Схема подключения генератора к сети дома

Оглавление

Параметры выбора генераторов для дома

Тип топлива

Наиболее часто применяются для дома дизельные и бензиновые генераторы (модели на газу рассматривать не будем в связи со сложностью их обслуживания и высокой мощностью, которая для дома не нужна):

Бензиновые. Бензиновые модели менее мощные, чем дизельные и стоят гораздо дешевле. Также они менее шумные (хотя тихими их не назовешь). Однако из-за относительно невысокой мощности (в сравнении с дизельными) их удобнее всего использовать лишь как резервный источник питания или брать на природу, чтобы пользоваться там электричеством. Если вам необходимо подстраховаться на случай отключения электроэнергии, то бензиновая модель — то, что нужно.
Дизельные. Дизельные агрегаты имеют больший ресурс, чем бензиновые и гораздо мощнее, что делает их весьма удобными для получения электроэнергии на строительном объекте, для запитки мощных приборов, например, сварочного аппарата. Однако такие модели стоят на порядок дороже бензиновых аналогов, да и сам дизель, как топливо, уже догнал по стоимости бензин, поэтому сэкономить не получится. Дизельные агрегаты стоит приобретать тем, кто планирует использовать устройство, как основной источник электричества, например, на даче или для работы на стройке.

Отметим также, что существуют бензиновые инверторные модели. Главное их преимущество — это компактность, небольшой вес и относительно невысокая шумность. Их можно даже брать с собой на природу. Но они практически все низкой мощности, поэтому в роли резервного питания не подойдут (разве что для холодильника и электроники). Также, если выйдет из строя управляющая плата, то замена ее будет стоит около 80 % стоимости всего генератора.

Мощность устройства

Выбор генератора по мощности осуществляется при условии, если известна общая мощность всех приборов, которые будут к нему подключаться. Если не планируется подключение электрокотла или мощного сварочного аппарата, тогда в большинстве случаев генератора мощностью до 3 кВт вполне хватит. Однако при использовании электрического отопления может понадобиться мощный трехфазный генератор до 10 кВт.

Напряжение

Генератор может иметь розетки, от которых можно запитать приборы следующего напряжения:

220 В. Все стандартные бытовые электроприборы, которые есть в доме.
380 В. Генератор с таким напряжением может понадобиться только для трехфазного отопления, сварочника, работающего от 380 В или зарядки современного электромобиля.
12 В. Постоянный ток на выходе 12 В необходим автомобильным аккумуляторам, так что если планируете заряжать аккумулятор где-то в дороге, тогда берите модель с таким DC выходом.

Дополнительные функции

Некоторые модели генераторов могут быть оснащены дополнительными функциями, которые полезны в тех или иных случаях:

Автозапуск (ATS). Функция способна запускать генератор автоматически без действий со стороны человека. Она весьма удобна, если генератор устанавливается в качестве аварийного питания. При отключении подачи электричества в городской сети, генератор автоматически включится, приняв нагрузку от приборов на себя.

Электростартер. Электростартер позволяет запустить устройство простым нажатием на кнопку. При этом не нужно дергать за «шморгалку», хотя конечно она в каждом генераторе неизменно присутствует.
Счетчик моточасов. Счетчик показывает общий ресурс часов, отработанных устройством. Благодаря этому вы всегда будете знать, сколько двигатель в работе и пора ли проводить обслуживание. Также эта функция полезна, когда покупаете генератор «с рук» — точно знаете, сколько агрегат отработал.
USB-порт. При наличии такого разъема вы всегда сможете подзарядить свой смартфон или планшет. Однако во времена «пауэрбанков» данная функция не всегда актуальна и востребована.

