Generatory prądu, nazywane również agregatami prądotwórczymi, to urządzenia znajdujące zastosowanie na tak wielu polach, że właściwie trudno byłoby je tu wyliczyć. Za każdym jednak razem ich podstawowa rola jest taka sama: wygenerować prąd elektryczny, dzięki konwersji jednej energii na drugą. Czy oznacza to zarazem, że wszystkie agregaty prądotwórcze są takie same? Nic bardziej mylnego.

Agregaty prądotwórcze

Konstrukcja agregatów prądotwórczych i ich podstawowe zadania

Choć z pozoru wszystkie agregaty prądotwórcze robią to samo i konstruowane są identycznie, to jednak różnią się istotnie między sobą. Oczywiście istnieje cała grupa wspólnych dla wszystkich generatorów kluczowych elementów i wśród nich należy wymienić prądnicę, silnik napędowy, zbiornik paliwa, ramę lub obudowę (czasem tylko podstawę) oraz panel przyłączy (gniazda). Jednak również te elementy są różne w zależności od rodzaju generatora, co obrazują choćby prądnice, które mogą być synchroniczne, jak i asynchroniczne. Inne różnice to choćby ilość uzwojenia na cewkach, zmieniająca się w zależności od tego czy mamy do czynienia z agregatem 1-fazowym, czy 3-fazowym. Objaśniając ogólną zasadę działania generatorów prądu optymalnie jest robić to na przykładzie agregatów z prądnicami synchronicznymi, które dominują na rynku. Ich najważniejszym trwałym (nieruchomym) podzespołem jest stojan na którego obwodzie znajduje się uzwojenie i cewki, na których indukowane jest zmienne napięcie elektryczne, co w efekcie daje prąd zmienny. Jak już zostało to wspomniane, prąd ten może być 1-fazowy lub 3-fazowy, co zależy od liczby uzwojeń na cewkach.

Najważniejszym ruchomym elementem tego układu jest wirnik czyli rdzeń magnetyczny umieszczony wewnątrz stojana. Zamocowany jest on na wale, na samym wirniku zaś mocuje się cewkę wzbudzającą. Ponieważ prąd stały wytwarza pole magnetyczne w wirniku, jego ruch obrotowy wywołuje jednocześnie zmianę strumienia pola magnetycznego, które przenika do cewki (pole niejako podąża za wirnikiem). Dzięki temu, w drodze indukcji elektromagnetycznej, na uzwojeniu stojana pojawia się prąd zmienny. Synchronizacja szybkości obrotowej wirnika i pola magnetycznego to rozwiązanie, które nadało nazwę agregatom prądotwórczym synchronicznym, stojącym w opozycji do asynchronicznych, pozbawionych tego usprawnienia. Uważny czytelnik zastanawia się teraz zapewne co jest przyczyną ruchu obrotowego rdzenia wewnątrz stojana.

Odpowiedź jest oczywista: napęd zastosowany w agregacie, którym może być silnik spalinowy na benzynę lub olej napędowy, ale też i zasilany gazem LPG lub CNG. Niektóre agregaty zamiast napędu spalinowego posiadają na wyposażeniu pojemne akumulatory Li-Ion, lecz jest to rozwiązanie nieczęste i dotyczące mniejszych modeli. Oprócz wyżej opisanych podstawowych części, w skład generatorów prądu mogą – lecz nie muszą – wchodzić takie elementy, jak m.in. wyciszająca obudowa z dźwiękoszczelną powłoką i systemem antywibracyjnym, układ sterowania zdalnego, układ automatycznego startu, różne czujniki (przeciążeniowy, poziomu paliwa, temperatury itp.), wyłącznik awaryjny czy też wyłącznik różnicowoprądowy. Agregaty prądotwórcze znajdują zastosowanie w miejscach, w których z jakiejś przyczyny zasilanie sieciowe zanikło i wówczas te urządzenia muszą przez maksymalnie długi czas służyć jako zastępcze źródło prądu. Potrzebne są też w miejscach, w których po prostu nie ma dostępu do stałego źródła prądu, a z jakiś przyczyn w danej chwili jest on niezbędny by zasilić jakieś urządzenie lub grupę odbiorników. Z powyższego wynika, że generatory mogą spełniać rolę podstawowego źródła prądu w sytuacjach awaryjnych (awaria lokalnej sieci), jak też i doraźnego (małe agregaty turystyczne używane na kempingach). Oczywiście nie ulega wątpliwości, że rola zastępcza względem podstawowego, czyli sieciowego źródła prądu, to dla generatorów prądu rola najbardziej typowa i najczęstsza. O jakie sytuacje więc tu chodzi? Bardzo typowe – choćby zanik prądu w sieci wskutek zerwania linii zasilającej podczas silnej burzy. Nic wówczas w domu nie działa: ani oświetlenie, ani sprzęt AGD podobnie jak system alarmowy, pompa gruntowa, klimatyzacja czy brama wjazdowa, nie wspominając już o sprzęcie elektronicznym z komputerami i ruterami na czele. Przez jakiś czas można się wówczas wspierać zasilaczami UPS, lecz prędzej czy później trzeba się będzie ratować agregatem prądotwórczym by móc podtrzymać działanie najważniejszych systemów i automatyki domowej.

