Аварийное питание от бензинового генератора

ликбез от дилетанта estimata

Новичку об основах в области экстремальных и чрезвычайных ситуаций, выживания, туризма. Также будет полезно рыбакам, охотникам и другим любителям природы и активного отдыха.

суббота, 29 августа 2020 г.

Схема подключения аварийного генератора для дома

Подключение любого электрогенератора предполагает наличие сразу трех цепей: общая (централизованная) сеть электропитания, цепи электропитания потребителей и цепи самого генератора. В зависимости от их взаимодействия между собой, определяется конкретная схема подключения генератора.

  • Самый распространенный из «аварийных» способов как подключить генератор к дому, является банальное включение его в розетку, для чего покупается или изготавливается самостоятельно «переноска» со штекерами на концах (т.е. на проводе две вилки).
    Этот метод не рекомендуется применять. Розетка и проводка на неё может не выдержать подключенный ток. Вы можете забыть отключить вводной автомат и можете начать «снабжать» всех на вашей линии электропередач или можете получить встречное напряжение с коротким замыканием и выходом из строя генератора.
  • Подключение всех потребителей непосредственно к розетке генератора. Это самая простая схема, не требующая дополнительных подключений.
  • В доме прокладывается отдельная электропроводка (не связанная с централизованным электропитанием), которая подключена к генератору. Здесь основное внимание уделяется соответствию сечения проводов и номинального тока генератора.
  • Третий вариант предполагает совместное подключение центральной сети, схемы потребителей и самого генератора. Такое подключение считается предпочтительным на случай возможного отключения электроэнергии при использовании стационарного генератора.
    Здесь главная опасность — возможность случайного одновременного включения и сети и генератора. Что может привести к выводу генератора из строя. В итоге все зависит от режимов переключения, которые могут быть ручными или автоматическими.

При подключении генератора категорически нельзя подключать один из выходов генератора на общую нейтральную шину при отсутствии повторного заземления нейтрали в основном щите (схема ТТ) и/или на столбе и/или в шкафу учета. Такое заземление, как правило, отсутствует в старых СНТ или в поселках с нарушением норм прокладки силовых линий. Нарушая это правило, вы на «общественную» нейтраль подаёте опасное напряжение полуфазы с выхода генератора. Это может привести к электротравмам у ваших соседей и работающих на линии электриков. хотя, скорее всего, они будут защищены переносным заземлением и уже вы можете получить проблемы с генератором.
Как определить, есть ли повторное заземление? Заземление нейтрали делается либо наверху столба через вывод арматуры, либо на стальную ленту/проволоку, которая идёт вдоль столба и уходит в землю.

  • Подключать бюджетные генераторы на прямую на нагрузку без использования фильтров сетевых помех. Изменение оборотов генератора вызывает сильные помехи и броски напряжение, которые опасны для чувствительного электронного оборудования (автоматика газовых котлов, дорогая бытовая техника).
  • Использовать трехфазные генераторы мощностью до 10 кВт для резервного питания дома. Перекос по фазам приведет к быстрому выходу генератора из строя. Используйте однофазные генераторы со схемой объединения фаз. Только в этом случае надо отключить все трёхфазные приборы.
  • Подключать инверторные генераторы на общую нейтральную шину. Это может привести к быстрому выходу генератора из строя.
  • Пренебрегать правилом заземления самого корпуса генератора.
  • Использовать неинверторный генератор без глухозаземленной нейтрали одного из его выходов, т.к. это приводит к некорректной работе автоматов диф.защиты (УЗО) и ошибкам в работе фазозависимых котлов.
  • Использовать для заземления выход генератора, который отключается однополюсным автоматом на его корпусе.

Совместное подключение центрального электроснабжения и генератора с ручным режимом переключения сеть/генератор

При ручном режиме переключение производится с помощью рубильника или специального ключа. Сеть потребителей разрывается с центральной сетью и соединяется с проводкой генератора.

Трехпозиционный переключатель

Такой способ должен полностью исключать одновременное подключение потребителей к генератору и центральной сети. При переключении должно соблюдаться промежуточное нейтральное положение.

Для ручной коммутации используются конструкции перекидных рубильников или реверсивных переключателей с соответствующим номинальным током. Как правило, к ним дополнительно устанавливается индикатор, сигнализирующий о наличии или отсутствии напряжения.

Схематично это выглядит вот так

Ручной режим переключения сеть/генератор

  1. трехпозиционный переключатель перевести в нейтральное положение
  2. запустить генератор
  3. дождаться пока генератор выйдет на рабочие параметры
  4. и только потом переключить домашнюю сеть на питание от генератора

Совместное подключение центрального электроснабжения и генератора с автоматическим режимом переключения сеть/генератор

При автоматическом режиме, схема подключения генератора, при отсутствии тока в центральной сети, позволяет включать устройство без присутствия человека. Для этого существует специальный блок автоматического ввода резерва (АВР), представляющий собой электронное устройство. Хотя можно реализовать и через реле.

Для автоматического включения генератора используется электрический стартер. Перед включением резервного источника, производится отключение централизованной сети, после чего, генератор запускается и прогревается. Затем, соединяется проводка генератора и потребительская сеть. Когда центральное напряжение появляется вновь, с помощью блока АВР, осуществляется обратный процесс. Окончательное переключение происходит после проверки стабильности напряжения, а сам генератор отключается через несколько секунд.

Схематично на электронном устройстве это выглядит вот так

Автоматический режим переключения сеть/генератор

Электронное устройство в этом случае может отвечать не только за запуски остановку двигателя, а также, в зависимости от модели, может регулировать обороты и выдаваемую мощность генератора.

АВР для генератора: устройство, принцип работы, схемы подключения

Управление источником резервного питания ручным запуском во многих случаях оправдано. Однако, для обеспечения непрерывного процесса функционирования электрического оборудования существует необходимость в бесперебойном питании. Актуальность вопроса автоматизации вводу резерва довольно часто выходит на первый план. С этой целью применяются устройства автоматического включения резерва (АВР). Современные устройства АВР для генератора – это надёжные приборы, исключающие участие человека в управлении резервным питанием.

