Инверторные генераторы. Зачем они нужны? Их особенности и преимущества

Уже давно на рынке предлагаются различные традиционные виды генераторов. Принцип работы такого оборудования за все это время практически не претерпел изменений: определенный тип топлива сжигается в двигателе, который связан с устройством, генерирующим переменный ток.

Кроме бензиновых, дизельных и других традиционных типов генераторов, существуют так называемые инверторные генераторы.

Инверторные генераторы - это бензиновые миниэлектростанции, где образующийся при сгорании топлива переменный ток преобразуется в постоянный, который после стабилизации посредством электронных схем обратно преобразуется в переменный.

В наше время инверторные генераторы пока еще считаются новинкой, появлению которой способствовали разработка высокотехнологичных магнитов и совершенствование электронных схем. По сравнению с традиционными генераторами такие устройства позволяют получать электроток более высокого качества. Также они оснащены более сложными электронными схемами, что делает их высокотехнологичным оборудованием.

Такие положительные моменты обеспечивает инверторным генераторам более эффективную работу и меньшие размеры. Использование сложных компонентов не только уменьшает габариты оборудования, но и делает его более экономичным и менее шумным в работе.

Многие продавцы забывают о том, что инверторные генераторы - это более продвинутые устройства, чем обычные генераторы. Более того, продавцы часто ставят их в один ряд с традиционными агрегатами.

Но мощность инверторных генераторов является более чистой, что делает их пригодными для использования с чувствительной электроникой. А небольшие размеры и низкий уровень шума позволили им стать популярными у дачников, охотников, рыбаков и туристов.

Инверторный генератор - это лучший выбор для пикников, гуляний под открытым небом, загородных поездок, походов и даже маркетинговых мероприятий.

Относительно небольшие размеры инверторных генераторов обеспечивают им легкий перенос, чем не могут похвастаться традиционные устройства. Если необходимо получить более мощное оборудование, то достаточно всего лишь приобрести и объединить два инверторных генератора.

Проектирование обычных генераторов зачастую осуществляется по простому принципу, предполагая при этом решение базовой задачи - генерирования определенной мощности. Факторы наподобие габаритов оборудования редко берутся во внимание разработчиками традиционных генераторов. Следовательно, любой подобного рода агрегат комплектуется емким и, соответственно, тяжелым и громоздким топливным баком.

Вышеописанные отрицательные факторы полностью отсутствуют у инверторных генераторов, поскольку проектирование их изначально предполагало создание компактных устройств. Кроме того, они изначально задумывались как легкое оборудование без громоздких и тяжелых топливных баков.

Ну и, наконец, инверторные генераторы эффективно решают проблему выхлопных газов.

Всё чаще в профессиональной практике, и, тем более – в быту, для выполнения сварочных работ используются инверторные генераторы. Они значительно компактнее сварочных выпрямителей и трансформаторов, и обеспечивают практически ту же функциональность.

Принцип работы

Что значит «инверторный генератор»? В нём реализуется двухстадийная схема формирования основных электрических параметров – тока и напряжения, гарантирующих устойчивое горение сварочной дуги. Для питания используется обычная бытовая электросеть напряжением 220 В.

Каков принцип работы инверторного генератора? Процесс инвертирования (преобразования) заключается в следующем. Переменный ток частотой 50 Гц поступает на первичный каскад, где происходит его преобразование в постоянный. В результате сглаживаются пульсации напряжения, что весьма важно при работе в неустойчивых бытовых сетях. После выпрямителя ток поступает на блок фильтров, которые убирают его амплитудную составляющую. Следующий каскад производит инвертирование – процесс обратного преобразования постоянного тока в переменный. При этом:

• Повышается частота тока (вдвое и более, по сравнению с исходной);
• Увеличивается сила тока;
• Снижается напряжение на дуге.

Электрическая схема инверторного генератора разработана так, чтобы конечные характеристики тока – напряжение, частота и сила – находились в пределах, необходимых для стабильного поджига дуги, и последующего устойчивого её горения. Для выполнения указанных функций схема включает в себя:

1. Первичный, низкочастотный выпрямитель.
2. Блок инвертирования.
3. Высокочастотный трансформатор.
4. Вторичный, высокочастотный выпрямитель.
5. Дроссель.
6. Блок обратной связи.
7. Управляющий блок.

Кроме того, устройство инверторного генератора включает в себя также блок вентиляции, обеспечивающий охлаждение элементов схемы и датчики температуры. Всё это размещается в корпусе, снабжённом вентиляционными отверстиями.

