні установки з повітряним охолодженням до 6 кВА мало чим відрізняються від своїх бензинових побратимів, хоча вони мають більший ресурс і більш надійні.Напрацювання на відмову понад 4000 годин. Основний виробник - японська компанія Yanmar.

Більш потужні дизельні двигуни з повітряним охолодженням до 20 кВА примхливі до якості палива, досить галасливі та громіздкі. Так що в цьому випадку краще шукати альтернативу серед дизельних двигунів із рідинним охолодженням. Основний виробник – німецька фірма Hatz.

Дизельні двигуни з рідинним охолодженням найбільш надійні та довговічні. Напрацювання на відмову до 20 000 годин. Вони відносяться до установок промислового класу.

Найприйнятніші з погляду оснащеності різними опціями. Основні виробники від 6 до 20 кВА:

Mitsubishi, від 20 до 275 - John Deere, від 200 до 500 кВА
Volvo та Perkins, понад 500 кВА – MTU.

Тепер підіб'ємо підсумок цього варіанту рішення. При частих та тривалих вимкненнях електроенергії або за відсутності зовнішньої мережі вибір очевидний. Однак якщо повернутись до третьої умови завдання про критичних до пропадань і якості електроенергії споживачів, ми бачимо, що цей варіант рішення малоприйнятний, оскільки з моменту зникнення напруги до моменту його відновлення за допомогою генераторної установки відбувається перерва в електропостачанні і генераторна установка не захищає від різного роду спотворень вхідної мережі.