Типы моделей электрогенераторов

В настоящее время существует ряд типов электрических генераторов. Среди них:

Асинхронные агрегаты. За счёт простоты и надёжности конструкции эти системы пользуются большим спросом. Важные узлы надёжно спрятаны от воздействия влаги и пыли. Их разумно эксплуатировать при выполнении сложных задач и интенсивных нагрузках. В качестве питания для электрических двигателей асинхронный тип использовать не следует;
Синхронные. Недостатки, характерные для предыдущего типа, здесь отсутствуют. Также синхронные модели способны обеспечить поддержание более точного напряжению

При выборе следует обратить внимание на бесщёточные конструкции, которые обладают более хорошим качеством тока и отсутствием интенсивных радиопомех;
Инверторные модели отличаются дорогой стоимостью и относительно низкой мощностью. Однофазные устройства не популярны за счёт низких рабочих показателей

В свою очередь, трёхфазные модели намного лучше. Из недостатков инверторных моделей дорогая стоимость оборудования и плохие эксплуатационные свойства;

Однофазные и трёхфазные генераторы

Подключать трёхфазные генераторы необходимо лишь в тех случаях, если система бесперебойного питания используется в качестве единственного источника электрической энергии. Во всех остальных случаях намного разумнее остановить свой выбор на 1-фазном варианте. Трёхфазные модели стоят в разы дороже, чем однофазные, но, чтобы осуществить подключение однофазного генератора к трёхфазной сети, необязательно быть опытным электриком.

Достаточно выбрать относительно простую в плане конструктивных особенностей модель, которая позволит рационально распределить мощность оборудования. 3-фазные системы не пользуются большим спросом по причине отсутствия нормального распределения нагрузок. Чтобы избежать перегрева, коротких замыканий и прочих негативных последствий, такие установки нужно правильно настраивать. Если допустимая нагрузка превышена на 25 процентов, система быстро выйдет из строя.

Если речь идёт об обустройстве резервного источника электрического питания, намного разумнее применить однофазный генератор.

Применение перекидного рубильника

Если средние контакты рубильника подключить к потребителю, а крайние — к кабелю электростанции и к вводу электросети, схемы источников питания никогда не пересекутся. Будет еще лучше, если у рубильника будет еще одно промежуточное нейтральное положение.

Исходное состояние рубильника считается, когда подключена главная сеть. При его переключении питание начинает поступать от генератора.

Недостатком перекидного рубильника старого образца является искрение и открытость токоведущих частей. Современные конструкции снабжены защитным кожухом, закрывающим подвижные детали. Переключатель крепится в щите управления. Исходное положение — это подключение к главной сети. При сбое в подаче электроэнергии рукоятку переключения устанавливают в нейтральное положение, а затем запускают генератор, прогревают его и подключают к нагрузкам в доме.

Как обеспечить автоматическое переключение

Если щиток с ВРУ расположен в труднодоступном месте или вы просто не желаете каждый раз выполнять переключение вручную, можно положиться на устройство автоматического переключения. Его схема также предельно проста, нужно лишь два модульных контактора с количеством контактных пар, равным числу фаз питания, а также парой нормально открытых и нормально замкнутых дополнительных контактов.

В обычном режиме работы городской ввод все время находится «на подхвате» включенного контактора, у которого цепь питания катушки подключена напрямую к питающей сети до разрыва. Если электричество на городском вводе пропадает, контактор отбросит и замкнётся нормально закрытая пара дополнительных контактов, которая включит второй контактор резервного ввода, или, по крайней мере, замкнёт цепь питания его катушки.

1 — реле времени; 2 — контактор основного ввода; 3 — управляющая катушка контактора; 4 — контактор резервного ввода

Подключение «аварийного» контактора также выполняется до разрыва питающей сети от генератора, поэтому до его запуска устройство будет оставаться в выключенном состоянии. Здесь очень полезно добавить в цепь модульное реле времени, чтобы питание потребителей включалось спустя минуту-две после запуска генератора. Это позволит двигателю прогреться и выйти в рабочий режим перед принятием основной нагрузки.

При этом цепь питания второго, резервного контактора, следует пропустить через нормально закрытый контакт коммутатора основного ввода. Таким образом, при повторном появлении напряжения на городской линии первый контактор снова включится и разомкнёт цепь питания второго ввода. Конечно, здесь бы следовало добавить устройство останова генератора, но в крайнем случае он будет некоторое время работать на холостом ходу с минимальным потреблением топлива.

Устройство простейшего генератора

Простейший генератор представляет собой обыкновенную прямоугольную рамку, которая размещена между магнитами с разными полюсами. Для снятия напряжения с вращающейся рамки используют токосъемные кольца.

