Что лучше инвертор или генератор

Переносной бензиновый генератор и инвертор часто сравнивают между собой перед тем, как выбрать автономный источник переменного напряжения в автодом, кемпер или катер. Для части пользователей генератор привычнее и понятнее и поэтому они останавливают свой выбор на нем. Однако во многих случаях инвертор способен заменить генератор.

Генератор

Типичный переносной генератор состоит из двух основных компонентов — двигателя внутреннего сгорания и электрогенератора. Вал двигателя соединен с ротором электрогенератора, который вращаясь создает в пространстве между ротором и статором изменяющееся магнитное поле. Магнитной поле индуцирует в обмотках статора переменное напряжение, частота которого зависит от оборотов двигателя

Типы генераторов

Для нормальной работы подключенных к генератору устройств частота вырабатываемого им напряжения должна всегда оставаться неизменной (50 Гц в России и Европе). Самый очевидный способ добиться этого – заставить вал двигателя вращаться с одинаковой скоростью в любой ситуации. На таком принципе основана работа стандартного генератора, система управления которым при каждом изменении электрической нагрузки регулирует подачу топлива в двигатель так, чтобы обороты сохранялись постоянными. В результате вал двигателя вращается с одинаковой скоростью и тогда, когда генератор отдает полную мощность и тогда, когда он работает с минимальной нагрузкой

Но недогруженный двигатель напрасно шумит, загрязняет окружающую среду и сжигает в несколько раз больше топлива в расчете на 1 кВтч электроэнергии. Поэтому большую часть времени стандартный генератор должен работать в диапазоне от 40 до 70% номинальной мощности и никогда при нагрузке менее 25% от номинальной

Поскольку на быстрые изменение нагрузки система регулирования переносного генератора реагирует не мгновенно, а с небольшой задержкой, в моменты подключения и отключения потребителей частота и величина напряжения генератора отклоняются от номинальных значений и «плавают». У недорогих установок такие отклонения достигают 10-15%

Переносными стандартные генераторы являются лишь отчасти. Самые маленькие из них можно брать и переносить, но у большинства для более удобной транспортировки есть колеса и ручка. Весят такие модели 45 кг и более, поэтому поднимать, перемещать или грузить в автомобиль их лучше вдвоем.

В инверторных моделях двигатель приводит в действие трех или шестифазный электрогенератор, выходное напряжение которого затем фильтруется, выпрямляется и подается на вход DC-AC инвертора. Инвертор преобразует постоянное напряжение снова в переменное и передает его на выход генератора. Поскольку характеристики выходного напряжения больше не зависят от оборотов двигателя, при заданной потребляемой мощности инверторный генератор работает на оборотах, соответствующих или близких к максимальному КПД.

При равной мощности инверторные генераторы почти вдвое легче и меньше стандартных, но зато значительно сложнее и на 30% дороже. Современные инверторные модели оснащаются Bluetooth и выводят в приложение для мобильного телефона всю информацию о текущей работе и предстоящем сервисном обслуживании, например о замене масла, свечей или фильтров

Варианты топлива

Самое распространенное топливо для переносных генераторов – это бензин. Но если бензиновый генератор используется только в аварийных ситуациях, а затем по несколько месяцев простаивает без работы, то у него могут возникнуть проблемы.

Оставшийся в карбюраторе бензин со временем медленно испаряется и оставляет липкие отложения. Они блокируют поступление топлива, затрудняют или делают невозможным запуск двигателя. Поэтому перед тем, как выключить генератор, топливный бак необходимо перекрывать, чтобы двигатель мог доработать на топливе, оставшемся в карбюраторе.

Эти комбинированные с зарядными устройствами инверторы вполне могут заменить генератор

Постепенно бензин окисляется, «устаревает» и теряет горючесть. Он также поглощает воду, которая затем вызывает коррозию бака и других металлических частей топливной системы. Чтобы избежать этого редко используемый генератор приходится регулярно запускать и добавлять в топливо специальные присадки.

Некоторые модели переносных генераторов могут работать сразу на двух видах топлива — бензине и пропане (сжиженном газе). Пропан обладает важным преимуществом — он очень стабилен при длительном хранении, не стареет и не засоряет карбюратор. Его единственный недостаток, меньшая по сравнению с бензином теплотворная способность. Из-за этого мощность генератора на пропане меньше, чем у бензинового, но при этом работает немного тише.