Автоматическое управление запуском генераторов в случае пропадания сети позволяет возобновлять подачу электричества практически мгновенно или с небольшой задержкой. Таким образом, обеспечивается непрерывное функционирование электрооборудования, остановка которого может повлечь нежелательные последствия или спровоцировать аварийный режим в работе контролируемой системы. Оборудование дизельных и бензиновых генераторов электронным блоком автозапуска объективно является необходимой мерой для повышения безопасности эксплуатации отдельных электрических приборов.

Что такое АВР

Это блок, состоящий из нескольких узлов, который в автоматическом режиме переключает нагрузку между основным и резервным источником тока. Некоторые однофазные и трёхфазные модели бензиновых и дизельных генераторов оборудованы АВР изначально. Для переключения нагрузки потребуется только установить специальный переключатель после электросчётчика. Положение силовых контактов управляется основным источником электроэнергии.

Практически все модели с запуском электростанции от аккумулятора можно оборудовать автономными системами АВР. При этом для монтажа блоков резервного ввода применяются шкафы АВР. При этом щиты АВР (рисунок 1) можно размещать непосредственно возле газовых генераторов либо устанавливать блоки в общем электрическом щите.

Пример электрического щита АВР

Рисунок 1. Пример электрического щита АВР

Основная функция блока АВР заключается в том, чтобы осуществить автоматический запуск электростанции после исчезновения электрического тока в общей сети, а затем подключить нагрузку к резервному электроснабжению. При возобновлении подачи электроэнергии блоком автоматики нагрузка переключается на основную электрическую сеть, а резервный источник отключается.

Классификация устройств АВР:

  • по количеству резервных секций;
  • классу напряжения;
  • типу резервной сети (применение в однофазных сетях или для трехфазных потребителей);
  • мощности обслуживаемой нагрузки;
  • времени задержки переключения.

Электрическую схему АВР можно настроить таким образом, чтобы обеспечить энергией не всей локальной сети, а лишь тех линий, которые являются критическими. Некоторые схемы позволяют учитывать приоритетность линий. В первую очередь питанием обеспечиваются те цепи, которые обеспечивают электричеством важные системы жизнеобеспечения. Такой подход позволяет рационально распределить нагрузки.

Устройство и принцип работы

АВР для генератора состоит из трёх взаимосвязанных основных блоков:

  • семейства контакторов, коммутирующих вводные и нагрузочные цепи;
  • логических и индикационных устройств;
  • блока релейных переключателей, предназначенных для управления генератором.

С целью повышения надёжности резервной энергосистемы устройства АВР могут комплектоваться дополнительными блоками. Например, включение в схему инверторов позволяет выровнять провалы в напряжениях, исключить временные задержки, сделать выходной ток более качественным.

Включение резервной линии обеспечивает контактная группа. За наличием вводного напряжения следит реле контроля фаз.

Рассмотрим принцип работы системы резервного питания на примере упрощённой схемы (рис. 2). В штатном режиме, когда питание осуществляется от основной сети, контакторный блок направляет электроэнергию на линии потребителей. На схеме показан дополнительный блок – инвертор, преобразующий постоянный ток от аккумулятора в переменный, напряжением 220 В.

Упрощённая схема резервного питания

Рис. 2. Упрощённая схема резервного питания

Сигнал о наличии вводного напряжения подаётся на блок логических и индикационных устройств. В номинальном режиме вся система находится в устойчивом состоянии. При аварии в основной сети (напряжение падает ниже установленного уровня) насыщение соленоида реле контроля фаз становится недостаточным для удерживания контактов в рабочем (нормально замкнутом) состоянии. Происходит разъединение контактов и отключение нагрузки от линии электропередач.

Если система оборудована инвертором, как показано на схеме, он переходит в режим генерации переменного тока, напряжением 220 В. Таким образом, потребители получают стабильное напряжение даже при полном отсутствии тока в коммерческой сети.

Если параметры линий электропередач не восстанавливаются в заданный промежуток времени, контролёр подаёт сигнал на запуск генератора. При поступлении от альтернатора стабильного напряжения, контакторы переключаются на резервную линию.

Автоматическое включение потребительской сети происходит следующим образом: на реле контроля фаз поступает напряжение, переключающее контакторы на основную линию. Цепь резервного питания разъединяется. Сигнал от контролёра поступает на механизм управления подачей топлива, который закрывает заслонку в бензиновом двигателе или перекрывает дизтопливо в системе питания дизеля. Электростанция отключается.

При полном автоматическом переключении участие оператора не требуется. Система надёжно защищена от взаимодействия встречных токов и КЗ. Для этого применяются дополнительные реле и механизмы блокировок, которые не показаны на схеме.

При необходимости оператор может переключать линии вручную с панели контролёра. Он также может изменять настройки блока управления, включать ручной или автоматический режим работы. Фото панели показано на рис. 3.

Панель контролёра резервного питания

Рис. 3. Панель контролёра резервного питания

В АВР могут реализовываться несколько режимов функционирования:

  • ручной;
  • автоматический;
  • полуавтоматический.

Ручной режим чаще всего используют наладчики при настройке АВР.

Схемы подключения АВР и их описание

Основная функция АВР – автоматическое переключение вводов, причём таким способом, чтобы исключить встречные токи.

Простая схема на рис. 4 объясняет принцип переключения.

Схема АВР

Рисунок 4. Схема АВР

Контакты КМ1и КМ2 взаимосвязаны. После размыкания одного контакта, замыкается другой. Они не могут быть одновременно включены.

Существует множество различных схем подключения автоматического ввода резерва, но принцип их построения всегда такой: АВР устанавливают между вводом и потребителями. Обычно после электросчётчика. Сам щит с автоматикой может располагаться где угодно, но принцип его подключения именно такой. Этот принцип наглядно иллюстрирует схема на рис. 5.

Наглядная схема подключения АВР

Рис. 5. Наглядная схема подключения АВР

Детальная схема подключения блока автоматического запуска генератора показана на рисунке 6. На схеме К1 и К2 – это контакторы. Цифрами в кружках обозначены номера клемм. Пользуясь этой схемой не сложно подключить такой блок самостоятельно.

Детальная схема подключения блока автозапуска генератора (БАГ)

Рис. 6. Детальная схема подключения блока автозапуска генератора (БАГ)

Принципиальная схема подключения АВР для частного дома показана на рис. 7.

Принципиальная схема

Рис. 7. Принципиальная схема

В данной схеме применено АЗУ, обеспечивающее стабильное напряжение и непрерывное питание в локальной сети.