В автомобилестроение используют электромагниты – катушки индуктивности или обмотки медного провода. При прохождении электрического тока через обмотку, последняя насыщается электромагнитными свойствами. Для возбуждения обмотки используется аккумуляторная батарея.

Устройство автомобильного генератора переменного тока

Автомобильный генератор состоит из корпуса с крышками, в которых имеются отверстия для вентиляции. Ротор устанавливается в подшипниках 2 и вращается в них. Привод ротора осуществляется путем ременной передачи (ремень одевается на шкив). Ротор выступает электромагнитом (обмоткой). Ток на обмотку поступает с помощью двух медных колец и графитных щеток, которые соединены с электронным регулятором. Электронный реле регулятор отвечает за напряжение на выходе, которое должно находиться в пределах 12 Вольт вне зависимости от частоты вращения шкива привода генератора. Реле регулятор может встраиваться в корпус, а может находиться отдельно.

Статор – представляет собой три медные обмотки, которые соединяются в треугольник. К точкам соединения обмоток подключается выпрямительный мост, который состоит из 6 полупроводниковых диодов, которые служат для преобразования переменного напряжения в постоянное.

Генера́тор (с латыни generator означает «производитель») — устройство, что вырабатывает электроэнергию, производит продукты или преобразует один вид энергии в другой.

Автомобильный генератор — устройство, которое преобразует механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор применяется для питания потребителей электроэнергии, таких как система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер автомобиля, системы диагностики, а также для зарядки аккумуляторной батареи (АКБ).

От надежности работы генератора зависит бесперебойность работы остальных систем автомобиля и других его компонентов. Мощность современного автомобильного генератора составляет 1 кВт.

Принцип работы автомобильного генератора

Первые автомобильные генераторы были генераторы постоянного тока. Они требовали много внимания к себе, что обуславливалось частым обслуживанием и контролем работы устройства.

Затем был придуманы диодные выпрямители, что значительно увеличило ресурс работы генератора и увеличило срок его работы. Генераторы с диодными выпрямителями тока стали называться генераторами переменного тока. На производство генератора переменного тока уходило меньше материалов, соответственно он стал легче и значительно меньше, а КПД вырос, обеспечивая более стабильный ток на выходе.

В современных иномарках используют синхронные трехфазные генераторы переменного тока, а в качестве выпрямителя – трехфазный выпрямитель Ларионова.

От поворота ключа до выдачи напряжения…

Во время поворота ключа замка зажигания в рабочее положение питание подается на обмотку возбуждения и генератор начинает отдавать ток в нагрузку. За управление током в обмотке возбуждения отвечает стабилизатор напряжения, который входит в щеточный узел генератора. Питание стабилизатора напряжения осуществляется от выпрямителя.

Ротор генератора приводится во вращение от коленчатого вала через шкив посредством клинового ремня. В обмотке возбуждения создается электромагнитное поле, которое индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.

Выдаваемый ток – скачкообразный и зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, поэтому для его стабилизации применяется стабилизатор напряжения.

Напряжение бортовой сети в работающей системе должно находится в пределах 13,8-14,2 В, что обеспечит нормальную подзарядку АКБ.

На крупногабаритных автомобилях используются автомобильные генераторы повышенной мощности 24 В.

Автозапуск генератора своими руками

При наличии определенных навыков в электротехнике можно самостоятельно собрать схему, способную без участия человека запустить генератор, когда на магистральной линии пропадет электричество. Главное условие – для этого нужна модель генератора, которая запускается и останавливается ключом, так как автоматизировать стартер, который надо дергать за шнур, дело заведомо неблагодарное.

Чтобы понимать принцип работы автоматического запуска надо точно представлять себе весь порядок действий, которые придется проделать для включения генератора:

1. Через 1-2 минуты после пропадания света, открыть воздушную заслонку двигателя и завести его. Задержка во времени нужна на тот случай, если свет просто моргнул или отключился на несколько секунд.

2. Еще через 2 минуты, когда двигатель прогреется, переключить нагрузку с магистральной линии на генератор, потом закрыть воздушную заслонку.