Безопасность генератора

Выхлоп переносного генератора содержит смертельно опасную для людей окись углерода (CO) — бесцветный газ без запаха. Чтобы обезопасить пользователей некоторые производители оснащают свои изделия датчиками угарного газа. Если концентрация СО превышает допустимую норму, генератор автоматически отключается. Работать такой генератор внутри закрытого помещения не будет. Более простые модели лучше заводить на расстоянии 3-5 метров от расположения людей.

Выбор мощности генератора

Устройства с электродвигателями при прямом пуске в первые секунды потребляют ток в 5-9 раз превышающий номинальный. Резкий скачек тока мало влияет на стационарную сеть, но может оказаться очень чувствительным для переносного генератора. Сначала его напряжение упадет. Затем из-за дополнительной механической нагрузки снизятся обороты двигателя, изменится частота напряжения и наконец еще больше уменьшится его величина

Если после этого генератор не отключится из-за перегрузки, то сбой может произойти в работе уже питающегося от него оборудования. При этом вновь подключаемое устройство скорее всего не выйдет на номинальный режим или также отключится

Чтобы исключить подобные ситуации, при выборе переносного генератора необходимо принимать во внимание не только непрерывный, но и пусковой ток потребителей. Это приводит к тому, что мощность генератора оказывается примерно в 2 раза выше рабочей нагрузки. В результате многие стандартные генераторы большую часть времени остаются недогруженными и работают с нагрузкой 30-40% от номинальной. В таком режиме удельный расход топлива (количество топлива идущее на выработку 1 кВтч электроэнергии) во много раз выше, чем при полной нагрузке. Кроме этого, вместе с мощностью увеличиваются габариты и вес генераторной установки.

Инвертор

Инвертор, как и переносной генератор, также обеспечивает потребителей переменным напряжением. Но, в отличии от генератора, инвертор не вырабатывает электрическую энергию, а преобразует ее.  Источником электричества для инвертора является аккумуляторная батарея.

Инвертор состоит из трех основных частей — группы транзисторов, трансформатора и контроллера.  Переключаясь с высокой скоростью транзисторы, преобразуют постоянное напряжение аккумулятора в переменное, трансформатор повышает его до требуемого значения, а контроллер управляет их работой и делает так, чтобы на выходе напряжение имело форму синусоидальной волны.

По сравнению с генератором инвертор очень эффективен. КПД лучших моделей достигает 93-95%.   Инвертор практически бесшумен и гораздо легче генератора.

Линейные инверторы без проблем справляются с пиками нагрузки, превышающими номинальную мощность устройства в два-три раза. Это делает их незаменимыми для питания насосов, компрессоров, кондиционеров, электроинструмента и другого оборудования с высокими пусковыми токами. Если номинал низкочастотного инвертора соответствует непрерывной мощности подключенного к нему оборудования, то инвертор выдержит и его пусковой ток. Генераторы такими возможностями похвастаться не могут

Что лучше выбрать

В битве переносного генератора и инвертора нет явного чемпиона. Однако преимущество постепенно склоняется на сторону инвертора. Сегодня электросистема на основе линейного инвертора и литиевой аккумуляторной батареи способна заменить генераторы небольшой и средней мощности на большинстве катеров и автомобилей.

Литиевые аккумуляторы имеют существенно меньшие по сравнению с свинцово-кислотными размеры и вес и поэтому позволяют создать батарею требуемой емкости даже в ограниченном пространстве транспортного средства. Еще одно важное достоинство этих аккумуляторов – высокая скорость приема заряда. Это значит, что имея на борту AC-DC устройство для быстрой зарядки от сети, DC-DC устройство для зарядки от генератора двигателя и солнечные панели достаточной мощности транспортное средство получает полную энергетическую автономность.

Если же по каким-то причинам от генератора на транспортном средстве отказаться нельзя, в бортовой электросистеме его можно использовать вместе с инвертором. Синхронизируемые инверторы способны работать одновременно с другими источниками переменного напряжения, поэтому генератор больше не должен быть рассчитан на пиковые нагрузки. Покрытие пиков берет на себя инвертор. Благодаря этому вес, размеры и стоимость генератора существенно уменьшаются. Снижается также его расход топлива. Теперь генератору отводится роль резервного источника питания и устройства зарядки аккумуляторных батарей при длительной автономной работе

Современные литий-железо-фосфатные аккумуляторы выдерживают тысячи циклов заряда разряда, а линейные инверторы крайне надежны и практически никогда не ломаются. Благодаря этому в небольшой автономной электросистеме инвертор становится наиболее предпочтительным источником переменного напряжения. Правильно подобранные инвертор и аккумулятор служат много лет, не требуют никакого обслуживания и в итоге многократно окупаются