В качестве примера приводим две схемы для трёхфазного тока (рис. 8). На изображении В показано одностороннее исполнение(дополнительное реле напряжения PH). При таком подключении генератор запускается в автоматическом режиме, после прекращения подачи электроэнергии. Другими словами, ввод от генератора является резервным.

На изображении А – исполнение двухстороннее. Обе секции имеют одинаковый приоритет. Такое подключение позволяет переключать линии, не зависимо от наличия напряжения в каждой из них.

Подключение АВР для трёхфазного тока

Рис. 8. Подключение АВР для трёхфазного тока

Выбор схемы зависит от поставленной задачи, которую вы намерены решить.

Самостоятельное изготовление АВР

Если вы приобрели генератор с электростартером, то можете самостоятельно автоматизировать процесс ввода резерва. Для этого необходимо подобрать схему, отвечающую особенностям вашей домашней сети. После этого купите все необходимые детали, с учётом мощностей потребителей.

Использование ИБП совместно с электрогенератором: как и зачем это делать

Аварийное отключение электроэнергии — нередкое событие. Сети перегружены, а подстанции не остывают даже по ночам. Для кого-то это романтика со свечами, а для других — критическая ситуация. Например, для медицинских учреждений, где любой скачок энергии может испортить оборудование и стать угрозой для жизни человека. Чтобы исключить возможные казусы, организации дублируют сеть с помощью электрогенераторов. Но для этого им приходится использовать источники бесперебойного питания. Какие и почему — разбираемся.

Читайте также  Бензин генераторы для света

Обычный человек может кое-как существовать без электричества. Придется забыть о холодильнике, интернете и других прелестях современной жизни. Это неудобно и непривычно, но не вопрос жизни и смерти. Если без энергии останутся крупные организации, банки и магазины, то конец света начнется раньше срока. Достаточно на пару дней оставить супермаркет без электричества — и пиши пропало: большая часть продовольствия отправится на свалку, а жители ближайших районов останутся без свежих продуктов. Страшно представить, что будет, если без электричества останутся поликлиники и больницы с их сложной техникой, от которой зависят жизни пациентов.

Тогда счет идет не на дни или часы, даже не на минуты — всего несколько секунд без 220 В могут оказаться фатальными. Поэтому некоторые учреждения используют собственные подстанции или подводят дополнительные питающие линии с других направлений. Но не у всех есть возможность использовать «выделенку», поэтому приходится выходить из положения с помощью резервных систем. Например, использовать генератор.

Без него как без рук

Электрогенератор — это миниэлектростанция, которая работает на жидком топливе. В отличие от настоящих станций, которые вырабатывают электричество с помощью огромных турбин, гражданские трудяги используют для этого генераторы, похожие на автомобильные. Естественно, такая система не аккумулирует электричество, а выдает по факту. Поэтому для того, чтобы на выходе ДГУ появился устойчивый синус, необходимо дождаться выхода установки на рабочие обороты.

Время запуска зависит от многих факторов. На это влияет мощность катушек, а также тип двигателя, который приводит в движение систему генерации энергии. Например, домашние установки, выдающие до 10 кВт мощности, готовы к труду и обороне практически сразу после запуска. Зато промышленным генераторам мощностью от 100 кВт и выше требуется больше времени для старта. Такие станции могут разгоняться до рабочего состояния по 20-30 секунд, учитывая, что автоматика сама запускает двигатель при отсутствии сигнала с внешних линий.

Некоторые системы не умеют отслеживать напряжение в сети, поэтому их скорость реакции в экстренной ситуации будет снижена. Прибавим к этому время на заправку, назло заклинивший стартер — и 10-15 минут без электричества гарантированы. В некоторых ситуациях это некритично: «и пусть весь мир подождет». Но в большинстве случаев владельцы полагаются на станции и ожидают молниеносной реакции при нуле в розетках.

Чтобы заполнить промежуток между пропажей электричества и началом генерации собственной энергии, применяются источники бесперебойного питания.

ИБП плюс ДГУ

Современная техника достаточно подготовлена для работы в нестабильных условиях. Например, компьютерный блок питания способен функционировать в пределах 180-270 В. При этом конденсаторы блока питания накапливают достаточно энергии для того, чтобы компьютер не выключался при кратковременных скачках электричества. Но от полного отключения света конденсаторы не спасают. Поэтому для бесшовного перехода на питание от генератора приходится использовать специальные устройства.

Источники бесперебойного питания, APC или просто «бесперебойники» тоже являются генераторами электричества. Только в качестве топлива они используют не бензин или солярку, а аккумуляторы и накопленный в них заряд. Это их главное преимущество — при отключении электроэнергии ИБП просто переходит на работу от внутренней батареи. Время переключения составляет несколько миллисекунд. Этого достаточно, чтобы обеспечить непрерывную работу компьютера. Обычный офисный бесперебойник способен выдержать до 10–20 минут в режиме питания от аккумулятора. Поэтому каждый компьютер с ИБП «безболезненно» дожидается запуска генератора. То же самое происходит и с остальной техникой, чувствительной к перепадам напряжения: роутеры, модемы, серверы.

Запас прочности

Казалось бы, ток, протекающий через связку «компьютерный БП — бесперебойник — генератор», должен быть идеальным, но на деле все оказывается печально. Хотя бы потому, что непродуманная система питания будет все время напоминать о себе вечным «пик-пик» от бесперебойника.

Генератор выдает ток определенной частоты. Она может варьироваться в допустимых пределах, что регламентировано производителем и допускается большинством потребительских электроприборов. Только ИБП щепетильно относится к этому показателю и готов откликнуться даже на самые незаметные колебания своевременным переключением на батареи. В результате пользователь получает постоянно клацающий и пищащий ИБП при исправных 220 В в розетке, а позже — и нервный тик.

Чаще всего это происходит из-за недостаточной мощности генератора. В холостой нагрузке маломощные установки подают ток с завышенной частотой. Электрический чайник этого не замечает, зато ИБП считает частоту сети 55-56 Гц небезопасной для работы техники и автоматически переключается на работу от батарей. То же самое происходит при падении частоты ниже допустимого. По мнению бесперебойника, ток с частотой 49 Гц — это веская причина снова переключиться на аккумулятор.

