Без приборов не разобраться: выбираем генератор. Большой редакционный тест

Мини-электростанция, или генератор – это фактически один из предметов первой необходимости для тех, кто живёт за городом. Никому не хочется оставаться без привычных благ цивилизации, когда внезапно отключают электричество.

Предложений на рынке сейчас огром­ное количество, вариантов много. Гене­раторы на бензине, газу или дизельном топливе, разной мощности, на открытых рамах и в шумопоглощающих кожухах, мобильные и стационарные… Выбор ве­лик, конкуренция между производителя­ми огромная, но не всегда добросовестная. Есть основания предполагать, что как ми­нимум некоторые производители указы­вают завышенную мощность, что создаёт пользователям достаточно серьёзные про­блемы при эксплуатации. Забегая вперёд, сразу скажем, что наш тест подтвердил это предположение – некоторые производи­тели и вправду завышают данные по мощ­ности.

К некоторым моделям, особенно из де­шевого сегмента, есть вопросы в плане ка­чества электричества. Многие думают, что электричество всегда одинаковое, но это совсем не так. Так же, как вода «из крана» в разных городах очень сильно отличается по вкусу и составу, так и электричество от разных генераторов отличается в луч­шую или худшую сторону. И как раз задача теста – проверить всё это и выяснить, где энергия «вкуснее», а где она такова, что лучше не связываться.

ВИДЕО

СТАТЬЯ

Состав участников

В этом тесте мы собрали принципиально разные модели, отличающиеся не только по мощности, но и по типу преобразова­теля, и даже по типу двигателя. Поскольку мы проверяем все мини-электростанции на соответствие реальных характеристик заявленным, то и сравниваем их в первую очередь каждую саму с собой. Сравнение идёт по принципу «соответствует – не со­ответствует», а не «более мощный или менее мощный». Для генератора мощ­ность – ключевой параметр, но не одно­значный, нельзя считать, что чем мощнее, тем он лучше. Инверторный «чемоданчик» на пару киловатт можно унести в одной руке, но рамный «пятикиловатттник» при­дётся поднимать уже вдвоём. С таким уже не пойдёшь на рыбалку, а к чемоданчику не подключишь сразу несколько мощных инструментов. Так что каждый генератор хорош где‑то в своей области применения, цель теста (ещё раз это повторим) – прове­рить соответствие заявленных параметров реальным.

Хотя сравнение друг с другом тоже, ко­нечно, присутствует – например, мы про­веряем расход топлива, и пересчитываем его в удельный расход. А вот здесь уже мож­но сравнивать какие угодно генераторы, потому что можно понять, какой из них израсходует меньше топлива на производ­ство одного киловатт-часа энергии.

Вот список нынешних участников. Далее в статьях каждый из них будет представлен подробно, с перечислением характеристик, описанием конструктивных особенностей, важных конкурентных преимуществ, и ко­нечно же, с результатами испытаний. Читайте по ссылкам статьи о конкретных генераторах:

– Champion IGG950;
– Huter DY3000L;
– Huter DY6500L;
– Daewoo GDA 2600i;
– Интерскол ЭБ‑3500;
– Интерскол ЭБ‑7500Э;
– Steviman GR‑7500,
– линейка генераторов Caiman (модели Caiman Explorer 7510XL27, Caiman Tristar 6510EX, Caiman Explorer 5010XL12, Caiman Mixtes 4500, Caiman Expert 3010X),
– Villartec GI 1200S,
– Villartec GG M6200 C.

Отметим ещё один важный момент. Champion IGG950, Huter DY3000L и Huter DY6500L входят в число самых популярных моделей на российском рын­ке, согласно рейтингу проекта «Единая платформа». Мы не раз писали о «Единой платформе», этот проект собирает данные о продажах в розничных инструменталь­ных магазинах. И в этом рейтинге, состав­ленном в июле 2024 года, практически сплошной Huter, слегка «разбавленный» другими брендами (Champion, Carver, Denzel). Вполне чётко прослеживается тенденция покупателей выбирать наибо­лее дешевое предложение… что же, тест должен показать, разумен ли такой подход, или же у него могут быть последствия.

Рейтинг продаж генераторов «Единой платформы», июль 2024 г.