Правильно отрегулированный инверторный генератор должен обеспечивать на выходе ток 50…150 А (зависит от мощности) и напряжение 27…35 В.

Управление сварочным инверторным генератором

Инверторные генераторы, принцип действия которых основан на двухкратном преобразовании параметров электрического тока, предполагают наличие следующих обязательных функций:

1. Быстрый старт (ускоренный поджиг дуги), что позволяет малоопытному пользователю за счёт кратковременного увеличения рабочего тока обеспечить устойчивое горение дуги.
2. Автоприлипание – предохранение инвертора от выхода из строя, если в процессе сварки возник режим короткого замыкания, при котором напряжение падает практически до нулевой отметки, а сила тока стремится в бесконечность. В таких условиях схема устройства инверторного генератора автоматически отключает его.
3. Форсаж дуги — кратковременное увеличение сварочного тока при снижении напряжения (до 20…25 В). Функция используется при сварке толстолистового металла.
4. Стабилизация напряжения – существенно при работе от неустойчивых сетей (например, в сельской местности), а также от электрического генератора.
5. Устойчивого применения при различных температурах наружного воздуха (качественные модели гарантируют работоспособность техники в диапазоне от -20 до +40 С).

Особенностью процесса инвертирования является существенное повышение температуры на диодных выпрямителях, поэтому принцип работы инверторного генератора 220 В заключается в чередовании рабочего режима сварки с периодами его отключения. Это отражается в такой характеристике, как продолжительность включения (ПВ). Например, как работает инверторный генератор, для которого значение ПВ = 0,6? Это означает, что при сварке, непрерывно выполняемой в течение 4 минут, аппарат будет автоматически отключаться через 4/0,6 = 6,67 мин. Указанные значения устанавливаются в паспорте, и определяют мощность устройства.

При выборе типоразмера учитывают фактическую производительность. Её можно оценить по следующим показателям:

• По КПД: в устройстве инверторного генератора, схема которого собрана на одной электронной плате, КПД не превышает 75%. Для двухплатных исполнений КПД может достигать 90%;
• Заявленному в паспорте значению ПВ: оно должно находиться в пределах 0,35…0,45;
• Работоспособности при отрицательных температурах;
• Разностью между номинальной и фактически потребляемой при эксплуатации мощностью.

Преимущества и недостатки

Преимущества инверторного генератора:

1. Компактность: вес агрегата не превышает 10…12 кг, при габаритах не более 500×200×300 мм, что позволяет использовать рассматриваемую технику в любых условиях.
2. Возможность стабильной работы при значительных колебаниях напряжения в сети: от 150 В до 240 В, при этом некоторые типоразмеры со встроенной функцией корректировки мощности позволяют вести сварочные работы даже при напряжении до 110…120 В.
3. Повышенная электробезопасность: агрегаты автоматически отключаются при опасном падении напряжения или перегреве диодных выпрямительных мостов.
4. Наличие опций, рассмотренных выше, которые облегчают работу сварщику с недостаточной квалификацией или опытом.

Недостатки инверторных генераторов:

1. Ограничение по длине питающего кабеля: его длина не должна превышать 4…5 м.
2. Зависимость фактической производительности от диаметра сварочного электрода. Для работ с инверторами не используют электроды диаметром более 5 мм.
3. Пониженная производительность при больших объёмах сварочных работ, что обусловлено периодическим автоматическим отключением агрегата соответственно паспортному значению ПВ.
4. Требовательность к условиям применения и использования: например, быстрое перемещение генератора из одних температурных условий в другие сопровождается образованием конденсата, что опасно для работоспособности схемы управления.

Современный рынок электротехнического оборудования предлагает в настоящее время два вида генераторов, с помощью которых, сжигая углеродное топливо (бензин, дизтопливо или газ), можно получить электрическую энергию. Проблема эта актуальная, потому что работа отечественных энергоснабжающих организаций оставляет желать лучшего. А периодическое отключение подачи электрического тока, подтверждение тому. Итак, нас в этой статье будет интересовать один вопрос: инверторный генератор или обычный – что лучше?

Чтобы разобраться в этом вопросе, необходимо рассмотреть принцип работы двух видов генераторного оборудования, положительные и отрицательные стороны конструкции и эксплуатации, и обратить внимание на некоторые позиции, касающиеся экономической стороны дела.