Поэтому рекомендуется подбирать питание, исходя из максимальной мощности сети. Золотое правило — генератор должен быть в три раза мощнее потребителя. Необходимо найти суммарную мощность всей сети и умножить полученную цифру на три. Допустим, генератор должен обеспечить энергией пять офисных компьютеров по 200 Вт, две лампы освещения по 100 Вт и различную периферию с суммарным потреблением в 200 Вт. Итого — 1,4 кВт. Значит, в соответствии с золотым правилом, генератор должен выдавать как минимум 3-4 кВт.

Лайн или онлайн

Выбирая систему резервного питания, нужно учитывать не только суммарную мощность сети, но и тип потребителей. Сценарий с офисом — это примитивный вариант. Как правило, компьютерные БП хорошо справляются с колебаниями частоты и амплитуды тока, то же самое касается и остальной офисной электроники. Другое дело — техника, чувствительная к перепадам напряжения. Например, автоматические газовые котлы.

Они мгновенно реагируют на кратковременные изменения в сети и отключаются при малейшем скачке напряжения. Лучше не думать, к чему приведет отключение отопления зимой, когда все находятся на работе. Поэтому грамотные специалисты учитывают специфику настраиваемой сети и подбирают резервное питание индивидуально по группам: Off-line, Line-Interactive и On-line.

ИБП категории Off-line отличаются упрощенной схемой работы. Это распространенные бесперебойники, которые используются в паре с домашними или офисными компьютерами, принтерами, ноутбуками. Время переключения такого ИБП с сетевого напряжения на питание от аккумулятора составляет 10–20 мс. Этого достаточно, чтобы техника не успела отключиться во время перепада напряжения или прекращения подачи электроэнергии. ИБП типа Off-line не имеют встроенной защиты от помех, а также стабилизатора напряжения.

Устройства серии Line-Interactive отличаются наличием «ума» в конструкции ИБП. Они работают по тому же принципу, что и Off-line, но умеют стабилизировать и фильтровать напряжение. При нестабильном входящем токе такой бесперебойник будет частично гасить колебания тока, хотя от сильных скачков частоты он не защищает.

Продвинутый тип источников питания — On-line. Эти ИБП работают по принципу двойного преобразования. Для этого система преобразует входящий переменный ток в постоянный, фильтрует и стабилизирует его, а затем преобразует в переменный. После чего на выходе из бортовых розеток техника получает чистый синус. Это важно, если бесперебойник работает в паре с генератором, который не способен плавно регулировать напряжение. Вторая ключевая характеристика этих ИБП — нулевое время переключения. Устройства On-line переключаются между источниками питания мгновенно — то, что нужно котлам, процессорным системам управления, дата-центрам, серверам.

Нет генератора — нет проблем?

Резонно задать вопрос — зачем использовать сложную систему и дублировать генератор с помощью ИБП, если можно сразу организовать мощную систему бесперебойного питания на аккумуляторах? Ответ в вопросе — ключевое слово «мощную». Бензиновый генератор мощностью 3 кВт способен проработать на полном баке до 10 часов. При этом он будет работать и дольше, если позаботиться о дополнительных канистрах с топливом. Что случится с бесперебойником после исчерпания заряда аккумулятора? Он отключится и будет дожидаться электричества, чтобы восполнить запас энергии.

Конечно, можно построить ИБП размером с комнату: установить несколько мощных каскадов преобразователей, заполнить квадратные метры десятками аккумуляторов и наслаждаться непрерывной работой резервного питания в течение нескольких часов. Как правило, такие системы выдают ровный и пригодный для сложной техники ток. Но это дорого и почти всегда экономически невыгодно. Поэтому комнаты-аккумуляторы используют в больницах и там, где надежность преобладает над выгодой.

Для частных случаев генератор и ИБП — незаменимые товарищи. Тем более их работу можно автоматизировать и закольцевать: ИБП посылает сигнал на запуск генератора, заряжается, глушит двигатель. И так далее по кругу.

Как я делал себе АВР для генератора

Несколько лет назад делал себе АВР (автоматический ввод резерва) для работы на даче от генератора. Сейчас многие ИТ-шники переходят на удалёнку, работают с дач, где качество электропитания может оставлять лучшего. Поэтому решил написать о своем опыте самодельного АВР на микроконтроллере ATmega8A. Если тема интересна, добро пожаловать под кат, будет много букв и кода.

О заземлении

Прежде чем что-либо делать с электричеством, нужно позаботиться о наличии хорошего заземления в вашем доме. Просто так взять и подключить обычный бытовой бензиновый/дизельный/газовый генератор к электросети дома не получится. Нужно соблюдать меры предосторожности. Первая из них – ваш генератор должен быть хорошо заземлен. Тогда у вас есть хорошие шансы не получить удар током, когда статика от вашего любимого свитера пробъёт изоляцию обмотки генератора. Вообще, к работающему генератору не стоит без нужды прикасаться.

Стоит помнить, что в сети не всегда 220В. Коммутация на линиях, грозовые разряды вдалеке, статические разряды дают такие наводки, что в сети нередки короткие импульсы в несколько киловольт. С этим борются установкой разрядников и УЗИП на вводе в дом, но это очень редкая практика в РФ. Так что пусть искра в землю уходит, и не через вас – сделайте по всему дому хорошее заземление. Без этого делать что-либо дальше просто нельзя!

О генераторах

К слову, у многих бытовых бензиновых генераторов обмотки никак не соединены с землёй. И это вполне нормально, когда вы питаете от генератора один электроинструмент. Но когда вам надо подключить генератор к дому, нужно сделать нулевой провод (N) и провод фазы (L). Для этого один из выводов генератора заземляется и из этой точки заземления уже независимо нужно вести в дом два провода – один будет нейтралью N, а второй – защитным заземлением (PE). При выборе генератора нужно обратить внимание, можно ли заземлять его выход, порой это запрещено в инструкции к генератору, тогда такой генератор вам не подойдёт.

Часто в Сети можно увидеть схемы подключения генератора без заземления и разделения линий N и PE. Не делайте так, дольше проживёте. Такие схемы хорошо работают до первого неудачного стечения обстоятельств. В типичных блоках питания современных электронных приборов стоят конденсаторы с линий L, N на землю. Если N не заземлить у генератора, то за счёт этих конденсаторов на линии N будет, если повезёт, 110 вольт относительно земли. Кстати, многие газовые котлы в таком режиме вообще перестают работать. Про влияние статики без присутствия заземления я уже писал выше.