Методика испытаний

Наш испытательный стенд

В ходе теста мы проверяем основные и наиболее важные для потребителя ха­рактеристики – реальную мощность, каче­ство электричества, расход топлива и уро­вень шума. Для измерения мощностных характеристик мы сделали специальный стенд, на вход которого подключаем ге­нератор, а на выходе установлены четыре розетки, к которым можно присоединять те или иные потребители энергии. Стенд позволяет включать или отключать ка­ждую из розеток в произвольном порядке, указывает потребляемую мощность и ток. Пусковой ток измеряем с помощью токо­вых клещей SEM DT‑9381А.

Мощность, расход топлива и шум мы проверяем самостоятельно, а вот для кон­троля качества электричества приглашаем опытного инженера. Владимир Бурдыгин работает в компании «Техкам-Сервис», которая является разработчиком и произ­водителем автоматических систем управ­ления бензиновыми и дизельными элек­тростанциями. То есть компания давно и очень плотно работает именно с гене­раторами и имеет колоссальный опыт их проверки.

Мощность

В редакции журнала «Инструменты» сформирована единая тестовая программа для электрогенераторов, включающая в себя такие испытания:

1. Проверка соответствия заявленной и реальной выходной мощности: непрерывная работа на номинальной нагрузке в течение 10 минут, и сразу после этого -на максимальной нагрузке до срабатывания защиты (но не более 10 минут);
2. Оценка качества выходного напряжения — форма, чистота синусоиды, наличие паразитных гармоник, стабильность напряжения и частоты в разных режимах работы (без нагрузки, ½ номинальной нагрузки, номинальная нагрузка);
3. Проверка на экстремальную пусковую нагрузку – способность выдерживать пусковой ток, составляющий полторы номинальных нагрузки, в течение 3 секунд;
4. Измерение расхода топлива на номинальной нагрузке.

Соответствие заявленной и реальной выходной мощности

Производители или поставщики всех генераторов заявляют два значения выходной мощности: номинальную (которую следует считать долговременной) и максимальную, рассчитанную на пиковые стартовые нагрузки. Однако, многие бюджетные модели не выдерживают долговременную работу даже на номинале, не говоря уже про максимум или перегруз – такие нам уже встречались в ходе тестов.

При подборе генератора главный параметр, на который надо ориентироваться – это именно мощность, она подбирается исходя из того, какую нагрузку предполагается подключать к генератору, какие именно электроприборы. Если мощности генератора недостаточно, то он не сможет полноценно питать всё необходимое.

Правильный подбор генератора с учётом предполагаемой нагрузки обязательно должен включать оценку полной мощности всех приборов, включая реактивную компоненту. К суммарной полной (то есть учитывающей и реактивную компоненту) мощности всего, что вы хотите подключить к генератору, следует добавить ещё как минимум 20%, а в ряде случаев и больше. Это запас на то, чтобы генератор мог справиться с пусковыми токами – у электроприборов с двигателями при включении всегда наблюдается скачок потребляемой мощности, существенно (иногда в разы) больше того, что прибору требуется во время работы. Особенно большой пусковой ток у таких приборов, которые стартуют сразу под нагрузкой – например, компрессоры холодильника, или насосы, особенно скважинные (и чем глубже расположен насос в скважине, тем дольше длится пусковой ток, и соответственно выше пусковая мощность). Потому‑то мы и придаём такое значение мощности генератора, а точнее, соответствию заявленных и реальных характеристик. Методика проверки мощности такова: запускаем генератор, даём ему прогреться, далее включаем нагрузку, соответствующую заявленной номинальной мощности (то есть той, которую генератор должен выдавать в течение длительного времени), и засекаем 10 минут. Если машина отработала эти 10 минут, значит, проверку прошла, и считаем, что производитель честен по отношению к потребителям и указывает настоящие значения. Если генератор отключился прежде чем истекли эти 10 минут – значит, его реальная номинальная мощность ниже заявленной.

Для измерения мощностных характеристик мы сделали специальный стенд, на вход которого подключаем генератор, а на выходе установлены четыре розетки, к которым можно присоединять те или иные потребители энергии. Стенд позволяет включать или отключать каждую из розеток в произвольном порядке, указывает потребляемую мощность и ток. В качестве нагрузки мы используем стенды с набором ламп накаливания разной мощности, от 100 до 500 Вт. Суммарная потребляемая мощность одного такого стенда– до 3,5 кВт, для испытаний мощных электростанций мы одновременно задействуем два или даже три стенда.