Классический генератор

Принцип работы обычного генератора достаточно прост. Углеродное топливо при помощи стандартного двигателя, устроенного под определенный вид топлива, приводит в движение вал, который напрямую соединен с альтернатором. Последний – это электрогенератор переменного тока, который преобразует механическую энергию в электрическую за счет установленных в его конструкции роторной обмотки и магнитов.

То есть, никаких посредников, поэтому очень важно, чтобы вращение вала, а соответственно и ротора, происходило при одинаковых оборотах. Снижение или увеличение скорости вращения приводит к снижению качества выработки электрического тока. Это и есть главный недостаток классического генератора¸ ведь со временем вращающиеся узлы и детали изнашиваются, что приводит в основном к снижению скорости вращения.

• Но и это еще не все. Есть у классических генераторов один, если так можно сказать, негативный экономический момент. Если агрегат будет не полностью загружен (ниже номинала), то расход топлива будет большой в сравнении с показателем загруженности. А тем более, если в таком режиме генератор будет работать длительное время. Для того чтобы вы поняли, о чем идет речь, приведем простой пример.

Вы приобрели генератор мощностью 5 кВт, а потребляемая мощность всех бытовых приборов и освещения в доме приблизительно 3 кВт. То есть, почти на половину генераторный агрегат будет работать вхолостую. Но при этом он будет «съедать» топлива именно на 5 кВт. Поэтому перед тем как купить это оборудования, необходимо точно рассчитать потребляемую мощность в доме. И уже под нее приобретать сам аппарат.

• Если генератор классического типа работает не на полную нагрузку, внутри двигателя внутреннего сгорания начинает собираться сажа. А это приведет к снижению эффективности работы, то есть, опять напрямую будет влиять на потребление топлива. Плюс ко всему придется чаще проводить ремонт, что тоже удовольствие не из дешевых.

Многие потребители, приобретая генераторную установку, редко заглядывают в инструкцию или паспорт. А именно в этих документах производители предупреждают, что работа генератора ниже 25-процентной нагрузки строго запрещена. Обычно также указывается срок, в течение которого такая нагрузка разрешена, ведь экстренных ситуаций в жизни бывает много. Обозначается данный срок в часах в год. То есть, превышение данного показателя снимает всю ответственность производителя.

Внимание! Самое удивительно то, что большое количество жалоб от потребителей поступает именно по этой причине. Поэтому рекомендуем сначала изучить сопроводительные документы, а затем уже приобретать или эксплуатировать генератор.

Несмотря на то что у генераторов с классической технологий выработки электроэнергии столько недостатков, есть у них и один достаточно существенный полюс – это приемлемая цена оборудования в сравнении с другими разновидностями. Добавим сюда неплохую надежность агрегата и широкий диапазон мощностей. Что касается надежности и длительного срока эксплуатации, то все это будет в реальности, если генератор загружать по полной и делать периодически технический осмотр.

У инверторного генератора совершенно другой способ выработки электрической энергии, хотя это все тот же аппарат переменного тока. Он не выдает электроэнергию напрямую, как это происходит в классической модели. В его конструкции установлено несколько промежуточных узлов, основной из которых – аккумулятор.

Как происходит выработка электрического переменного тока?

• Сначала все происходит так же, как в классическом аппарате. То есть, двигатель внутреннего сгорания вращает вал, который соединен с ротором альтернатора. Последний и вырабатывает переменный ток.
• Ток проходит через силовую электронику и превращается в постоянный. Им и заряжается аккумуляторная батарея.
• Теперь, чтобы снова получился ток переменный, после аккумулятора установлен инвертор, который выдает ток необходимого напряжения, а точнее, 220 вольт с частотой 50 Гц.

Зачем необходима такая сложная схема, в чем ее преимущество? Все опять-таки упирается в расход углеводородного топлива. Для такого агрегата нет необходимости поддерживать постоянную скорость вращения ротор, она может быть достаточно небольшой, и этого будет хватать, чтобы зарядить аккумулятор. Правда, при сниженном вращении увеличится время зарядки. Но в данном случае это не столь важно. Получается так, что чем меньше скорость вращения, тем меньше топлива расходуется.

В дополнении можно сказать, что именно этот параметр влияет на размеры генератора. Он становится компактным и легким. Плюс – это бесшумная работа.

Недостатки

В принципе, основных недостатков два:

• Стоимость оборудования. Она почти в два раза выше, чем у классических.
• Конструктивная особенность – аккумуляторная батарея является неотъемлемой и неразборной частью генератора. То есть, если срок эксплуатации батареи вышел, то придется менять весь аппарат.