О схемах АВР

Есть несколько разных схем реализации АВР. Дальше я буду писать о наиболее безопасной с моей точки зрения схеме однофазного АВР. Я не советую экономно делать АВР на одном контакторе или же с коммутацией только одного фазного провода. Только вместе с нейтралью.

На приведенной схеме питание от сети и от генератора подаётся через вводы 1 и 2. Они защищены спаренными автоматами. Через дополнительные автоматы питаются схемы коммутации и индикации. Видно, что катушки реле взаимно блокируются электрически. За включение того или иного ввода отвечает для упрощения не показанный на схеме микроконтроллер, который замыкает цепи в точке коммутации ТК1 или ТК2.

Читайте также  Автозапуск для генератора монтаж

Принципиальным моментом является наличие в АВР 2х схем блокировок – взаимной механической блокировки коммутирующих вводы контакторов и взаимной электрической блокировки контакторов. Самодельщики ради экономии, бывает, в своих конструкциях пренебрегают этими блокировками, а зря. Схема без блокировок может проработать некоторое время, но в какой-то момент контакты пригорят, возвратные пружины ослабнут и случится КЗ между вводами. Во-первых, это грозит большим бабахом, если обе линии окажутся под напряжением, но это не самая большая проблема. Гораздо важнее, что ваш генератор неожиданно для ремонтирующих проводку электриков может выдать в общую сеть напряжение – при неблагоприятном стечении обстоятельств ремонтирующие линию электрики могут погибнуть. Для вас это уже уголовная статья.

О контакторах

Таким образом, использование обычных реле для нас отпадает, подойдут только специализированные контакторы. Для больших мощностей есть ещё вариант с моторизованными приводами, но это дорого и для типичного домашнего применения избыточно.

Чтобы сделать механическую блокировку, нужно выбрать контакторы, которые могут работать в паре. Обычно взаимная блокировка достигается установкой одинаковых контакторов рядом друг с другом и установкой дополнительной опции – механического блокиратора. Он продаётся отдельно от контакторов и стоит копейки.

Взаимная электрическая блокировка возможна, если на контакторе есть дополнительные сигнальные контакты, работающие на размыкание. Иногда они сразу встроены в контактор, иногда их можно докупить и установить как опцию.

Ведущие производители контакторов имеют в своих линейках такое оборудование. Так что найти и купить комплект не представляет особого труда. Правда цены на брендовые контакторы на порядок выше наших/китайских. Поскольку количество циклов коммутации не ожидается большим, то выбор китайских контакторов вполне оправдан. К недостаткам можно отнести только то, что катушки контактора во время работы довольно сильно гудят.

Еще по поводу коммутируемой мощности. Контакты контактора должны выдерживать максимальную мощность, которую вам разрешено потреблять в доме. У меня это 10 кВт, поэтому контакторы я выбирал на допустимый ток через один контакт примерно в 50 ампер. Стоит отметить, что по какой-то причине коммутируемая мощность для типичного трехфазного контактора указывается в паспорте суммарная для всех трёх фаз, поэтому надо внимательно смотреть, какой допустимый ток именно через один контакт.

О схеме управления

Когда я занимался созданием АВР у меня было несколько особых требований к его работе:

  • У меня не так часто отключают электричество, поэтому я решил, что мне не нужен автозапуск генератора, а вот от автоматической остановки генератора я решил не отказываться: когда сеть восстанавливается, генератор сам затихает и сразу понятно, что теперь с питанием всё хорошо, да и бензин экономится
  • После старта генератора ему надо дать время прогреться и только после прогрева давать ему нагрузку. Т.е. мне нужен был таймер включения АВР после подачи напряжения от генератора
  • После восстановления напряжения в сети часто происходили повторные отключения через короткий промежуток времени, поэтому мне нужен был таймер, который бы выждал перед переходом с генератора на сеть некоторое время и не глушил сразу генератор
  • Генератору, говорят, полезно перед выключением немного поработать без нагрузки. И для этого мне тоже нужен был таймер

Хорошо бы, чтоб контроллер работал долго и надёжно. Кроме того, чтобы сделать полную гальваническую развязку и снабдить контроллер сторожевым таймером я ничего более не придумал. Ну и сделать схему и программу максимально простыми. Поскольку делалось всё для себя, то все настройки и калибровки решил оставить в коде — весь UI свелся к одному светодиоду )

Основная задача контроллера – мониторить напряжение на вводах и, при необходимости, переключать вводы. При этом приоритетным является ввод от деревенской сети.

Тут стоит отметить, что качество сети таково, что колебания от 150 в до 250 в вполне обычное явление. Поэтому понятие что есть хорошее питание от сети очень размыто. Через какое-то время я решил эту проблему, когда поставил на весь дом один мощный тиристорный стаблизатор напряжения на 11 кВт. Но, важно, стабилизатор можно ставить только до АВР, а не после! Включать стабилизатор для генератора категорически не рекомендуется. Есть опасность, что при определенной комбинации нагрузок, особенно всяких мощных насосов, система из генератора и стабилизатора станет неустойчивой и войдет в автоколебания.

После некоторых раздумий нарисовал такую схему в Eagle.

В схеме есть два идентичных трансформаторных источника питания, при наличии напряжения на любом из вводов схема обеспечена питанием. Между вводами возможно напряжение в 600в, поэтому изоляция трансформаторов должна быть хорошей. Питание берется после пакетников QF3 и QF4 соответственно.

У каждого источника есть резистивный делитель напряжения, защищенный от перенапряжения стабилитроном – с него производится путём нехитрых расчётов измерение напряжение сети с помощью АЦП микроконтроллера.

Для коммутации катушек контакторов применяется стандартная схема из даташита для управления семисторами. 2 штуки ). Катушки — это индуктивная нагрузка, поэтому цепи снаббера на выходе из резистора и конденсатора обязательны.

У меня был релейный модуль с али, который используется для останова генератора. На схеме он просто прямоугольник с тремя выводами.

Из особенностей еще в качестве генератора опорного напряжения использован TL431. В остальном всё включено стандартно для Atmega 8. Есть светодиоды для индикации наличия напряжения питания на вводах и один светодиод статуса устройства. Тактируется схема с помощью внешнего кварца на 16 МГц.

Eagle мне породил вот такую печатную плату. Никаких SMD, симисторы и стабилизатор с легкими радиаторами.