Стенд с лампочками

Это исключительно активная нагрузка, не создающая повышенного пускового тока. Здесь нет какой‑либо защиты от, например, перегрева, поэтому лампы работают ровно столько, сколько понадобится. Это очень удобно, потому что, например, тепловентилятор может внезапно выключиться из-за сработавшей защиты от перегрева. Когда такое происходит на 8‑й минуте проверки на номинальную мощность, то приходится перезапускать цикл испытаний с нуля, для чистоты эксперимента.

Результаты проверки мощности приведены в Таблице 1. Как видим, у Daewoo и одной из моделей Huter заявленные данные достаточно существенно превышают реальные возможности генераторов. Проще говоря, заявленная номинальная мощность завышена.

Владимир Бурдыгин, инженер (компания «Техкам Сервис»)

Из чего складывается мощность
Владимир Бурдыгин, инженер (компания «Техкам-Сервис»)

Для переменного тока, в отличие от постоянного, есть несколько понятий мощности: активная, реактивная и полная. Полная мощность равна сумме активной и реактивной.

Активная мощность – это то, что преобразуется в полезную энергию. Например, в тепло в электронагревателе. Реактивная мощность – это то, что тратится на переход­ные процессы в индуктивных и ёмкостных элементах. Пусковые конденсаторы, напри­мер, заряжаются с приходом полуволны напряжения и разряжаются с уходом. Катушки индуктивности, к которым можно отнести катушки управления реле или обмотки дви­гателей, вначале намагничиваются с приходом полуволны напряжения, делают полезную работу, а затем размагничиваются.

Процессы зарядки и разрядки конденсаторов вызывают отставание нарастания и па­дения напряжения относительно тока: пока зарядится конденсатор (и, соответственно, на нём вырастет напряжение), а ток то для его зарядки уже во всю идёт. Можно сказать, что кондесаторы сопротивляются изменению напряжения.

Процессы намагничивания и размагничивания индуктивностей вызывают отставание нарастания и падения тока относительно напряжения: катушки всячески сопротивля­ются изменению тока.

Коэффициент мощности, обозначаемый как cos φ, применительно к потребителям электроэнергии характеризует качество нагрузки. Косинус фи = 1 означает, что нагрузка имеет только активную составляющую. Косинус фи = 0 означает, что в нагрузке проис­ходит только заряд и разряд ёмкости или магнитного поля. Если на генераторе написано cos φ=1, то это значит, что его мощность тестировалась только на активную нагрузку.

Что произойдёт, если подключить к генератору частично реактивную нагрузку? До­пустим, с часто встречающимся по статистике косинусом фи = 0,8. В такой ситуации 20% потребляемой нагрузкой мощности будет возвращаться на генератор и вызывать дополнительный разогрев обмоток.

Поэтому для генераторов и появилось понятие номинальной и максимальной мощно­сти. Генератор для среднестатистической нагрузки с cos φ = 0,8 обычно работает без кри­тического перегрева при загрузке 80% от максимальной мощности. А при работе на мак­симальной мощности ему необходимо давать регулярную передышку для охлаждения.

Проверка на экстремальную пусковую нагрузку

Максимальная заявленная мощность любого генератора – это мощность в расчете на кратковременные перегрузки, а не на долговременную работу. Тем не менее, мы увеличиваем ее в полтора раза и проверяем способность генератора выдерживать эту нагрузку в течение 3 секунд.

Надо сказать, что синхронные альтернаторы в принципе не должны работать в режиме перегрузки, даже на очень короткое время. Это для них аварийный режим, и ни один производитель его не регламентирует. Просто в качестве примера: компания Geko указывала для своих генераторов способность выдерживать 3-кратную перегрузку в течение 7 секунд. Это обеспечивалось за счет асинхронного альтернатора (такие сейчас встречаются крайне редко) и мощнейшего блока конденсаторов. Однако на практике не исключена ситуация, когда пусковой ток на короткое время может оказаться намного выше допустимого: если мощность генератора подобрана «впритык», и вдруг одновременно включились два или несколько потребителей с большими пусковыми токами, например, холодильник и скважинный насос. В этом случае возможны четыре варианта развития событий:

— Генератор вышел из строя; обычно «летит» блок автоматической регулировки напряжения AVR. Такой вариант весьма вероятен, но если это происходит буквально с первого раза, то резонно предполагать, что с надёжностью у этой модели не очень. Это, очевидно, плохой сценарий;

