Андрей Кашкаров - Автономное электроснабжение частного дома своими руками
Качество частоты напряжения
Качество частоты зависит от регулятора скорости двигателя. При работе на автономную нагрузку функциональные требования к регулятору скорости очень просты, именно поэтому в большинстве генераторных установок применяют обычный механический регулятор. В этом случае частота вращения двигателя (следовательно, и частота напряжения) зависит от величины нагрузки. Чем больше нагрузка, тем меньше частота. Обычно механический регулятор настраивается так, что при нагрузке 75…90 % частота равна 50 Гц. Соответственно на более малых нагрузках (10…30 % от номинала электроагрегата) частота колеблется в пределах 52…53 Гц. Большинство электроприемников нагрузки сегодня допускают такие отклонения по частоте.
Однако имеется ряд электроприемников на основе микропроцессорной техники, тиристорных преобразователей в системах связи, теле– и радиовещания для которых необходимо поддерживать постоянную частоту 50 Гц вне зависимости от суммарной нагрузки на двигатель; двигатель должен работать по так называемой астатической характеристике.
Для реализации данного условия систему управления двигателя оснащают дополнительными дорогостоящими устройствами, обеспечивающими поддержание постоянной частоты вращения – стабилизаторами. Поэтому при выборе электроагрегата с подобной системой управления надо быть уверенным, что нагрузка не допускает отклонений по частоте, и применение данной системы экономически оправдано.
Параллельная работа
Необходимость в параллельной работе может возникнуть когда необходимо:
обеспечить повышенную надежность питания особо ответственных потребителей, бесперебойность питания на период проведения технического обслуживания основного источника электроснабжения, компенсировать увеличение потребляемой мощности подключенной нагрузкой.
Принцип параллельной работы заключается в том, что дизельный генератор работает совместно с другим дизель-генератором или сетью на общие шины нагрузки. Если агрегат предназначен для работы в качестве резервного источника электроснабжения, то использовать его для параллельной работы невозможно, поскольку сам принцип резервирования подразумевает питание нагрузки только от одного источника.
Различают два основных вида параллельной работы – параллельная работа с другим (другими) дизель-генератором и параллельная работа с сетью.
Параллельная работа с другим электроагрегатом необходима для повышения надежности системы электроснабжения особо ответственных электроприемников и с целью компенсировать временный рост по мощности в часы пика нагрузки. Параллельная работа с сетью используется крайне редко и применяется только в случаях, когда необходимо обеспечить бесперебойность питания на период проведения технического обслуживания основного источника электроснабжения. Дизель-генератор должен работать в параллель сетью в данном случае кратковременно, только на период плавного перевода нагрузки на питание от сети на генератор и обратно.
Для того чтобы корректно войти в параллель с другим источником необходимо обеспечить ряд условий, те есть провести синхронизацию всех этих источников.
Для обеспечения удовлетворительной синхронизации обычно требуется минимальное количество приборов, и квалифицированный персонал может осуществить это вручную. Если планируется использовать генераторные установки для работы на сложные многосистемные ответственные нагрузки, где цена сбоя и развала системы электроснабжения от некорректного ввода в параллель велика, то рекомендуется использовать автоматическую синхронизацию.
Наиболее существенным аспектом параллельной работы является распределение нагрузок. Общая нагрузка, которая состоит из активной и реактивной составляющей, должна распределяться системами управления дизель-генератора пропорционально их обычным номинальным значениям. В простейшем случае это возможно за счет механического регулятора оборотов двигателя.
Основным недостатком такого способа является то, что деление нагрузки больше основывается на настройке топливной системы регулятором, чем на выходной мощности генератора. Это может вызвать значительный дисбаланс нагрузки из-за различия характеристик, как регуляторов, так и двигателей. Другой недостаток является следствием того, что частота продолжает зависеть от нагрузки.
Все проблемы по точности распределения, качеству и времени полностью исключаются при использовании системы автоматического распределения. При автоматическом распределении, с применением электронных устройств, выходная мощность электроагрегатов распределяется от общей точки – частоты 50 Гц.