Два тороидальных трансформатора установлены прямо на плате. Плату изготовил традиционным радиолюбительским способом с помощью фоторезиста. После монтажа покрыл тремя слоями акрилового лака. Надеюсь не пробьет его высокое напряжение.

О программе управления

Код программы довольно длинный, извините.

Программа разработана с помощью бесплатного AVR Studio и использует стандартные библиотеки AVR.

В основном цикле программа проверяет напряжение на входах вводов, оценивает состояние включения контакторов, учитывает работу программных таймеров, производит необходимые корректировки включая или выключая реле и контакторы, затем уходит в спячку. Для отладки сделан вывод отладочной печати в последовательный порт микроконтроллера.

Для контроля зависаний предусмотрен сторожевой таймер.

Все циклы измерений сделаны на прерываниях и с использованием аппаратных таймеров. Счетчик секунд сделан на таймере 1. По прерыванию таймера 1 обновляются программные таймеры, отвечающие за задержки включения и отключения контакторов и реле генератора.
Второй таймер используется для создания эффекта мигания светодиода статуса. Предусмотрено три паттерна мигания. Значения из паттерна мигания берутся в прерывании таймера 2. По миганию можно судить о состоянии контроллера.

Два АЦП также работают по таймерам и усредняют по 2500 сэмплов измерений напряжения. Для перевода измерений в реальные вольты предусмотрены калибровочные константы. Их значения надо исправить в ходе настройки АВР.

Кроме того, есть еще ряд констант, которые нужно определить в ходе наладки.

Реле останова генератора при работе от генератора держится включенным, блокируя поступление напряжения на цепь останова генератора. После завершения работы таймера работы генератора на холостом ходу, реле выключается и на цепь останова генератора через это реле начинает поступать ток. На самом генераторе стоит специальный блок, который после появления напряжения с некоторой задержкой замыкает цепь зажигания на массу, что приводит к останову генератора. Этот же блок содержит цепь подзаряда аккумулятора генератора. Если кому интересны детали, напишите в комментах, я сделаю отдельный пост об этом блоке. В нём нет кода, всё аппаратно.

Если кто-то надумает повторить АВР, то стоит подкорректировать значения настроек. Готовую прошивку не публикую, так как программу всё равно надо править в ходе настройки АВР.

Надо сказать, что мой АВР работает уже 4 года без проблем, так что схема можно считать проверенная как и код.

Аварийный генератор для загородного дома

С проблемой перерывов в электроснабжении сталкиваются, в основном, по причине воровства проводов из цветных металлов. С завидным постоянством вносят свои корректировки в электроснабжение «веерные» отключения электросети и погода. В таких случаях на помощь приходит собственная не зависящая от прихотей энергокомпаний, варваров и непогоды электростанция.

Самое главное в выборе электростанции — определиться с необходимой мощностью.

Портативные электростанции, мощностью 0,7-6 кВт запросто помещаются в багажнике легкового автомобиля и способны без дозаправки обеспечить загородный дом электроэнергией в течение 7-8 часов.

Мощности в 4 кВт хватит и на освещение и на холодильник с телевизором. Маломощные генераторы будут незаменимы в походе, на отдыхе, охоте или рыбалке. Более мощные станции от 6 до 15 кВт предназначены только для стационарной установки.

Чтобы выбрать электростанцию необходимо определиться с задачей, которую та должна решать. Для чего необходимо ответить на основные вопросы.

Требуемая электрическая мощность

Если нагрузка активная (освещение, оргтехника, нагревательные приборы), то сумма мощностей одновременно включенных потребителей плюс 20% запаса, даст Вам цифру, которая и будет являться ответом на вопрос о требуемой мощности генератора. Если нагрузка в большей степени индуктивная (электродвигатели, насосы), то расчет нужно произвести вместе со специалистом, если Вы сами таковым не являетесь. Самым верным способом рассчитать требуемую мощность электростанции, является измерение тока (токов).

Режим работы генератора

Это определяет тип станции (резервная или для постоянного использования).

Многих покупателей, которые приобретают электростанции для частных домов, интересует вопрос продолжительности непрерывной работы. Их можно понять, ведь заправлять электростанцию каждые 2-3 часа неудобно. К тому же, если это выпало на позднее время, когда нужно заглушить двигатель для заправки, и соответственно обесточить здание/помещение.

Можно ли поставить увеличенный бак? И как это отразиться на двигателе? Да, продолжительность непрерывной работы двигателя напрямую зависит от объема топливного бака. Иными словами, пока топливо в баке есть, двигатель может работать. В то же время продолжительность непрерывной работы установки не должна превышать того количество моточасов, после которого необходимо проводить техническое обслуживание. И с двигателем ничего не происходит страшного, т.к. для любого двигателя чреват сам запуск.

Чем же всё-таки плох большой бак? Именно большим объемом топлива. К примеру, имеем бак на 100 л. Да, если у нас здание вообще не подключено к электроснабжению и электростанция работает постоянно, мы быстро израсходуем это топливо. А когда здание подключено? Ведь никто не знает (кроме энергетиков, конечно), когда и на какое время отключат электроэнергию.

В этом случае при длительном хранение топливо теряет свои качества, и мы получаем перебои в работе, «забрасывание» свечей зажигания и выход последних из строя. Поэтому электростанции обычно комплектуют баками такого объема, который обеспечивает продолжительность работы без дозаправки от 2,5 до 8 часов.

Количество фаз генератора

Если есть трёхфазный потребитель (380В), который должен будет работать от электростанции, то выбор однозначен – трёхфазная электростанция. Если все потребители однофазные (220В), а потребности будут ограничиваться восемнадцатью киловаттами, то выбор – однофазная электростанция.

Cинхронный или асинхронный

Они отличаются своими возможностями. Мнения специалистов в их оценке расходятся. Обычно их подразделяют следующим образом:

Впрочем, в настоящее время существует множество способов улучшить выходные параметры электростанции. В частности, асинхронник, оборудованный стартовым усилителем, способен справиться с пусковыми перегрузками, а качество выдаваемого электричества может быть повышено подключением автоматического регулятора напряжения.

Тип потребляемого топлива

Чтобы не затеряться многообразии альтернативных источников электроснабжения, необходимо знать в общих чертах, что же такое электростанция. Основные два типа, получившие наиболее широкое распространение, это бензиновые и дизельные агрегаты – по типу двигателя, вращающего электрогенератор.

