Výběr invertorového nebo konvenčního generátoru: Který je lepší použít

Malé elektrárny pro domácí použití se rozšířily díky tomu, že snadno řeší problémy s napájením. Kompaktní benzínové a naftové generátory se používají jak k zajištění nepřerušitelného napájení, tak k výrobě elektřiny v místech, kde není elektrické vedení: na staveništi, na pikniku. Výběr spotřebitelů komplikuje skutečnost, že v prodeji je několik typů generátorů:

• Klasický, s pohonem na benzín nebo naftu;
• Střídač.

Oba typy fungují na naprosto stejném principu: provoz spalovacího motoru je generátorem převáděn na střídavé napětí 220 V s výkonem spotřebiče až několik kW. Rozdíl spočívá v principu stabilizace parametrů výstupního napětí.

Konstrukce a princip činnosti

Jak již bylo zmíněno, oba typy elektráren mají podobnou konstrukci, která zahrnuje dva hlavní prvky:

• Spalovací motor;
• Alternátor.

Dále se budeme zabývat zásadními rozdíly v provozu generátorů, protože poskytují různou kvalitu elektrické energie, ovlivňují účinnost a hmotnost mini elektrárny.

Napětí střídavé sítě musí splňovat následující podmínky:

• Stabilita napětí – 220V;
• Frekvenční stabilita – 50 Hz.

Nedodržení parametrů napětí může způsobit poškození nebo poruchu připojených zařízení. To platí zejména pro stabilitu napěťové úrovně. Odchylka síťové frekvence může vést k narušení normálního provozu zařízení s motory na střídavý proud: oběhová čerpadla topných systémů, kompresory chladicích zařízení.

Běžný generátor

V klasické verzi elektrárny otáčí rotor generátoru střídavého proudu benzínový nebo naftový motor. Střídavé napětí se odebírá z vinutí statoru a poté se odesílá do rozvaděče elektrárny, kde se rozvádí ke spotřebitelům.

Zvýšení odběru proudu zátěží způsobuje brzdnou sílu na rotoru generátoru, čímž se snižuje frekvence otáčení. V důsledku toho se snižuje amplituda napětí a jeho frekvence. Snížení zátěže způsobuje opačný efekt. Nejnebezpečnějším jevem je, že při prudkém poklesu spotřebovaného výkonu jsou možné napěťové rázy dosahující nebezpečné hodnoty.

Stabilizace frekvence otáčení v klasických zařízeních se provádí ve dvou směrech. Frekvence otáčení spalovacího motoru je přímo řízena odstředivým regulátorem, který reguluje přívod paliva v závislosti na frekvenci otáčení klikového hřídele. Pro přesnější regulaci je ve statoru generátoru umístěno další stabilizační vinutí nabité kondenzátorem. S rostoucí frekvencí střídavého napětí se snižuje odpor kondenzátoru. V důsledku toho se zvyšuje zatížení přídavného vinutí. Zvýšení proudu přídavného vinutí způsobuje vznik brzdného magnetického pole, které snižuje frekvenci otáčení rotoru. Při snižování otáček probíhá proces v opačném pořadí. Brzdné pole stabilizačního vinutí se snižuje, otáčky statoru se zvyšují.

Z těchto úvah vyplývá závěr – hlavní nevýhodou klasických generátorů je, že bez ohledu na hodnotu zatížení musí být otáčky klikového hřídele spalovacího motoru konstantní. To znamená, že maximální účinnosti je dosaženo pouze v režimu maximálního zatížení. Při minimálním výkonu připojených spotřebičů bude motor pracovat v režimu volnoběhu a plýtvat palivem.

Dávejte pozor! Nedoporučuje se provozovat generátor po dlouhou dobu v režimu nízké spotřeby energie a při maximální spotřebě energie, protože jak nedostatečně zatížený, tak přetížený benzínový spalovací motor může rychle selhat.

Výrobci nedoporučují používat konvenční generátory při provozu se zátěží menší než 25 % jmenovité zátěže.