Что касается аккумулятора, то здесь есть еще один негативный момент. Его емкость может не выдержать необходимого объема потребления электроэнергии. То есть, вы сначала рассчитывали на определенную нагрузку в электрической сети дома, а через несколько месяцев она возросла. При этом батарея будет быстро разряжаться, а зарядка будет производиться медленно, ее-то и не будет хватать на потребляемую мощность. Придется отключать генератор, ждать, когда зарядится аккумулятор, после чего можно пользоваться электрической сетью. Скажем прямо, неудобно.

Как выбрать

• Во-первых, начнем с того, что в категории «инверторный генератор» нет моделей с мощностью более 6 кВт. Поэтому перед тем как приобретать данное устройство, надо точно подсчитать потребляемую мощность освещения и бытовых приборов в доме.
• Во-вторых, если генератор приобретается для постоянного использования, то лучше свое предпочтение отдать классическим моделям. Но, как было сказано выше, придется нагрузку электрической сети и мощность оборудования довести до равных показателей.
• В-третьих, если вам необходим небольшой мобильный генераторный агрегат, который будет снабжать электроэнергией не весь дом, а какую-то его часть или определенное количество токопотребляемых приборов, то инверторный тип для этого – оптимальный вариант.

Заключение по теме

Итак, в этой статье был проведен разбор на тему: инверторный генератор или обычный классический – что лучше? Как видите, ответить однозначно на этот вопрос нельзя, поэтому рекомендуем сначала определиться с условиями эксплуатации оборудования в доме, а затем на основании анализа сделать правильный выбор.

Инверторными генераторами принято называть автономные источники питания, которые успешно используются для выработки высококачественной электроэнергии. В большинстве случаев подобное оборудование используется в виде временных или постоянных, если промежутки непрерывной работы являются незначительными. При этом инверторные генераторы рекомендуются для инструментов, которые обладают повышенной чувствительностью. В большинстве случаев оборудование успешно используется в школах, больницах и других государственных учреждениях, где запрещаются даже незначительные скачки электрического напряжения.

Принципы функционирования инверторных генераторов

Инверторный генератор можно покупать только, если принцип работы будет полностью понятным. В противном случае эксплуатация способна принести значительные недовольства и даже оказаться слишком опасной.

Инверторный генератор традиционно создается на основе специального блока, который должен включать в себя микропроцессор, выпрямитель, а также преобразователь.

Итак, в чем же заключается принцип функционирования инверторного генератора?

1. Присутствует возможность для выработки высокочастотного переменного тока.
2. Выпрямитель позволяет преобразовывать полученный ток в постоянный.
3. Предполагается возможность накопления тока в емкостных фильтрах, которые выпускаются в виде аккумуляторов.
4. Присутствует возможность для стабилизации колебания электрических волн.
5. Инверторные генераторы позволяют преобразовывать энергию, которая поступает из емкостных фильтров, в переменный ток. При этом предполагается достижение необходимых показателей частоты, напряжения. Впоследствии переменный ток должен подаваться конечному пользователю. В результате рабочего процесса можно увидеть идеальную синусоиду, которая гарантирует сохранение оптимального качества получаемой электроэнергии.

Вышеперечисленные принципы работы позволяют рассчитывать на получение стабильного напряжения, благодаря чему можно гарантировать защиту для очень чувствительных приборов. Нужно отметить возможность автоматического функционирования инверторных генераторов.

Расходы на дозаправку оборудования можно снизить в два раза благодаря полноценному и постоянному контролю над уровнем топлива, масла, а также показателей работающего двигателя.

Особенности конструкции современных генераторов позволяют гарантировать высокий уровень защиты оборудования. Для этого традиционно используется встроенная система воздушного охлаждения. Однако, если нагрузка уменьшается до минимального уровня, предполагается автоматический переход в экономный режим, в результате чего можно избежать быстрого износа оборудования и гарантировать максимальную продолжительность эксплуатации.

Какими важными преимуществами обладают инверторные генераторы?