С каким топливом для двигателя электростанция выгоднее

Автомобилисты хорошо знакомы с двигателями таких типов. Если вкратце, дизельные дороже, но экономичнее, бензиновые дешевле, но срок службы ощутимо меньше. Выбор типа агрегата напрямую зависит от задачи, на которую он ориентирован. Дизельный вариант при использовании раз в месяц как резервный источник питания на непродолжительное время окупит затраченные на него средства значительно позже, чем его бензиновый аналог. В тоже время при частом и продолжительном использовании генератор на дизельном топливе прослужит намного дольше (при меньших затратах на топливо) чем бензиновый вариант.

Читайте также  Бензиновый генератор дэу инверторный

У дизельного двигателя перед бензиновым один плюс — больше моторесурс, а расход топлива меньше. Все остальное можно отнести к минусам, а именно: более дорогие расходные материалы и запасные части, что к и так немалой цене добавляет недешевое обслуживание, использование качественного топлива, сезонность топлива, которое к тому же дороже бензина, уверенный запуск только при температуре не ниже +5ºС.

У бензинового 4-тактного двигателя все наоборот. Основной плюс — это легкий и уверенный запуск при температуре окружающей сети не ниже -20ºС, даже если двигатель не снабжен электростартером, меньший шум, более дешевые расходные материалы и запасные части, простота в обслуживании.

Поэтому, когда генератор приобретается в дом как резервный источник питания, моторесурс особой роли не играет. Как показала практика, он работает по 70-100 моточасов в год, и это при частом отключении напряжения. А при такой наработке бензиновый двигатель прослужит очень долго.

Схемы АВР для генератора

Генератор Huter DY3000L

Статья родилась, когда я был приглашён в качестве специалиста, чтобы подключить генератор Huter без автозапуска на даче. Причём, передо мной была поставлена задача, чтобы схема подключения генератора была максимально безопасна и требовала минимального вмешательства потребителя (конечного пользователя). То есть, была собрана схема Автоматического Включения Резервного питания (АВР), варианты которой и будут рассмотрены в статье.

А про то, как устроен этот генератор, можно почитать здесь. Приведена также его электрическая схема.

Как всегда, рассмотрим теоретическую сторону вопроса, проведём анализ, а затем я приведу несколько схем АВР, от простой к сложной.

Все мои статьи по генераторам здесь. Основное внимание уделяю подключению генераторов к дому.

Подключение генератора. Варианты схем АВР для генератора

Сразу скажу, что генератор тут ни при чём, это в данном случае всего лишь источник резервного питания. В качестве этого источника может быть не только генератор, но и вторая фаза, и фаза с другой подстанции или другой линии. Схемы Автоматического включения резерва (АВР) универсальны и могут работать в разных ситуациях.

В принципе, что тут подключать? У генератора есть обычная розетка, в комплекте штепсельная вилка, какие проблемы? Но куда идёт провод от вилки? И как сделать так, чтобы схема подключения была удобной, правильной, а главное – безопасной?

Самое опасное в подключении генератора – это когда встретятся напряжения с генератора и из города. Или напряжение с генератора пойдёт в город, где на линии работает бригада в полной уверенности, что сеть обесточена. А ПЗ (переносное заземление) не наложено(

Казалось бы, что проще – поставить переключатель, и нет проблем.

1. Схема подключения генератора через переключатель

В конце статьи – фото с примером такого переключателя.

Так многие и делают, и я так делаю, в зависимости от финансовых возможностей клиента. Только не надо забывать о двух важных вещах:

  1. Не переключать под нагрузкой!
  2. Правильно подобрать защиту и ток рубильника (переключателя).

Но мы не ищем лёгких путей, нам подавай автоматику и защиту от аварий и человеческого фактора.

Поэтому предлагаю рассмотреть второй вариант схемы:

2. Схема подключения генератора через реле контроля напряжения. Простейшая схема АВР.

Во второй схеме АВР применяется реле контроля напряжения KV. Фактически это обычное реле, которое находится во включенном состоянии, когда напряжение из города в норме. И перекидной контакт будет в левом по схеме положении.

Когда напряжение из города пропадает, реле выключается, и схема приобретает изображенный вид – нагрузка питается от генератора.

Реле контроля напряжения – основа любой схемы АВР. Для однофазных схем это обычное реле, которое питается от основной фазы.

Для трехфазных схем применяется трехфазное реле контроля фаз, которое подробно описано в другой моей статье.

Идём далее, совершенствуем схему АВР для автоматического подключения генератора:

3. Схема подключения генератора через реле и контакторы. АВР с усилением

Третья схема отличается от второй тем, что она может пропускать через себя гораздо бОльший ток. Реле напряжения KV используется только по своему назначению – автоматически переключает нагрузку, подавая питание на катушку соответствующего пускателя.

Когда напряжение из города есть, KV включено, оно своим нормально открытым (НО) контактом включает контактор КМ1, и фаза L1 поступает на нагрузку (выход схемы L).

Что такое НО и НЗ (NO и NC) контакты – рекомендую прочитать статьи на Самэлектрике про Датчики и про Пневматические приставки.

Когда напряжение из города поступать перестаёт, KV выключается, и своим НЗ контактом включает контактор КМ2, и фаза L2 поступает на нагрузку.

Схема прекрасная, и даже рабочая. Но использовать её крайне опасно. Из-за отсутствия защит от замыкания “фаза L1 на фазу L2”. Такое замыкание может произойти из-за неисправности (залипания контактов, заклинивания реле или контакторов), или из-за пресловутого человеческого фактора – что если колхозный электрик решит нажать пускатель КМ2, когда включен КМ1?

По статистике, в случае правильного отношения к плановым профилактическим работам, 90% неисправностей и аварий происходит из-за человеческого фактора!

Так вот, чтобы на порядок уменьшить вероятность аварий, на практике применяется такая схема АВР для генератора:

4. Схема АВР для генератора с электрической и механической блокировками

Отличие её от схемы 3 всего лишь в том, что в неё введены защиты от одновременного включения контакторов КМ1 и КМ2. Защита имеет две ступени – электрическая и механическая.

Электрическая блокировка реализована на НЗ контактах КМ1 и КМ2, которые взаимоисключают одновременное включение пускателей.

