Agregat to zespół kilku różnych sprzężonych ze sobą na stałe urządzeń lub maszyn, które mają za zadanie wykonywanie określonej pracy. Agregat prądotwórczy jest w najprostszym przypadku połączeniem silnika spalinowego i prądnicy w celu zasilania odbiorników niezależnie od dostępu do sieci elektroenergetycznej lub przerw w jej funkcjonowaniu.

Fot. 1. Agregat prądotwóczy przenośny. Fot.: FOGO Fot. 1. Agregat prądotwóczy przenośny. Fot.: FOGO

Agregaty prądotwórcze stanowią źródło napięcia elektrycznego, a we współpracy z odbiornikami – prądu elektrycznego (przemiennego lub stałego), który jest wytwarzany za pomocą prądnicy napędzanej silnikiem spalinowym. Jako główne podzespoły typowego urządzenia tego rodzaju należy wymienić silnik spalinowy (chłodzony wodą lub powietrzem), a także prądnicę (jednofazową lub trójfazową), sprzęgło elastyczne oraz pulpit sterowania ze wskaźnikami stanu pracy. Oprócz tego istotny jest układ automatyki odpowiedzialny za regulację napięcia, parametrów pracy i czasu reakcji na brak zasilania – dopływu energii – w przypadku współpracy z siecią elektroenergetyczną.
Biorąc pod uwagę wytwarzaną moc i wykonanie, wyróżnia się agregaty przenośne (moc: 0,9–10 kW), stacjonarne małej mocy (moc: 7,50–35 kW), stacjonarne średniej mocy (moc: 30–550 kW) oraz stacjonarne dużej mocy (moc: 500 –2250 kW). Agregaty produkuje się jako nie obudowane, obudowane i przeznaczone do zabudowany na pojazdach specjalnych.
Tematyka obejmująca agregaty prądotwórcze jest bardzo obszerna. Wybierając kilka kluczowych zagadnień, warto przyjrzeć się nieco bliżej agregatom:

  • z automatycznym startem,
  • przenośnym,
  • specjalnym.

 

Oprócz tego ważnym zagadnieniem jest dobór odpowiedniego agregatu oraz prawidłowa jego eksploatacja.

Agregaty z automatycznym startem

Fot. 2. Niektóre agregaty mają obudowy zapewniające obniżenie poziomu
hałasu. Fot.: FOGO Fot. 2. Niektóre agregaty mają obudowy zapewniające obniżenie poziomu hałasu. Fot.: FOGO

Agregaty prądotwórcze z funkcją automatycznego startu mają odpowiednie rozruszniki i układy stabilizujące napięcie wyjściowe. Niektóre modele mogą być podłączone do instalacji elektrycznej poprzez układ automatyki, co zapewnia możliwość pracy np. w systemach automatycznego załączania rezerwy. Zaletą takiego rozwiązania jest przede wszystkim bezobsługowość, bowiem agregat uruchamia się wraz z zanikiem napięcia oraz wyłącza silnik po powrocie zasilania. System sterowania może uwzględniać sygnały pochodzące z układu automatyki. Użytkownik ma do dyspozycji wyświetlacz prezentujący informacje o parametrach pracy takich jak napięcie sieci, napięcie agregatu, częstotliwość, napięcie akumulatora oraz liczbę przepracowanych motogodzin. Nowoczesne generatory uwzględniają specjalne systemy kontrolowania silnika. Chodzi głównie o parametry takie jak: temperatura, ciśnienie oleju, prędkość obrotowa itp. Użytkownik jest informowany o braku ładowania akumulatora, konieczności wezwania serwisu, braku napięcia na wyjściu generatora i załączeniu stycznika sieciowego.

Agregaty przenośne

Fot. 3. Agregat zabudowany na przyczepie samochodowej. Fot.: SUMERA MOTOR Fot. 3. Agregat zabudowany na przyczepie samochodowej. Fot.: SUMERA MOTOR

W dostępnych na rynku przenośnych agregatach prądotwórczych zastosowanie znajduje szereg rozwiązań technicznych, które poprawiają bezpieczeństwo zasilania odbiorników. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na agregaty o podwyższonej wytrzymałości na czynniki atmosferyczne. Wyświetlacz informuje o ewentualnych błędach pracy silnika oraz wartościach napięcia i pobieranego prądu. Nabyć można wersje generatorów, w których diagnozowanie nieprawidłości w pracy odbywa się poprzez złącze komputerowe.
Agregaty bywają uruchamiane ręcznie lub automatycznie. W trybie ręcznym rozruch odbywa się poprzez pociągnięcie linki. Jeżeli generator uruchamiany jest automatycznie, to wystarczy przekręcić kluczyk załączający rozrusznik zasilany z akumulatora.
Nieodzowna cecha nowoczesnych agregatów to zastosowanie elektronicznej regulacji napięcia (AVR). W praktyce zastosowanie znajdują generatory prądotwórcze z analogowym lub cyfrowym systemem AVR. Sprawdzają się one bardzo dobrze przy zasilaniu awaryjnym biur i domów wyposażonych w urządzenia elektroniczne. Oprócz tego generatory z układem AVR znajdują zastosowanie na placach budowy m. in. do zasilania zgrzewarek oraz spawarek wymagających stabilnego napięcia i częstotliwości.
Jeżeli potrzebny jest agregat do zasilania spawarki, warto rozważyć zakup generatora prądotwórczego z modułem spawalniczym. Urządzenia tego rodzaju sprawdzają się w miejscach, gdzie prowadzone są prace spawalnicze i wymagające zasilania elektronarzędzi. Do wyboru są agregaty jedno – i trójfazowe o mocy od 6 do 11 kW.

