Выбирая между однофазным и трёхфазным источником резервного питания, потребитель руководствуется желанием приобрести наиболее мощный источник энергии. Выбирая трехфазную электростанцию, он не учитывает массу нюансов.
Однофазные станции рассчитаны на питание электроприборов с одной фазой, к ним относятся большинство бытовых электроприборов, например, чайник, пылесос, фен, микроволновка, кофеварка и прочие. С расчетом общей мощности для таких генераторов не возникает особых трудностей – это сумма всех потребителей.
Трёхфазный чаще всего используется для оборудования, которому необходимо напряжение в 380 В. Это электрическая плита, насос, отопительный котел и другие. Принцип работы трехфазного источника резервного питания заключается в следующем: вся его номинальная мощность делится на три провода или фазы. Таким образом, на одну фазу приходится треть от номинальной мощности генератора.
Отличие трех фаз от одной фазы
Чтобы в дом поступало электричество необходимо использовать два провода, по одному из них оно поступает и такой провод под напряжением называется фазой, по другому напряжение уходит, такой провод называется нулевым. Напряжение на трёхфазном генераторе поступает на три провода и через один провод – нулевой – электричество уходит. Такой генератор выдает мощное напряжение для энергоемких приборов.
В жилом помещении таких приборов мало. К ним относятся электроплиты, насос, котел отопления, производственный станок, сауна. У всех приборов помимо фазы и ноля есть еще и провод заземления. У однофазных генераторов это стандартная схема: один провод под напряжением, другой – нулевой. В итоге генератор выдает 220 В. Планировать приобретение трёхфазного источника электроэнергии в дом, где питаться от него будут только бытовые приборы, по меньшей мере нерационально.
Возьмем гипотетический генератор номинальной мощностью 9 кВт. Разведем все три фазы гипотетического генератора на разные этажи и получим нагрузку на каждую фазу 3 кВт. Насосная станция мощностью 3 кВт полностью выберет всю мощность с одной фазы и подсоединить на ту же фазу что-то еще уже не получится. При увеличении нагрузки обмотка генератора сгорит.
Важные правила функционирования трехфазного генератора:
- Каждая из фаз генератора способна выдать треть от номинальной мощности генератора, то есть где-то около 30%.
- Соседние фазы должны быть загружены не менее, чем на 30 процентов от нагрузки на одну фазу и не более, чем на 30% от нагрузки на одну фазу. В примере с гипотетическим генератором мощностью в 9 кВт на каждую фазу приходится 3 кВт. Нагрузка на соседние должна быть не менее чем на 2,1 кВт (3кВт – 30%) и не более чем на 3,9 кВт (3 кВт + 30%).
Нарушение вышеперечисленных правил неминуемо ведет к перекосу фаз генератора.
Перекос фаз – несимметричная нагрузка по фазам, проще говоря отсутствие равновесия. Это то состояние генератора, когда нагрузка на одну из фаз превышает допустимый максимум или не дотягивает до минимума. В результате в одной фазе напряжение зашкаливает, а в другой нагрузки практически нет. Равновесие при подключении приборов на всех фазах по отдельности не соблюдено.
Как проявляется перекос фаз
На той фазе, где напряжение высокое, оно стремительно падает, а там, где напряжение низкое, оно повышается до предела. Бытовые приборы работают с перебоями, лампочки мигают, холодильник сильно шумит. В итоге – генератор выключается и все приборы остаются без напряжения. И это лучший вариант. Самым худшим может быть выход приборов и генератора из строя или их возгорание.
Предотвращение перекоса фаз генератора
Самый простой способ – это расчет нагрузки на каждую фазу. Он производится путем инвентаризации всех потребителей электроэнергии и суммировании нагрузки от каждого из приборов на каждую из фаз. Задача – привести нагрузку на всех фазах в состояние равновесия.
Другой вариант – установка реле фаз контроля. Этот прибор позволяет:
- Постоянно отслеживать нагрузку в фоновом режиме. В случае ее превышения или перекоса происходит отключение генератора.