3. При появлении электричества на основной линии через 30-60 секунд отключить двигатель и переключить нагрузку с генератора на магистральную линию

Чтобы реализовать этот алгоритм, понадобятся четыре реле времени, четыре электромагнитных пускателя и магнитные толкатели с концевыми выключателями, наподобие сервоприводов, которые используются для центрального замка автомобиля. В стандартном электромагнитном пускателе есть катушка (КМ), нормально разомкнутые силовые контакты (КМк), 2 нормально разомкнутых управляющих контакта (КМнр1-2) и 2 нормально замкнутых управляющих контакта (КМнз1-2).

На рисунке общая схема подключения генератора к дому с автозапуском – принцип ее работы следующий.

1. Вводной автомат. 2. Счетчик электроэнергии. 3. Генератор. 4. Распределительный автомат. 5, 6. УЗО.

При отключении электричества, катушка КМ4 перестает удерживать в разомкнутом состоянии контакты КМ4нз2, что включает зажигание генератора. Также катушка КМ1 перестает удерживать контакты КМк1 – они размыкаются и теперь линия отключена от домашней сети. Параллельно замыкаются нормальнозамкнутые контакты КМ1нз1 и КМ1нз2. Они запускают сервопривод, открывающий воздушную заслонку двигателя, и подают импульс для старта Реле времени 1 – через минуту замкнется контакт ключа и стартер запустит двигатель.

Старт генератора вызывает срабатывание катушки КМ3, которая размыкает нормально замкнутые контакты КМ3нз1 и КМ3нз2, чем останавливает стартер и обесточивает Сервопривод-1. Параллельное замыкание нормальнозамкнутого контакта КМ1нз2 подает импульс на другое реле времени – через две минуты запустится Сервопривод-2, закрывая воздушную заслонку, и сработает катушка КМ2, замыкая контакты КМк2, после чего ток подается в дом с генератора.

Чтобы обеспечить обратное переключение сначала надо через 1-2 минуты после появления электричества разомкнуть цепь катушки КМ2 и заглушить двигатель, для чего используется Реле времени 3 и пускатель КМ4, при срабатывании которого размыкаются нормально замкнутые КМ4нз1 и КМ4нз2. При отключении катушки КМ2 замыкается нормально замкнутый контакт КМ2нз1, который по истечении двух минут, через Реле времени 4 включает катушку КМ1 – теперь генератор обесточен и готов к следующему запуску, а питание в дом идет от магистральной линии.

Это только один из возможных вариантов автоматизации запуска. К примеру, при желании схему можно упростить убрав из нее реле времени и сервоприводы воздушной заслонки. Правда это можно делать только в том случае, если двигатель хорошо заводится, и вообще все его комплектующие хорошо отлажены.

Основной недостаток любой подобной схемы – она управляет автозапуском генератора, но не сможет отреагировать даже на незначительную нештатную ситуацию. К примеру, если заклинит воздушную заслонку, то двигатель будет работать на повышенных оборотах, а при неисправности самого двигателя внутреннего сгорания – если он не заводится – в лучшем случае, сядет аккумулятор.

Установка блока АВР с автозапуском бензогенератора

В свете вышесказанного было бы очень полезным устройство, вообще исключающее вмешательство человека в работу системы аварийного электроснабжения. Такие приборы действительно есть и работают они полностью бесперебойно, но только с генераторами, укомплектованными электрическим стартером и штатной системой останова.

Разрабатывать подобную систему самостоятельно — хлопотное дело, достойное отдельного обсуждения. При неправильной организации работы велик риск испортить оборудование. Например, если генератор имеет поломку моторной части, его принудительный многократный запуск вызовет, по меньшей мере, глубокий разряд аккумулятора, а в худшем случае приведёт к выходу из строя обмоток электростартера.

Есть два варианта подобных устройств, первый — штатный блок электронного управления, поставляемый вместе с генератором и устанавливаемый с ним в одном помещении. Такой блок подключается согласно приложенной в инструкции схеме и управляет он только запуском и остановкой двигателя, в некоторых случаях берёт на себя задачу регулировки оборотов и выдаваемой мощности. Основная коммутация резервного ввода выполняется контакторами по схеме, которую мы описывали ранее. Только в этом случае нормально разомкнутый контакт на основном вводе протягивается сигнальным слаботочным проводом до блока управления, чтобы текущее состояние городской линии давало понять электронике, когда следует вводить в работу или останавливать генератор.

