Инверторный генератор — как устроен и работает. Что такое инверторные бензиновые электрогенераторы

Чем отличается инверторный генератор от обычной электростанции?

Инверторный генератор (инверторная электростанция) – генераторная мини установка, вырабатывающая максимально высокое качество электричества, оптимально преобразующее его в напряжение без падений. Такие электростанции ещё называют «цифровыми электрогенераторами» за счет оснащения электронными схемами управления.

Инверторный электрогенератор используется для подключения электроники или чувствительной техники в отсутствие центрального электроснабжения. Инверторную электро станцию можно смело рекомендовать как резервный генератор для дачи, так и для путешествий, мелких ремонтных работ.

Кто использует инверторный генератор?

Рыбаки, охотники, туристы, путешественники, дачники - потому, что компактные и тихие.

В гараже или в дороге пригодится для питания ламп и мощных фонарей, электроплиток, радиоприемников. У Вас появится возможность заряжать свои смартфоны и ноутбуки, не заводя машину. Инверторный генератор питает бытовые домашние приборы и электроинструмент, используется в загородных поездках – генератор для активного отдыха.

Почему выгодно использовать инверторные генераторы?

Основные преимущества инверторных электрогенераторов – это их компактность, благодаря небольшому размеру и весу; мобильность (портативные станции), а также, снабжение током высокого качества, благодаря инверторной технологии электростанции, которое необходимо для подключения электронных приборов, требующих идеальной электроподачи без перебоев.

Именно эти качества наиболее востребованы в походных условиях, на рыбалке, охоте, на даче, в мастерских, для различных спасательных служб и т.д. Особенно незаменим инверторный генератор для подключения электронных гаджетов, медицинского оборудования и другой техники жизнеобеспечения в полевых, походных и различных экстремальных условиях, где нет возможности запитаться от центральной электросети. В быту такие станции также находят незаменимое применение. Инверторный генератор для дачи поможет снабдить резервным электричеством в моменты отключения света. В путешествии такая электростанция может стать хорошим помощником (зарядить компьютер, телефон, подключить освещение, электроплитку и другие приборы без использования стабилизатора). Благодаря своему компактному размеру и весу (станция почти в 2 раза легче традиционного портативного генератора), инверторный генератор удобно поместится в багажнике машины.

Важный аспект инверторной станции – это тихая работа генератора, за счёт усиленных шумоглушителей, а также, шумопоглащающих кожухов, конструкции которых специально разработаны для супер тихой эксплуатации генераторной установки.

Главными критериями при выборе инверторного генератора являются: мощность и производитель.

Современный рынок силовой техники предлагает огромный ассортимент генераторного оборудования различного ценового диапазона. Наш совет, не стоит стремиться за покупкой самого дешёвого генератора. Многие производители для удешевления своей продукции, используют самые низкокачественные комплектующие, которые в свою очередь также изготовлены из самых низкосортных материалов, имеющих очень малый ресурс и непродолжительный срок использования. Такие станции могут подвести Вас в самый неподходящий момент!

Для определения необходимой мощности инверторного генератора, Вам нужно продумать, какие приборы будут подключаться одновременно.

К примеру, Вам в поездке необходимо подключить компьютер (500 Вт) + 2 лампочки (60 Вт х2) + запас мощности 50% = 832 Вт. Не забудьте взять с собой удлинитель и тройник. Важно! При подключении техники через удлинитель, Вам необходимо учитывать ещё запас мощности 10% на удлинитель до 3 м.

Итого: 915 Вт. Вам потребуется

Многие устройства весьма требовательны к качеству напряжения питания, главным образом, к стабильности его номинала. Это в первую очередь относится к импортным моделям, которые с нашими сетями работают или некорректно, или вообще отключаются, так как срабатывает защита. Примеров много – отопительные котлы, ПК, телевизионные приемники, циркуляционные насосы и другие образцы бытовой техники.

Следовательно, данный аспект приходится учитывать, определяясь с выбором автономного источника питания. Разберемся, какой из генераторов для дома лучше – инверторный или обычный.

В частном секторе по ряду причин более распространены . По своему конструктивному исполнению такие мини-электростанции практически ничем не отличаются от обычных аналогов.

Разница лишь в электронике, точнее, в принципе получения напряжения на выходе установки. Собственно, это и является критерием оценки, какой из генераторов лучше.

Особенность инверторных моделей генераторов

В генераторах этого типа ток (~ напряжение) не поступает сразу на выходные клеммы. Он сначала выпрямляется, то есть трансформируется в постоянный, который заряжает АКБ, встроенную в схему. Далее – на инвертор, на выходе которого получаются стабильные 220/50. Рисунок все наглядно поясняет.

Сравнение отличительных свойств генераторов

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 примеру, если общая мощность потребителей на линии 2,2 кВт, а самого генератора – 4, то и «кушать» топливо он будет именно из расчета на четыре. То есть, практически наполовину установка работает вхолостую. На практике обычно так и происходит – регулярный «недозагруз».

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.

Инверторные модели

• Экономичность. Нет необходимости увеличивать скорость вращения вала двигателя. Она влияет лишь на время заряда батареи. Этим достигается оптимизация расхода топлива.
• При изменении нагрузки номинал напряжения на выходе остается постоянным. Такая стабильность обусловлена наличием электронной схемы преобразователя.
• Бесшумность. Для инверторного генератора не нужно выбирать место так, как для обычной модели. Даже установленный в соседней подсобке, через тонкую перегородку, он не будет мешать домочадцам.
• Компактность и малый вес. Инверторный генератор можно легко переустановить в пределах дома или участка, перевезти на расстояние (к примеру, на дачу). То есть, в отличие от агрегатов обычных, такие установки являются мобильными.