Invertorový generátor

Invertorový generátor využívá stejný princip výroby elektřiny. Rozdíl je v tom, že výstupní napětí generátoru nejde přímo ke spotřebiteli. Napětí se nejprve převede na stejnosměrný proud pomocí usměrňovače, vyhladí se filtračním kondenzátorem a poté se odešle do invertoru k převodu na střídavý proud. Invertor obsahuje výkonné tranzistorové klíče řízené obvodem na mikrokontroléru.

Tento typ konstrukčního schématu má následující výhody:

• Usměrnění generovaného napětí generátoru zcela eliminuje skoky v amplitudě a frekvenci;
• Mikrokontrolérový obvod řídicí jednotky okamžitě reaguje na změny amplitudy a frekvence a odesílá odpovídající řídicí příkazy do výstupních kláves.

Přesnost nastavení parametrů výstupního napětí v invertorových generátorech je jedna z nejvyšších.

Toto nepatří mezi výhody invertorového generátoru. Neméně důležitou vlastností je vysoká účinnost. Ta je založena na skutečnosti, že není nutné striktně dodržovat frekvenci otáčení klikového hřídele a rotoru generátoru. Střídavé napětí je stejně nejprve usměrněno. To znamená, že při práci s nízkým výkonem se rotor generátoru otáčí nízkou frekvencí a spotřeba paliva je minimální. Velký podíl na snížení spotřeby paliva má vestavěná baterie, protože část generovaného napětí jde na její nabíjení a baterie se zapojuje do práce buď pro kompenzaci špičkových nárůstů spotřebovaného výkonu, nebo při práci s minimálním zatížením, kdy je její kapacita dostatečná pro provoz invertorového měniče. Toto řešení snižuje omezení dlouhodobého provozu při nízkém zatížení a zároveň zachovává spolehlivost systému jako celku.

Výhody střídačů

Rostoucí rozšíření invertorových zařízení je způsobeno jejich vysokými výkonnostními vlastnostmi:

• Nízká spotřeba paliva;
• Malé rozměry a hmotnost;
• Vysoká spolehlivost;
• Vynikající výstupní parametry, zejména z hlediska kvality energie.

Nevýhody invertorového generátoru

Navzdory vynikajícím elektrickým parametrům a vysoké účinnosti mají invertorové generátory nevýhody, které je třeba při výběru vzít v úvahu:

• Vysoká cena. Dobrý měnič stojí dvakrát až třikrát více než podobný klasický model;
• Omezený výkon. Maximální povolený výkon většiny běžných modelů není vyšší než 5 kW;
• Můžete se setkat i s výkonem 7 kW, ale ty zatím nejsou příliš běžné a jejich cena přesahuje rozumné limity;
• Obtížnost opravy v případě poruchy;
• Obtížnost výměny baterie v případě jejího selhání.

Další funkce

Mnoho modelů elektráren má možnost spouštění nejen ručně, ale také pomocí elektrického startéru. To je důležité při jejich použití v automatických systémech záložního napájení.

Většina zařízení je vybavena ochranou proti nadměrnému proudu a náhlým přepětím. Často je k dispozici další výstup pro výběr nízkého stejnosměrného napětí.

Všechna zařízení bez výjimky mají na panelu měřicí zařízení, která umožňují sledování hodnoty výstupního napětí, a drahá multifunkční zařízení jsou vybavena displeji z tekutých krystalů, které umožňují vyhodnocovat většinu parametrů, včetně tvaru výstupního napětí, hodnoty zátěže, stupně nabití baterie a množství zbývajícího paliva. Obvod měniče obsahuje mikrokontrolér, s jehož pomocí lze snadno implementovat nejrůznější další řídicí a řídicí funkce.

Generátor s displejem

Tipy pro výběr

Rozmanitost modelů na trhu ztěžuje výběr potřebného zařízení. Obvykle je na prvním místě hodnota přípustného zatížení. S tím vám mohou pomoci následující údaje o výkonu:

• Venkovní aktivity – do 1 kW;
• Napájení nejdůležitějších domácích spotřebičů v případě výpadku proudu – 2-3 kW;
• Napájení pro malý soukromý dům nebo byt – 5 kW;
• Velký dům – 7 kW.