• Предполагается подача только высококачественного тока . Прежде предлагались простые бытовые приборы, причем электроника не пользовалась популярностью. В настоящее время качественный ток требуется везде, так как только в этом случае можно гарантировать успешную и продолжительную службу цифровой электроники. Практически каждый вид техники обладает нежными и уязвимыми электронными составляющими, в результате чего перепад электрического напряжения недопустим. Только инверторные генераторы могут гарантировать поступление тока высокого качества.
• Экономия на топливе . Предполагается возможность регулировки оборотов двигателя с помощью автоматики, в результате чего инвертор в автоматическом режиме определяет количество энергии, которая требуется для работы. В результате перебор потребления топлива полностью исключается.
• Инверторные генераторы могут похвастаться компактными габаритами . Микропроцессорная плата не нуждается в специальных обмотках и вентиляционном оборудовании больших размеров. Габариты уменьшаются в 2 – 3 раза, но при этом функциональность техники по-прежнему сохраняется на достойном уровне. Уменьшенные габариты приводят к снижению веса.
• Минимальный уровень шума , который гарантируется благодаря специальному защитному кожуху. При работе оборудование издает не больше 66 дБ, что предполагается отсутствие грохота.
• Стойкость к внешним факторам. Механизм защищен от влаги и пыли.

Недостатки инверторных генераторов

Несмотря на многочисленные преимущества, недостатки также нужно отметить.

• Высокая стоимость . Современное оборудование стоит дороже обычных моделей. При этом цена оказывается выше в 2 – 2,5 раза. Несмотря на это, гарантируется оптимальная экономия в будущем, ведь техника не будет плавиться. Более того, ремонтные мероприятия не будут частой задачей.
• Ограниченный выбор . Модельный ряд инверторных генераторов оказывается незначительным. Несмотря на это, все-таки можно найти подходящую модель.
• Ограничение по мощности . В основном мощность оборудования не превышает 8 кВт, но этого хватает для бытовых задач. Нужно отметить, что 1 кВт хватит для выезда на природу, 2 – 3 кВт – для питания самых важных электроприборов, 5 кВт – для небольшого частного дома, 7 – 8 кВт – для большого жилого дома.

Несмотря на наличие определенных недостатков, можно понять, следует ли делать такой выбор или лучше всего отдать предпочтение другому предложению.

Интересный обзор генератора:

Инверторный генератор имеет принцип работы, несколько отличный от других своих аналогов. Переменный ток выпрямителем преобразуется в постоянный, после чего происходит сглаживание пульсаций емкостными фильтрами. Далее с помощью мощных ключей (мостовая схема из транзисторов или тиристоров) ток вновь преобразуется в переменный. Высокое качество выходных параметров обеспечивается не только сглаживанием пульсаций, но и системой управления с цепями обратных связей.

Как устроен инверторный генератор , можно посмотреть на примере любой его модели. Механика прибора внешне довольно стандартна: обычно представляет собой бензиновый или дизельный двигатель, соединенный с электрогенератором напрямую (без муфты). Эти два основных агрегата монтируются на раме и закрываются шумоизолирующим кожухом. Здесь же располагается топливный бак и система запуска — электрическая или ручная.

Чем отличается инверторный генератор от классического? Наличием первичного альтернатора, который на самом деле ничто иное, как самый обычный генератор переменного тока, довольно грубого. У такого генератора при работе двигателю сразу задаются самые высокие обороты без учета сетевой нагрузки, т. е. затрачивается максимально возможное количество топлива и производится наивысший шумовой фон.
Отличие инверторного генератора заключается в другом типе альтернатора и выработке чистого переменного тока. Это отражается на уменьшении массы и габаритов установки. Кроме того, он позволяет двигателю менять частоту вращения, что уменьшает расход горючего и уровень шума.

Плюсы и преимущества генератора инверторного

Инверторный генератор имеет немалые преимущества по сравнению с обычным устройством:

• отличается более экономичным режимом работы за счет инверторной системы зажигания и автоматической регулировки оборотов двигателя в зависимости от нагрузки;
• прямое соединение генератора с двигателем, что снижает вес и габариты установки почти в два раза;
• пониженный уровень шума за счет специальной конструкции шумопоглощающего кожуха и эффективных глушителей;
• обладает высокими экологическими характеристиками благодаря современной, высокоэффективной системе улучшенного сгорания топлива, уменьшающей вредные выбросы до минимума.

А что говорят потребители?

Отзывы инверторный генератор получает самые разные. Отчасти это связано с тем, что некоторые люди не учитывают определенное назначение и специфику прибора: обеспечение привередливых потребителей тока качественной ее разновидностью — агрегат не предназначен для простой выработки электрической энергии. Для этого существуют стандартные генераторы. Отзывы специалистов об инверторных генераторах всегда находятся в сфере положительных значений.