• Высокая стоимость. Инверторный генератор на 0,7 кВт обойдется порядка 18 580 рублей. Соответственно, более мощные модели – еще дороже. К примеру, на 5 кВт – около 86 000. Разница с обычными генераторами ощутимая.
• АКБ – составная, причем несъемная часть инвертора. Если она выйдет из строя, заменить ее не получится.
• Инверторный генератор нельзя купить на перспективу. Он подбирается под определенную нагрузку. Ее последующее повышение (включение дополнительных потребителей) приведет к тому, что разряд аккумулятора будет происходить быстрее. Значит, придется ждать до окончания процесса зарядки, менять режим работы. Насколько это удобно?
• Ограничение модельного ряда по мощности. Если просмотреть сайты производителей, дилеров и интернет-магазинов, то инверторные генераторы более чем на 6 кВт не встречаются. Хватит ли такой установки для обеспечения всех потребностей собственников в эл/энергии?

Вывод

• Для организации резервного (аварийного) освещения, эл/снабжения строй/площадок или зданий, в которых нет сложной электронной аппаратуры, лучше приобретать генератор, собранный по классической схеме. Или, как его называют, обычный. В подобных ситуациях повышенных требований к качеству напряжения никто не предъявляет, а учитывая более низкую стоимость таких эл/станций, они являются оптимальным вариантом.
• А вот для подключения к электрической схеме жилого дома, буквально напичканного различными бытовыми приборами, лучше остановить выбор на установке инверторного типа. Плюсы подобных генераторов обозначены, поэтому комментировать данную рекомендацию, в принципе, не имеет смысла. Главное – сделать точные расчеты по мощности.

Полезный совет

Если загородный дом большой, и необходимо обеспечить эл/энергией не только его, но и приусадебный участок, надворные постройки, то имеет смысл комбинировать. То есть сделать разводку линий. Одни подключить к обычному генератору, другие – к инвертору. При грамотном составлении схемы электроснабжения можно оптимизировать расходы и получить стабильное напряжение в тех цепях, где это необходимо в зависимости от специфики нагрузки.

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.

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.

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.

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

Чтобы выбрать нужный генератор из двух типов, важно знать принцип их работы и преимущества. Работа обычного генератора заключается в том, что бензиновый или дизельный двигатель раскручивает ротор с обмотками в магнитном поле, в результате чего вырабатывается переменный ток.

Классический генератор

Обороты двигателя, с которым напрямую соединен ротор, меняются в зависимости от нагрузки. У генератора со значительным изменением оборотов, износ вращающих узлов и деталей увеличивается, что приводит к снижению оборотов вала двигателя. Следующие недостатки классического генератора также снижают его эффективность.

Генератор классического варианта при уменьшении нагрузки потребляет такое же количество топлива, как при номинальном режиме. Также в условиях сильно меняющихся оборотов на узлах поршневой группы появляется сажа, что затрудняет теплоотдачу и приводит двигатель к преждевременному износу.

Принцип работы классического генератора

В инструкции на изделие можно встретить запрет работы электрогенератора обычного варианта при нагрузке ниже 25%. Мощность классического электрогенератора нужно подбирать под нагрузку так, чтобы он работал на 80% от максимальной мощности, при неизменной нагрузке.

Только так вы продлите срок службы генератора и повысите его эффективность. Положительным моментом такого типа электрогенератора является его невысокая стоимость. Продлить время эксплуатации электрогенератора можно также, если периодически давать на него полную нагрузку и регулярно проводить профилактические работы.

Отличие инверторного генератора от обычного

Принцип работы инверторного генератора несколько отличается от обычного. Инверторный генератор — это генератор с двойным преобразованием напряжения, как и инверторный стабилизатор . Двигатель также раскручивает ротор электрогенератора в магнитном поле.

Генератор выдает переменное напряжение поступающее на первый преобразователь с последующим преобразованием в постоянное напряжение, для зарядки аккумуляторных батарей. С аккумуляторов снимается постоянное напряжение идущее на второй преобразователь постоянного напряжения, где преобразуется в переменное.

Параметры инверторного генератора высокие, синусоида переменного напряжение без искажений и отличная стабилизация выходного напряжения. Для зарядки батареи аккумуляторов достаточно небольших оборотов двигателя. Малые обороты увеличивают срок службы двигателя, уменьшается расход топлива — это приводит к повышению эффективности инверторного генератора.

Инверторный генератор

При таких оборотах генератор с шумопоглощающим кожухом становится бесшумным. Высокое качество выходного напряжения позволяет использовать генератор для питания любой бытовой техники и электроприборов. Инверторный генератор может работать с любой нагрузкой. Электроника автоматически подбирает обороты двигателя под любую нагрузку.

Принцип работы инверторного генератора

Электрогенераторы выпускаются мощностью до 6 кВт, которого вполне хватит для питания качественным напряжением газового котла и всей электротехники в доме. Небольшие инверторные электрогенераторы до 2 кВт легкие, их удобно перевозить в багажнике на дачу или брать с собой в путешествие. Основной недостаток таких генераторов это высокая стоимость, но она окупается вышеперечисленными преимуществами.

Инверторные генераторы могут быть синхронными или асинхронными. Электрогенераторы синхронного типа легко выдерживают кратковременную перегрузку пусковыми токами. Очень хорошо они подходят для работы с бытовыми приборами. Асинхронные генераторы могут выдерживать короткое замыкание, их используют для питания электроприборов имеющие тэны — это электропечи, водонагреватели.

Вывод: Обычный генератор рекомендуется выбирать для варианта аварийного источника сети, освещения, строительных площадок. Для электросети частного дома, со множеством электротехники и электроприборов, лучше подойдет инверторный генератор с точно подобранной мощностью.