А механическая (обозначена на схеме перевернутым треугольником) обеспечивается конструкцией пускателей. Пускатель в данном случае должен быть обязательно реверсивным, подробнее читайте в статье про схему включения реверсивного пускателя.

Ну а практическая схема автоматики, будет выглядеть так:

5. Схема АВР для подключения генератора с блокировками и защитами

Добавились двухполюсные защитные автоматы QF1 и QF2, и ещё силовой контакт, рвущий нолевой провод N1 в случае отключения города.

Рвать “городской” ноль нужно для дополнительной безопасности. Дело в том, что на выходе генератора нет понятия “рабочий ноль” и “фаза”, и названы они так могут быть условно. И в случае залипания “фазного” контакта, когда ноль N1 не разорван (как в схеме 4) в городскую линию пойдёт напряжение 220В.

Эту схему я и собрал, сейчас покажу как.

Конструкция автоматики АВР для подключения генератора

автоматика для генератора своими руками

5_Собранная и подключенная схема АВР. Не судите строго за монтаж.

Слева – два двухполюсных автомата, далее – реле РЭК77-3 на 3 переключающих контакта. Третий НО контакт, которой на схеме 5 не показан, он подключен параллельно выключателю двигателя SB1. Когда питание из города есть, генератор никак не запустить. А когда генератор работает, и питание из города появляется – генератор останавливается.

Пускатель КМ2+КМ1 – реверсивный, украинский ПМЛ первой величины. У каждого из них три силовые контакта запараллелены. Пускатель KМ1.N рвёт ноль, его катушка подключена параллельно катушке КМ1.L.

Кстати, Александрийские (Украинские) контакторы и теплушки много использовал на практике – у них оптимальное соотношение цена/качество. Но после известных событий 2014 года они пропали из продажи… Переходим на Китай.

Итого, вот такая получилась дачная автоматика для генератора:

6_общий вид схемы питания дома

6_общий вид схемы питания дома

Всё, что касается счетчика и так далее – в мои планы не входило, оставил как есть, протянув контакты.

Ещё схемы АВР для генераторов

Бонус – то, что нашёл в интернете полезного по теме. Трехфазные АВР. Отличаются только тем, что используется реле контроля фаз, и количеством контактов.

Трехфазный АВР

Трехфазный АВР от компании АМК. Резерв – генератор, ноль рвётся.

АВР 3 фазы

АВР на 3 фазы. Резерв – другая линия (подстанция), ноль общий, не рвётся.

Пример монтажа трехфазного АВР. Этот АВР смонтирован в щите высотой выше человеческого роста и установлен в отделении Сбербанка. Питается от разных городских линий.

Схема управления трехфазным АВР

Схема управления трехфазным АВР. Используется реле контроля фаз ЕЛ-11Е и промежуточное реле

Куча защит – на ЕЛ и на питание контакторов стоят свои автоматы. Я тоже у себя хотел поставить на схему управления автомат на пару ампер, но в последний момент передумал.

Силовая часть трехфазного АВР

Силовая часть трехфазного АВР

Механической блокировки нет. Но контакторы модульные, закрытые, да и кто будет в здравом уме в Сбербанке тыкать контакторы. В это помещение ещё попасть надо.

Важно! при запуске некоторых генераторов в первые секунды напряжение нестабильно. Это может отразиться негативно на некоторой нагрузке. Это надо учитывать, в нормальных АВР с контроллерами ставят задержку до минуты! Для разгона и выхода на режим.

UPD: Подключение котла к генератору.

Часто генератор покупают, чтобы использовать его в зимнее время для питания котла системы отопления. Тут имеются некоторые особенности.

Для фазозависимых котлов импортного производства важно, чтобы система питания была с глухозаземленной нейтралью, т.е. ноль и земля соединены вместе, и при подключении соблюдалась полярность (фаза-ноль).

Часто бывает, что если котёл воткнуть в розетку наоборот, т.е. поменять ноль и фазу, он перестает работать.

В случае с переносным генератором, который рассматривается в статье, нет ни нуля, ни фазы. Их надо сделать искусственно – один выход генератора будет фазой (L2), а второй (N2) сажаем на землю, т.е. заземляем.

Кроме того, как известно, котлы очень чувствительны к форме напряжения. А на выходе обычного генератора синус “грязный”, при случае сниму осциллограмму. Прежде всего это происходит, т.к. альтернатор, который вырабатывает электричество – щёточный, а из-за щёток происходит искрение, провалы, и подобные неприятные вещи.

Именно из-за этого для котлов не подходят Off-line и Smart UPS. Там на выходе – квазисинус с кучей гармоник, осциллограммы можно посмотреть здесь. А для котлов применяется Online UPS (источники бесперебойного питания с двойным преобразованием). Для такого UPS не особо важна форма, величина и частота напряжения на входе, ибо он из всей этой каши варит постоянное напряжение, из которого затем электронным способом получает чистый синус. И если котёл питается через такой ИБП, то можно использовать для его резервного питания обычный генератор.

Для котлов и другой чувствительной техники рекомендуют использовать инверторные генераторы – это генератор плюс онлайн ИБП. В состав инверторного генератора входит обычный генератор, который управляется контроллером, и инвертор, который выдает чистый синус – то, что надо котлам.

Дополнение к статье. Переключатель.

Привожу фото переключателя TDM МП-63, с помощью которого можно вручную производить переключение улица-генератор. Схема – вначале статьи, только там однополюсный переключатель, рвущий фазу.

Переключатель на фото переключает и фазу, и ноль:

Переключатель для коммутации источника напряжения

Переключатель для коммутации источника напряжения. Стоит в среднем положении.

Внимание! 63А на корпусе – это не тепловой ток, и переключатель не “выбивает”, как обычный автомат! Это максимальный рабочий ток.

Переключатель для коммутации источника напряжения. Выходы нуля и фазы

Переключатель для коммутации источника напряжения. Выходы нуля и фазы

Переключатель для коммутации источника напряжения. Входы нуля и фазы города и генератора

Переключатель для коммутации источника напряжения. Входы нуля и фазы города и генератора

Почему я настоятельно рекомендую использовать именно двухполюсный переключатель и переключать не только фазу, но и ноль – подробнее уже написал в этой статье.

Инструкция на генератор Huter

Небольшой pdf файл про АВР от EKF:

• АВР EKF / АВР — что и как, теория и практика, pdf, 2.98 MB, скачан: 828 раз./

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: