Как работает генератор: устройство бензинового, дизельного и инверторного

Бытовой генератор — это двигатель внутреннего сгорания, соединённый на одном валу с электрической машиной, которая превращает вращение в переменный ток. Как работает генератор, проще всего понять по узлам: двигатель даёт обороты, альтернатор — напряжение, регуляторы держат 230 В и 50 Гц, панель раздаёт ток на розетки и защищает от перегрузки.

Ниже — устройство бензинового генератора, в том числе типовых «китайских» моделей, которых на рынке большинство, чем отличается устройство дизельного и газового, что добавляет инверторный блок и что из этого следует для выбора и обслуживания.

Устройство генератора: основные узлы

Как работает бензиновый генератор

Когда вы включаете мощный прибор, двигатель на мгновение «приседает» — регулятор открывает заслонку, и обороты возвращаются. Поэтому в классических генераторах при пуске насоса или холодильника свет мигает: на долю секунды проседают и обороты, и напряжение.

1. 1 Запуск. Ручной стартер (шнур) или электростартер от аккумулятора прокручивает коленвал.
2. 2 Смесь. Карбюратор смешивает бензин с воздухом, прошедшим через воздушный фильтр.
3. 3 Четыре такта. Впуск смеси, сжатие поршнем, рабочий ход — свеча даёт искру, смесь сгорает и толкает поршень, — выпуск газов в глушитель.
4. 4 Обороты. Коленвал вращает ротор альтернатора; регулятор оборотов удерживает их около 3000 об/мин независимо от нагрузки.
5. 5 Ток. Альтернатор выдаёт переменное напряжение, AVR подравнивает его до 230 В, через автомат на панели ток идёт к розеткам.

Устройство китайского бензогенератора

Большинство бытовых бензиновых генераторов на 2–3 кВт построены по одной схеме: одноцилиндровый четырёхтактный двигатель с воздушным охлаждением, карбюратор, магнето, синхронный альтернатор с AVR. В карточках каталога видно, что разные бренды используют двигатели одного класса: KS 200 у Könner & Söhnen KS 2900, TE-200 у Forte FG3800, Loncin G200F у Al-ko 2500 C. У всех трёх бак 15 л и 0,6 л масла.

Поэтому свечи, фильтры и прокладки у них часто похожи, а разница в качестве прячется в деталях: металле блока, обмотке альтернатора (медь или алюминий — смотрите в карточке, если указано), сборке и контроле на заводе. Отсюда практический совет: выбирайте не «китайский или нет», а модель с известным сервисом и запчастями в Украине.

Альтернатор: откуда берутся 230 В и 50 Гц

Альтернатор состоит из ротора с обмоткой возбуждения и неподвижного статора. Когда ротор вращается, его магнитное поле пересекает витки статора и наводит в них переменное напряжение. Частота зависит только от оборотов и числа полюсов: двухполюсный ротор на 3000 об/мин даёт 50 Гц, четырёхполюсный на 1500 об/мин — тоже 50 Гц. Поэтому крупные дизельные электростанции работают на 1500 об/мин: двигатель тише и изнашивается медленнее.

Величину напряжения задаёт ток возбуждения ротора. Его и регулирует AVR: нагрузка растёт — возбуждение увеличивается, напряжение остаётся около 230 В. Поэтому отдельный стабилизатор генератору с AVR обычно не нужен.

• Синхронный альтернатор — с AVR, лучше держит напряжение и переносит пусковые токи насосов и компрессоров. Большинство бытовых моделей.
• Асинхронный — проще и дешевле, меньше боится пыли, но хуже переносит пуск двигателей.
• Щёточный и бесщёточный — у бесщёточного нет изнашивающихся щёток, поэтому обслуживания меньше.

Чем отличается устройство дизельного генератора

У дизеля нет свечей и карбюратора. Воздух в цилиндре сжимается настолько сильно, что нагревается, и топливо, которое впрыскивает форсунка под высоким давлением, воспламеняется само. Из-за более высокого давления детали массивнее: EnerSol SKD-5EB на 4,6 кВт весит 111 кг, тогда как бензиновый KS 2900 на 2,5 кВт — 41,5 кг.

Платой за вес становятся ресурс и экономия: дизель рассчитан на долгую работу и тратит меньше топлива на киловатт-час. Обратная сторона — он громче, хуже заводится в мороз на летнем топливе и не любит долгой работы без нагрузки. Модели — в разделе дизельные генераторы.

Газовый и газобензиновый генератор

Газобензиновый генератор — это бензиновый двигатель, к которому добавлены газовый редуктор и смеситель: газ из баллона или магистрали поступает во впуск вместо бензина или вместе с ним. Переключение между топливом — краном или переключателем на панели. Пример — Könner & Söhnen KS 10000E G: двигатель KS 440, номинал 7,5 кВт, бак 25 л на бензине. На газе мощность обычно ниже, чем на бензине, — насколько, указывает паспорт модели. Модели — в разделе газобензиновые генераторы.

Как работает инверторный генератор: что добавляет электроника

В инверторном генераторе альтернатор многополюсный и выдаёт ток повышенной частоты. Дальше он выпрямляется в постоянный, а инверторный блок формирует из него новые 230 В и 50 Гц. Частоту задаёт электроника, поэтому двигатель может крутиться медленнее на малой нагрузке — отсюда меньший шум и расход. Например, Könner & Söhnen KS 2000i S на 1,8 кВт весит 19 кг и имеет бак 5 л.

Подробно о принципе работы, чистой синусоиде и чем инверторный отличается от обычного — в отдельной статье что такое инверторный генератор.

Сравнение устройства: бензиновый, дизельный, газовый, инверторный

Как выбрать тип под свою задачу, мы разобрали в статье бензиновый, дизельный или газовый генератор. Все модели — в разделе генераторы.

Запуск, защиты и автоматика

• Ручной стартер — шнур с возвратом; простой и надёжный, но требует силы, особенно на холодном двигателе.
• Электростартер — ключ или кнопка, питается от собственного аккумулятора генератора, который подзаряжается во время работы.
• Автозапуск и АВР — блок следит за сетью, сам заводит генератор при отключении и переключает дом. Такие модели имеют в названии ATS, например Könner & Söhnen KS 10000E ATS. Отдельные блоки — в разделе автоматика для генераторов.
• Защиты — автомат от перегрузки и короткого замыкания, датчик уровня масла; в более дорогих моделях ещё контроль перегрева и счётчик моточасов.

Что из устройства следует для владельца

• Мощность берите с запасом 20–25%. Пусковой скачок насоса или холодильника просаживает обороты; генератор на пределе мощности держит напряжение хуже.
• Масло — главный расходник. Без него датчик глушит двигатель, а у неподходящего вязкость не соответствует сезону. Тип и объём масла указаны в карточке модели и инструкции.
• Двигатель дышит воздухом и выбрасывает угарный газ. Генератор работает только на улице, со свободным притоком воздуха; как обустроить место — в статье бокс и выхлоп для генератора.
• Генератор — отдельный источник со своим нулём. К сети дома его подключают только через АВР или перекидной рубильник, и делает это электрик.