Agregaty specjalne

Fot. 4. Agregaty prądotwórcze wyposaża się w silniki benzynowe, wysokoprężne
i zasilane gazem LPG lub ziemnym. Fot.: SUMERA MOTOR Fot. 4. Agregaty prądotwórcze wyposaża się w silniki benzynowe, wysokoprężne i zasilane gazem LPG lub ziemnym. Fot.: SUMERA MOTOR

Do agregatów specjalnych zalicza się między innymi generatory instalowane na samochodach. Rozwiązania tego typu zapewniają w pełni mobilne źródło energii elektrycznej. W skład kompletnego systemu do zabudowy wchodzi agregat prądotwórczy z elektronicznym regulatorem obrotów, specjalne wyciszone nadwozie, układ wydechowy, szafy sterowania i odbioru mocy oraz zbiornik paliwa. Agregaty są również dostępne na homologowanych przyczepach jedno- i dwuosiowych, które mogą być holowane przez samochody. Najpopularniejsze są agregaty prądotwórcze z silnikami wysokoprężnymi, a więc zasilane olejem napędowym, stosuje się też silniki benzynowe, zwłaszcza w przypadku mniejszych mocy. Niejednokrotnie wykorzystuje się agregaty z silnikami na gaz płynnym (LPG – propan-butan) i ziemny. Silniki tego typu cechuje łatwy rozruch oraz bezproblemowa praca w szerokim zakresie temperatur. Do uruchamiania zimnego silnika nie trzeba benzyny.
Ciekawe rozwiązanie stanowią agregaty prądotwórcze napędzane poprzez wałek odbioru mocy z ciągnika rolniczego. Urządzenia tego typu są najczęściej wyposażone w prądnicę synchroniczną szczotkową. Generator ma system ochrony przed nadmierną temperaturą. Oprócz tego zastosowanie znajduje wyłącznik magnetyczny i zabezpieczenie różnicowo-prądowe. Użytkownik jest informowany o napięciu wyjściowym i częstotliwości.
Na rynku dostępne są również trójfazowe agregaty prądotwórcze o obniżonym poziomie hałasu. Specjalna obudowa chroni silnik przed wpływem czynników zewnętrznych i zmniejsza generowany hałas. Niektóre agregaty tego typu mogą być stosowane na zewnątrz pomieszczeń. Urządzenia przeznaczone do pracy w systemach zasilania awaryjnego mają odpowiedni układ automatyki.

Jak wybrać agregat prądotwórczy?

Fot. 5. Agregat prądotwórczy nie obudowany. Fot.: ELMECO Fot. 5. Agregat prądotwórczy nie obudowany. Fot.:ELMECO

Dobierając agregat, warto pamiętać o kilku ważnych zasadach. Przede wszystkim trzeba określić, czy zasilane odbiorniki będą jedno- czy trójfazowe. Niejednokrotnie obciążenie jest mieszane, czyli energia elektryczna jest dostarczana do odbiorników jedno-i trójfazowych. Należy pamiętać o zjawisku asymetrii, mogącym wystąpić w agregatach trójfazowych, do których przyłączono więcej odbiorników jednofazowych lub agregat zasila urządzenia mieszane. W asymetrii wzrasta napięcie na fazach niedociążonych, a maleje na fazach przeciążonych. Może to spowodować nieprawidłową pracę odbiorników lub uszkodzenie agregatu. Różnica w obciążeniu nie powinna więc przekraczać 10 % pomiędzy najbardziej i najmniej obciążoną fazą. Zasada ta nie dotyczy regulatorów z cyfrowym układem regulacji napięcia.
Ważnym kryterium doboru agregatu prądotwórczego jest wielkość obciążenia. Stąd też trzeba pamiętać o właściwym zliczeniu prądów znamionowych. Oprócz tego należy obliczyć w przybliżeniu prąd rozruchowy. W przypadku odbiorników, które są wyposażone w silniki elektryczne, połączone w gwiazdę moc agregatu powinna być o co najmniej 3 razy większa od mocy znamionowej odbiornika. Identyczną zasadę przyjmuję się w przypadku, gdy odbiorniki będą połączone w gwiazdę/trójkąt.
Odbiorniki podłączane do agregatu mogą być wyposażone w falownik. W takim przypadku zaleca się, aby moc agregatu była co najmniej o 150% większa od mocy znamionowej odbiornika. Z kolei o 120% większa powinna być moc agregatu zasilającego elektronarzędzia, urządzenia grzewcze, oświetlenie żarowe oraz urządzenia elektroniczne. W przypadku gdy agregat będzie zasilał urządzenia typu UPS, to jego moc powinna być o co najmniej 170% większa od mocy znamionowej odbiorników.
Na etapie wyboru odpowiedniego agregatu trzeba też wziąć pod uwagę szereg innych parametrów, takich jak pojemność zbiornika paliwa, masa, poziom hałasu itp.