Dávejte pozor! V případě použití mini elektráren ve stavebnictví by jejich výkon měl být alespoň jedenapůlkrát větší než výkon připojeného elektrického nářadí. Pokud se tedy používá bruska s výkonem 2 kW, pak v okamžiku spuštění odběrový proud 1.5–2krát převyšuje jmenovitý proud. V důsledku toho by výkon generátoru měl být alespoň 3 kW.

Závislost rozběhového proudu na otáčkách

Který generátor zvolit, klasický nebo střídačový? Konvenční zařízení je pro napájení drtivé většiny spotřebitelů zcela dostačující. Volba ve prospěch střídače by měla být provedena v následujících případech:

• Častý provoz s minimálním zatížením. Důvodem je nejen cenová efektivita, ale také snížení spolehlivosti konvenčního zařízení;
• Požadavek na vysokou účinnost;
• Minimální rozměry. Vyrazit do přírody s velkou elektrárnou je z pochopitelných důvodů obtížné.

Klasická mini elektrárna je vhodnější, pokud:

• Vyžaduje provoz při vysokém zatížení (více než 5-7 kW);
• Neočekává se nepřetržitý provoz s minimálním zatížením;
• Rozměry zařízení nejsou rozhodující;
• Důležitá je cena zařízení.

Benzínový motor běží na benzín s vysokým oktanovým číslem, zatímco dieselový motor vyžaduje k provozu vhodné motorové naftové palivo. Někdy se můžete setkat s konstrukcí elektrárny, která pracuje na zkapalněný plyn.

Běžné mylné představy

Nejčastější mylnou představou, kterou silně podporují výrobci invertorových generátorů, je údajně špatný tvar výstupního napětí.

Zaprvé, napětí ze statoru generátoru bez připojení jakýchkoli polovodičových měničů má naopak ideální sinusoid. To je dáno samotným principem činnosti elektrických strojů. Stačí si uvědomit, že většina elektráren, hydraulických, tepelných, jaderných, tedy založených na přeměně mechanické energie na elektrickou, pracuje na stejném principu jako domácí elektrárna. Polovodičové prvky však mají nelineární charakteristiku a získání striktního sinusoidu pomocí polovodičových měničů, včetně střídačů, vyžaduje velké technické triky.

Za druhé, většina moderních spotřebičů používá vestavěné pulzní napájecí zdroje, kterým nezáleží na tvaru a frekvenci napětí (v rozumných mezích), protože první věc, kterou napájecí obvod obsahuje, je usměrňovač a filtr. Spotřebičům, jako jsou žehličky, rychlovarné konvice a elektrické sporáky, je vůbec jedno, jaké napětí je přivedeno na vstup. Jedinými zařízeními, kterým záleží na frekvenci a tvaru napájecího napětí, jsou asynchronní motory a transformátory.

Druhá častá mylná představa souvisí se složitostí konstrukce invertorových generátorů. Zde lze říci, že se to týká především produktů málo známých výrobců, kteří nabízejí levné zařízení. Přední společnosti propracovaly řešení invertorových obvodů k dokonalosti, používají pouze vysoce kvalitní komponenty a perfektní montážní linky. Elektronický obvod řídicí a monitorovací jednotky invertorových zařízení je chráněn před vlhkostí a prachem, takže dobrá zařízení zřídka selhávají a při splnění doporučených požadavků mohou sloužit poměrně dlouho.

Pokud jde o poruchy spalovacích motorů, většina konstrukcí používá osvědčené pohony, které jsou vysoce spolehlivé a odolné. Za předpokladu použití požadovaných a vysoce kvalitních paliv a maziv a pravidelné údržby (výměna filtrů, zapalovacích svíček) je porucha motoru nepravděpodobná.

Jak bylo ukázáno, správná formulace požadavků určuje, kterému provedení zařízení dát přednost. Oba typy mají své vlastní oblasti použití, výhody a nevýhody, ale často mohou být zaměnitelné, takže není možné kategoricky říci, který je lepší. V současné době, dokud ceny invertorových zařízení neklesnou na rozumné meze, se většina kupujících řídí obvyklými zařízeními, která používají benzínový motor s generátorem střídavého proudu a nejjednodušším řídicím obvodem.