— Двигатель генератора заглох, оказавшись не в состоянии провернуть вал альтернатора, с которого снимается слишком большая нагрузка. В этом случае можно делать вывод, что запас мощности двигателя у данной конкретной модели не так уж велик. Нельзя сказать, что это не безусловный недостаток, такие модели могут быть дешевле… но в то же время меньший запас мощности означает, что двигатель работает в более нагруженном режиме, и соответственно может быстрее исчерпать свой ресурс;

— Генератор с явной нагрузкой, но преодолел пусковой ток, не ушел в защиту и не заглох. Это можно трактовать так: здесь есть и какой-то запас надёжности (не сломался с первого раза), и запас мощности двигателя. Уже хорошо, но пока не идеально;

— Генератор ушёл в защиту – и это как раз идеальный вариант. Ещё раз подчеркнем, что синхронный альтернатор не должен работать в режиме перегрузки. Если такое происходит, значит, неправильно подобрана мощность, и надо либо поменять генератор, либо сократить свои аппетиты, убрав часть потребителей энергии. А то, что электростанция уходит в защиту, как раз хорошо: дольше прослужит. При условии, конечно, что она честно отрабатывает заявленные параметры.

Для точного «дозирования» времени нагрузки мы сделали специальный таймер, который при нажатии кнопки «Пуск» замыкает силовые реле на установленное время – в нашем случае это ровно три секунды. Ранее мы пытались создавать высокий пусковой ток с помощью погружных насосов, но как выяснилось, обеспечить одинаковые для всех участников условия этим способом не получается. Поэтому пошли другим путём: нагрузку задаём обычными лампами накаливания, и с помощью таймера ограничиваем время их работы.

Влияние пусковых токов
Бурдыгин, инженер (компания «Техкам-Сервис»)

Пусковые токи возникают при включении в индуктивных (двигатели, трансформато­ры, обмотки реле и контакторов) и в ёмкостных потребителях (в основном в импуль­сных блоках питания). Пусковые токи в индуктивностях возникают и-за необходимости начального намагничивания ротора. Они могут втрое превосходить номинальный ток! Пусковые токи в импульсных блоках питания вызваны начальным зарядом буферных накопителей энергии – конденсаторов большой ёмкости.

Частично поглотить кратковременный пусковой ток позволяет инерция вращения ротора альтернатора. Альтернаторы, имеющие более тяжёлые роторы, при той-же ге­нерируемой мощности могут проглатывать большие пусковые токи. Этим, например, славились генераторы немецкой фирмы Geko.

Тот же эффект можно получить, если приставить к альтернатору двигатель большей мощности, но здесь, как правило, вырастает расход топлива. Не соответствие этому утверждению результата теста расхода топлива для генератора Steviman говорит о том, что двигатель имеет хорошую настройку компрессии и качественный карбюратор. Хотя не исключен и второй вариант, что у других двигателей, показавших более высокий рас­ход топлива, просто хуже качество сборки.

Для двигателей, запускающихся под нагрузкой, пусковой ток длится дольше. За это время генератор может успеть остановиться или затормозиться до падения напряжения на выходе. А падение напряжения вызовет ещё большее увеличение тока, что приводит к ложному срабатыванию автомата защиты на генераторе. Хотя по заявленной мощно­сти генератор должен был тянуть такую нагрузку.

Качество электричества

Второй из этапов теста, и тоже очень важный – проверить качество электриче­ства, а именно форму синусоиды, её часто­ту и наличие паразитных гармоник. Чем ближе синусоида к идеальной, тем лучше. Частота в идеале должна соответствовать стандартным 50 Гц, но это выполняется не всегда. У некоторых китайских гене­раторов частота завышена и может до­стигать 53 и даже 54 Гц. Это делается для увеличения выходной мощности, и для таких потребителей, как строительные инструменты, абсолютно не критично. Но в качестве источников резервного энергоснабжения загородного дома та­кие генераторы уже не очень подходят, потому что могут «не дружить» с ИБП (источниками бесперебойного питания). Те не включатся и не будут заряжать ак­кумуляторы от генератора, если частота превышает 52 Гц.