Cezary Marchwiak
Product Manager
Power&Heating,
RAMIRENT SA Cezary Marchwiak
Product Manager Power&Heating, RAMIRENT SA

Zdaniem EKSPERTA
Co powinno decydować o wyborze agregatu prądotwórczego? Jakie problemy trzeba wziąć pod uwagę?

Najbardziej powszechnym problemem występującym przy doborze agregatu jest brak wiedzy klienta o prądach rozruchowych silnika, który ma być z generatora zasilany.
Często klient mając silnik 40 kW, chce wypożyczyć agregat o mocy 50-60 kVA, a przecież moc generatora potrzebna do rozruchu może być kilkukrotnie większa od mocy znamionowej silnika. Zależy to oczywiście od sposobu (trójkąt, gwiazda-trójkąt, softstart, falownik….) rozruchu danego silnika.
Kolejną ważną sprawą, jaką należy mieć na uwadze przy długotrwałej eksploatacji agregatu, jest obciążenie. Powinno się ono zawierać w przedziale 30-80% mocy znamionowej generatora. W tych warunkach praca urządzenia jest najbardziej efektywna.
Odpowiadając na potrzeby rynku, firma RAMIRENT oferuje generatory z opcją synchronizacji. Pełna moc dwóch lub więcej agregatów wykorzystywana jest przy rozruchach, a do pracy ciągłej wystarczy praca jednego generatora.
Dzięki takiemu rozwiązaniu eliminujemy powyższe problemy, oszczędzamy paliwo i dbamy o środowisko naturalne (niższa emisja spalin).

Eksploatacja agregatu

Fot. 6. Agregat prądotwórczy obudowany. Fot.: ELMECO Fot. 6. Agregat prądotwórczy obudowany. Fot.:ELMECO

Do prawidłowej pracy agregatu niezbędny jest właściwy obieg powietrza potrzebnego do procesu spalania w silniku oraz do chłodzenia prądnicy. Powietrze powinno być dostarczone z zewnętrz najlepiej z przestrzeni otwartej. Kluczową kwestię odgrywa przy tym odprowadzenie na zewnątrz gorącego powietrza. Jest to szczególnie istotne jeżeli agregat pracuje w pomieszczeniu zamkniętym. Należy więc zadbać o odpowiednie kanały i otwory, czyli wlot powietrza (tzw. czerpnia) oraz wylot (tzw. wyrzutnia). Otwory warto zabezpieczyć przed przedostawaniem się ptaków do pomieszczenia. Przydatnym rozwiązaniem są specjalne żaluzje z ruchomymi klapami, co eliminuje podczas zimy przedostawanie się zimnego powietrza z zewnątrz. W czasie postoju żaluzja powinna być zamknięta. Bardziej zaawansowane modele agregatów mają układ automatycznego sterowania żaluzjami (tzw. przepustnica). Wewnątrz zespołu prądotwórczego obieg powietrza zapewnia wentylator.
Istotna jest odpowiednia instalacja do odprowadzania spalin z agregatu. Pamiętać należy, aby system przewodów odprowadzających spalin był szczelny. Kanały spalinowe trzeba poprowadzić możliwie najkrótszą drogą, eliminując załamania. Celem wyeliminowania drgań mocowanie przewodów odprowadzających oraz tłumik trzeba wyposażyć w specjalne wsporniki. Warto zastosować rozwiązania do ochrony przed oparzeniami. Może to być np. otulina zewnętrzna tłumika i przewodów odprowadzających.

Fot. 7. Agregaty prądotwórcze dużej mocy
w akcji. Fot.: RAMIRENT SA Fot. 7. Agregaty prądotwórcze dużej mocy w akcji. Fot.: RAMIRENT SA

Podsumowanie

Podstawowy parametr agregatów prądotwórczych to osiągana moc elektryczna. Co do załączania agregatu trzeba brać pod uwagę możliwość uruchamiania ręcznego lub automatycznego. W trybie ręcznym rozruch odbywa się poprzez pociągnięcie linki lub przekręcenie kluczyka, załączającego rozrusznik zasilany z akumulatora. W trybie automatycznym agregat załącza się samoczynnie w przypadku przerw w zasilaniu. Inne parametry, na które należy zwrócić uwagę, to pojemność zbiornika paliwa, masa oraz poziom hałasu. W następnej kolejności należy upewnić się, czy moc agregatu jest dostosowania do mocy zasilanych odbiorników. Przed uruchomieniem agregatu warto sprawdzić, czy połączenia poszczególnych podzespołów są prawidłowo wykonane. Podczas eksploatacji trzeba pamiętać o właściwym poziomie oleju.

Damian Żabicki