1 — блок автоматического запуска генератора; 2 — контактор основного ввода; 3 — контактор резервного ввода

Второй вариант — комплектные устройства АВР с автозапуском. Это не очень обширный спектр устройств, но все они требуют установки на генератор дополнительного оборудования: электрического привода дроссельной заслонки и стартера с аккумулятором.

Подключение генератора через АВР: 1 — вводный автомат; 2 — счётчик; 3 — щит АВР; 4 — генератор; 5 — управляющий кабель; 6 — нулевая шина; 7 — автоматы потребителей; 8 — шина заземления

Преимущество таких систем в том, что они имеют всё необходимое «из коробки» и полностью заменяют вводно-распределительное устройство, включая встроенные защиты по току, а иногда даже имеют систему защиты от перенапряжений и утечек. Всё что нужно для подключения — присоединить жилы вводов и шины потребителей на устройства коммутации, а также соединить вторичную клеммную колодку с дополнительным оборудованием генератора с помощью четырёх- или пятижильного провода.

Через перекидной, реверсивный рубильник (переключатель)

Фактически это тот же вариант с распределительным АВ, но в схему уже добавляется трехпозиционный переключатель, монтируется стационарно. Таким образом, отпадет необходимость в снятии жил с автомата.

Переключатель данного типа подразумевает, что ток может подаваться к нему от 2 разных веток при подключении нагрузки к одной. Средняя позиция нейтральная для исключения замыкания входящих жил. Данная схема весьма популярная, ее выбирают для автомобильных генераторов, если нет желания тратиться на АВР.

У генератора есть свой ноль, поэтому обычный переключатель, однопроводной, размыкающий и переключающий только фазу, использовать нельзя.

Если нет заводского 3-позиционного выключателя, то можно собрать временный вариант, подойдет и двухпозиционная перекидная конструкция из двух 2-полюсных АВ. Желательно взять аппараты одного производителя, одинаковые по номиналу и размеру, так будет удобнее их соединять.

Приборы располагают «валетом»: один перевернут. Клавиши скрепляют между собой, для этого на них производителями делаются отверстия под штифты, в роли которых можно использовать толстую жесткую проволоку, скрепку. Таким образом, будет срабатывать сразу «защита от дурака»: один АВ включается, второй выключается одновременно.

Можно соорудить описываемое устройство и из 4 однополюсных АВ — принцип идентичный. Также можно не переворачивать их, переключать каждый отдельно, но «защиты от дурака» не будет, что опасно для не проинформированного человека.

Переключатель можно монтировать в любом месте линии, но целесообразнее всего его установить возле генератора, так как запуск осуществляется в определенном порядке:

Пуск.
Ждут прогрева.
Подключают нагрузку.

Чтобы мини-станция не работала вхолостую, когда возобновится магистральное напряжение, делают отвод для сигналки на заметной позиции. А при подсоединении ее через выключатель она не будет светиться постоянно.

Графически система с перекидным рубильником выглядит так (на изображении нет сигналки — ее ставят сразу после счетчика):

AVR-02 блок ввода резерва

Данное устройство является многофункциональным и с помощью него можно построить 8 разных схем АВР. Чаще всего применяются три из них:

ввод№1+ввод№2

ввод№1+генератор

ввод№1+ввод№2+генератор

Рассмотрим сначала самую сложную, которая с двумя вводами и генератором. Второй ввод может быть как от отдельной ВЛ-0,4кв или непосредственно КЛ с ближайшей ТП, так и собран на аккумуляторном ИБП с гибридными инверторами.

При этом, на варианте с источником бесперебойного питания, следует предусмотреть ситуацию, когда аккумуляторы разряжаются до допустимого максимума, а потом происходит переключение на генератор. Это очень удобно, дабы не гонять дизельгенератор при кратковременных перерывах в электроснабжении.

Какими функциональными возможностями обладает AVR-02?

она управляет силовыми элементами – контакторами или пускателями. Также могут использоваться мотор приводы.