Что касается паразитных гармоник… хорошую вещь, как известно, паразитом не назовут, так что паразитная гармони­ка – это явление, безусловно, негативное. Это ситуация, когда генератор дополни­тельно к стандартным 220 В на частоте 50 Гц выдаёт ещё и напряжение на других частотах. Например, третья гармоника – на 150 Гц. Причиной тому обычно бывает низкое качество намотки альтернатора. Напряжение этой второй гармоники мо­жет составлять десятки вольт, и даже если потребляемый ток всего 1 А, то по мощ­ности это, считай, электропаяльник. И эта энергия уходит на подключенные прибо­ры, а как она там «усваивается» – тут всё очень индивидуально. Строительным ин­струментам по большому счету без разни­цы, они такое обращение переживут без проблем. Бытовым электроприборам мо­жет быть хуже, вплоть до выхода из строя, а могут и «переварить» без проблем – за­висит от устройства блока питания. Вот что точно нельзя – это подключаться к та­ким генераторам через сетевой фильтр типа «Пилот». Сетевые фильтры как раз на то и рассчитаны, чтобы отсекать по­добные всплески на «лишних» частотах. Эта энергия поглощается фильтром, пре­образуется в тепло и в конечном итоге рассеивается. Но одно дело, когда это разовый всплеск, и совершенно другое – когда постоянный процесс. В этом случае сетевой фильтр должен отключиться – у качественного экземпляра обязательно должна быть защита от перегрева. Так что в лучшем случае у вас просто отключатся те приборы, которые были подключе­ны к генератору через фильтр. Но быва­ли и случаи возгораний, так что лучше в принципе не допускать подобных ситу­аций, чем надеяться на фильтр. А не до­пускать – это значит выбирать генератор, выдающий качественное электричество без паразитных гармоник. Производители эти данные обычно не указывают… а если и указывают, то где гарантия, что говорят правду? Если уж они завышают мощность, которую не так уж сложно проверить простыми и доступными большинству граждан приборами, то где гарантия, что не врут с показателями, для проверки ко­торых требуются сложные и дорогостоя­щие приборы, и специалисты с высокой квалификацией?

Влияние паразитных гармоник
Владимир Бурдыгин, инженер (компания «Техкам-Сервис»)

При определённом уровне паразитной второй гармоники некоторые приборы, кон­тролирующие входную частоту (часто это источники бесперебойного питания и неко­торые модели газовых и дизельных отопительных котлов), могут начать воспринимать её за основную частоту и уходят в аварийный режим. В таком случае у вас вроде бы есть источник питания, но вы воспользоваться им для питания данных приборов вы не мо­жете.

Расход топлива

Один из наиболее частых вопросов, ко­торый задают покупатели генераторов продавцам: «На сколько хватит бака то­плива»? Ответ, как правило, один: «Как бу­дете нагружать». Расход топлива зависит от нагрузки, чем больше присоединено потребителей, тем выше расход. Ну и то­пливные баки у генераторов могут сильно отличаться, где‑то всего на несколько ли­тров, где‑то и на 25. То есть прямое срав­нение по экономичности – задача не са­мая простая.

В то же время есть общепринятая уни­версальная мера расхода – так называемый удельный расход топлива, измеряемый в г/ кВт*ч. Он показывает, сколько граммов топлива расходуется на генерацию мощ­ности 1 кВт в течение часа. По этому по­казателю можно напрямую сравнивать генераторы разной мощности, и чем ниже значение, тем генератор экономичнее и тем меньше топлива он расходует на со­вершение одной и той же работы. Неза­висимо от его мощности, типа двигателя и других характеристик.

Чтобы выяснить расход, мы отключали топливный бак и запускали генераторы от своеобразной «капельницы» из пла­стиковой бутылки с шлангом. В бутылку заливали 50 или 100 мл топлива, включа­ли нагрузку, близкую к номинальной для каждой испытываемой модели, и засекали время, когда уровень топлива упадёт до од­ной и той же отметки (покажется в шлан­ге). А потом пересчитали в те самые г/ кВт*ч. И заодно рассчитали, на сколько же хватит бака топлива при работе на номи­нальной нагрузке. Результаты приведены в Таблице 2, модели расставлены в поряд­ке увеличения удельного расхода топлива. Данные по времени работы на полном баке при номинальной нагрузке приведе­ны с округлением до целых часа.

Авторы: Любовь БАЛАБОЛИНА, Алексей МЕСНЯНКИН

Тест опубликован в выпуске журнала «Инструменты» + «GardenTools» серии «Потребитель» (объединённый выпуск «2024»)