- Контролирует очерёдность в подключении каждой фазы. Если чередование неверное и нагрузка распределяется неправильно, реле блокирует дальнейшую работу источника бесперебойного питания.
- Мониторит наличие обрывов в отдельных фазах. Как только обрыв обнаруживается, генератор отключается.
- Следит за амплитудой тока. Если показатель выходит за допустимые рамки, то производится автоматическое отключение генератора.
Если полностью игнорировать даже элементарные подсчеты общей нагрузки на генератор и установить реле, то в случае возникновения угрозы перекоса фаз, генератор будет отключен автоматически и не испортится. А вот для электрических приборов это чревато поломкой. Поэтому подсчитать нагрузку все-таки придется.
Правильный подсчет нагрузки
- Вычислить общую мощность всех подключаемых электроприборов.
Все приборы, которые будут питаться от генератора в период временного отключения централизованного электроснабжения необходимо выписать и указать нагрузку каждого из них.
При расчёте не стоит включать тех потребителей, использование которых можно отложить на период временного отключения централизованного электроснабжения и которые потребляют большой объем электроэнергии.
Необходимо учесть при расчете нагрузки тот факт, что приборы могут работать не одновременно, а включаться по очереди, тогда нагрузка на сеть в единицу времени будет значительно меньше.
Источник резервного генератора можно взять с меньшей номинальной мощностью и сэкономить бюджет.
Информацию о потребляемой мощности можно найти в прилагаемой к электроприборам технической документации.
Расходы на питание всех потребителей нужно суммировать. - Учесть коэффициент пускового тока.
Это показатель, на которой увеличивается потребление электроприбора энергии в момент запуска. Информация о пусковом токе указана в технической документации к электроприбору.
Если прибор только нагревается, то коэффициент пускового тока составляет 1, если помимо этого процесса происходят еще какие-нибудь процессы, то коэффициент пускового тока будет больше единицы. - Запас мощности генератора.
Он не должен быть меньше 10 процентов от номинальной мощности, лучше если в запасе останется 20 процентов. Производители обычно указывают номинальную и максимальную мощность генератора.
Номинальная мощность – это рабочая мощность, на которой источник резервного питания способен работать длительный период времени. Максимальная мощность – это пиковое значение, работа на пределе. Период такого напряжения крайне ограничен и обычно не превышает 20-30 минут. После чего генератор отключается. В результате такой пиковой нагрузки он вообще может выйти из строя.
Частая работа на максимальной мощности гораздо быстрее изнашивает двигатель генератора. Если производителем номинальная мощность не указана, то надо принимать за номинальную ту мощность, которая указана в качестве максимальной.
Устранение перекоса
Если перекос уже возник, то он может быть полностью нивелирован при помощи стабилизатора. В случае, если перекос возник не по причине нарушения равновесия на трех фазах источника резервного электроснабжения, а ввиду наличия неполадок в распределительной сети, то правильный подсчет нагрузки не поможет. Такую ситуацию под силу исправить только стабилизатору. Он не только устранит перекос, но и предотвратит порчу электроприборов из-за случайно скачка напряжения в сети, уменьшит расходы на электроэнергию.
Стабилизатор позволит питать оборудование мощностью в одной фазе до 50%.
Еще одним способом решения проблемы с перекосом будет приобретение генератора с большим запасом мощности. Но это решение упирается в деньги, ведь чем мощнее генератор, тем выше его стоимость.
Может стоит вместо трехфазного генератора взять однофазный, тогда вопрос с перекосом фаз будет закрыт.
Однофазный подойдет, если:
- все потребители подключаются к розетке 220 В;
- не хочется тратить лишних денег, трёхфазный генератор дороже однофазного;
- важна простота в работе, длительный срок службы и удобство в подсчёте нагрузки;
- хочется сэкономить на расходе топлива.
При подключении трехфазового генератора слишком много нужно учесть, а цена ошибки может быть велика. Неверное подключение может привести к поломке генератора и электроприборов. Поэтому имеет смысл доверить эту работу профессионалу, который подсчитает общую мощность, учтет коэффициент пускового тока и запас мощности генератора, а также все правильно подключит.