контролирует чередование фаз

контролирует синфазность вводов

формирует сигнал запуска генератора

может работать от внешней батареи 12В

измеряет уровень напряжений и отключает неисправную линию с низким или высоким напряжением, автоматически переводя питание на ту, где все нормально

формирует сигнал авария

На передней панели AVR-02 расположены:

двухстрочный жидкокристаллический дисплей

кнопки навигации

светодиодные индикаторы №1 и №2 – показывают подключенный ввод

К1,К2,К3,К4 – состояние исполнительных реле

Сфера применения рубильников и переключателей

Из всего вышесказанного ясно, что подобные приборы предназначены для переключения цепей, которые ни при каких обстоятельствах не должны быть соединены с собой. Одним из ярких примеров может служить переключение какого-либо объекта на резервный источник. Предположим, вы устали от постоянных отключений электроэнергии в загородном доме и обзавелись бензогенератором. Электрики отключили свет, вы перешли на генератор. Включили – снова питаете свой дом от штатной сети. На словах все просто, но как это сделать практически? Вот тут-то вас и выручит перекидной коммутатор. Взгляните на схему, приведенную ниже:

В одном положении переключателя дом подключен к сети, в другом – к генератору. Причем даже если напряжение есть и в сети, и на генераторе, переключение ничем не грозит – соединить сеть с генератором невозможно. К сожалению, такая схема хоть и проста, но не совсем корректна. Рассмотрим действия, которые вы должны произвести при подключении генератора:

Отключить дом от штатной электросети.
Запустить генератор и вывести его на рабочий режим.
Подключить дом к генератору.

Не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы понять – обычным перекидным устройством такую последовательность операций выполнить невозможно. Вам придется либо сперва запустить генератор, потом произвести переключение, либо переключить источники и уже потом запускать генератор.

Если первый вариант еще сгодится, то второй абсолютно неприемлем для большинства бытовых приборов. Как себя будет чувствовать, к примеру, холодильник, если в процессе пуска бензогенератора питающее напряжение начнет подниматься с 0 до 220 В, а частота с 0 до 50 Гц? Если вы не в курсе – он сгорит.

Как подается нагрузка

Перед подключением аппарата следует проконтролировать, чтобы мощность потребителей, которые подсоединятся, не была выше номинальной генератора. Для избежания перегрузки должен соблюдаться определенный порядок. Сначала подключают те энергопотребители, которые наделены наибольшими токами при пуске. Далее приборы подсоединяются по убыванию. В самом конце следуют энергетические потребители, имеющие коэффициент пускового тока — единицу. Такими устройствами являются, к примеру, электрические нагреватели.

Когда подключают бензиновый или дизельный генератор, иногда допускают ошибки. Они заключаются во включении генератора к централизованной сети напрямую или соединении проводов от генератора прямо в розетку. Делать этого нельзя, так как большая нагрузка может способствовать формированию пожароопасной ситуации, когда разрушится розетка и электрическая проводка.

Перед тем как бензиновый или дизельный генератор подключить, его следует правильно установить. Лучше, если место будет выбрано в некотором отдалении от комнат. Тогда отработанные газы не дойдут до находящихся в помещении людей, не будет беспокоить шум от работающего аппарата. Место должно быть сухим, ровным и желательно изолированным от других.

Помимо этого, оно должно удовлетворять требованиям вентиляции. Если помещение закрыто, то должна быть организована вытяжка. Если же установку держать в подвале, то даже при открытой форточке он быстро перегреется, из-за чего может вскоре сломаться.

Одно- и трехфазное подключения резерва

Схема подключения однофазного генератора

Обычно в частных домовладениях используется однофазная система электроснабжения. Три фазы задействуются при наличии двигателей станков, мощных насосов и др. В случае, если таких устройств нет, но объект подключен по трехфазной схеме, целесообразно использовать однофазный генератор, зарезервировав для наиболее важных потребителей одну фазу.

Трехфазные генераторы значительно дороже однофазных, при их подключении следует продумать распределение нагрузки между фазами, так как все три фазы должны быть нагружены примерно одинаково. Если нагрузки по фазам будут отличаться более чем на 25%, устройство может выйти из строя.