Это позволяет добиться существенного улучшения качества, и главное, стабильности работы такой системы электроснабжения.
Рекомендации по установке дизель-генераторов
Требования к фундаменту
Изготовление бетонной подушки толщиной не менее 150 мм, длиной и шириной не менее габаритных размеров рамы дизель-генератора. Установка дизель-генератора на шпильки фундамента должна производиться строго горизонтально.
Требование к помещению для дизель-генераторов:
• наличие естественного или искусственного освещения;
• высота потолка не менее 2,5 м;
• наличие проходов вокруг дизель-генератора не менее 1,5 м для удобства обслуживания и ремонта;
• дверь в помещении должна открываться наружу;
• должна быть предусмотрена вентиляция помещения дизель-генератора.
Требования к установке дизель-генератора:
• необходимо организовать приток воздуха в помещение, а также выпуск воздуха из помещения для системы охлаждения дизель-генератора (изготовление жалюзных решеток, воздуховодов, их сборка и монтаж);
• площадь поперечного сечения воздуховодов и выхлопных труб должны быть не менее фронтальной площади радиатора и площади сечения выхлопной трубы дизель-генератор
• необходимо организовать выпуск выхлопных газов в атмосферу желательно на высоте не менее 3-х метров от уровня земли (изготовление выхлопных труб, их монтаж с глушителем шума и теплоизоляция);
• подвести силовой кабель к дизель-генератору и к системе собственных нужд дизель-генератора, а также кабель для системы дистанционного контроля и управления (если она имеется). Сечение кабеля выбирается в зависимости от токовой нагрузки;
• обеспечить электробезопасность обслуживающего персонала – надежное заземление дизель-генератора, а также дополнительного оборудования;
• обеспечить пожаробезопасность оборудования;
• осуществить монтаж дополнительного оборудования (если оно заказано) и его подключение только с привлечением квалифицированных специалистов.
При установке дизель-генератора необходимо также учитывать следующие моменты:
• дизель-генератор устанавливается на виброизоляторах, поэтому запрещено жесткое крепление к дизель-генератору всех подводов и отводов (воздуховодов, топливных трубопроводов, силовых кабелей, выхлопной системы)
• не допускать подтеканий топлива, масла, охлаждающей жидкости и утечку выхлопных газов в помещение дизель-генератора.
3.3. Практические вопросы для организации автономного энергоснабжения
Инвертор – суть преобразователь переменного тока и напряжения в постоянное или вернее сказать модулированное – для дальнейшего использования потребителем. К примеру, ветрогенератор, как и любой генератор выдает переменный ток, затем идет выпрямитель (несколько мощных полупроводниковых диодов– 1…4, пример, автомобильный генератор в одном корпусе и диоды) и род тока становится или постоянным (4 диода, включенных по «мостовой схеме») или модулированным (1–2 диода – этот ток еще нельзя вполне назвать постоянным, но уже – выпрямленным (синусоида переменного тока выпрямдена диодами), модулированным).
После этого (генератора) архинеобходим стабилизатор тока и напряжения, чтобы оно не колебалось от силы ветра или вращательного момента маховика генератора. Стабилизатор – это целая электронная схема, с обязательными конденсаторами (оксидными, электролитическими – большой емкости, измеряемой в мкФ – микроФарадах). И затем только напряжение можно использовать для питания потребителей, в том числе современной и порой дорогостоящей, а также "капризной" в части качества питающего напряжения бытовой техники. Стабилизатор может стабилизировать выходное напряжение генератора как для переменного напряжения (тогда после генератора не нужны выпрямительные диоды) и выдавать на выходе 220 В, что чаще всего и требуется в быту, или преобразовывать переменное напряжение генератора сначала в постоянное (выпрямлять), стабилизировать это постоянное, и затем преобразовывать снова в переменное, чтобы на выходе были те же 220 В, но уже переменного или вернее – модулированного напряжения, которое опять же будет использоваться обычным потребителем как сеть 220 В – в быту.