Zresztą sytuacja opisana wyżej nie musi dotyczyć tylko domu jednorodzinnego, ale również biura, małego zakładu produkcyjnego, jak też sporego obiektu przemysłowego. We wszystkich tych sytuacjach najlepszym sposobem zabezpieczenia ciągłości pewnych procesów i funkcjonowania całych budynków (obiektów) jest odpowiednio dobrany agregat prądotwórczy. Ciekawostką jest to, że w dobie rozwoju motoryzacji elektrycznej i przy jednoczesnym braku podstawowej infrastruktury potrzebnej tym pojazdom (zbyt mało szybkich ładowarek przy trasach w całej Polsce), agregaty prądu coraz częściej znajdują zastosowanie właśnie przy e-samochodach, stanowiąc „ratunkowe” źródło energii dla rozładowanych akumulatorów w samochodach takich, jak słynna Tesla czy bardzo popularny Nissan Leaf. To nowa i dość zaskakująca rola tych urządzeń, przy czym warto pamiętać, że do bagażników wymienionych pojazdów mieszczą się mniejsze modele generatorów prądu o wadze w okolicach 20-25 kg, mocy oscylującej wokół 2 kW, ze zbiornikami na około 3-4 litry paliwa i oczywiście z gniazdem prądu DC.

agregaty pradotworcze3

Podstawowe rodzaje generatorów prądu i ich krótka charakterystyka

Nie ma jednej systematyki generatorów prądu, gdyż zmienia się ona w zależności od przyjętego kryterium. Warto jednak przyjrzeć się kilku najczęściej stosowanym podziałom, gdyż to pozwala swobodniej poruszać się w świecie tych urządzeń potencjalnym przyszłym ich użytkownikom. Pierwszy podstawowy podział to ten, który opiera się na źródle zasilania. Przyjmując taki punkt widzenia należy dokonać rozróżnienia pomiędzy generatorami wyposażony w silniki spalinowe, czyli benzynowe, silniki diesla zasilane olejem napędowym i napędy spalające LPG, oraz generatorami wyposażonymi w akumulator. Te drugie to najczęściej małe i przenośne agregaty zwane czasem podróżnymi i znajdujące zastosowanie na kempingach lub po prostu podczas długich podróży. Ich podstawowa wada wynika z niewielkiego zapasu energii zgromadzonej w akumulatorze, co skutkuje maksymalnie kilkudziesięciominutowym działaniem. Zaletą jest możliwość ich stosowania w pomieszczeniach zamkniętych, czego nie można powiedzieć o agregatach spalinowych, wśród których benzynowe dzielą się na podgrupę agregatów z silnikami 2-suwowymi oraz agregatów z silnikami 4-suwowymi. Te drugie, choć droższe, cechują się większą wydajnością, dlatego jeśli inwestor przewiduje częstą konieczność korzystania z agregatu, bardziej opłacalna będzie dla niego właśnie ta opcja.

Uwaga inwestorów kieruje się jednak równie często ku agregatom z silnikami diesla, gdyż są o wiele bardziej ekonomiczne na skutek spalania nawet do 50% mniej paliwa od tych wyposażonych w silniki benzynowe. Zdecydowanie największe zużycie paliwa cechuje agregaty pracujące na silnikach spalających płynny gaz, czyli LPG. Ekonomika jest tu podobna jak w przypadku samochodów przestawianych z benzyny na LPG: choć zużycie gazu wzrasta w stosunku do zużycia benzyny nawet o 40% (w litach na określoną jednostkę czasu), to jednak procentowa różnica w cenie litra paliwa wciąż przemawia na korzyść płynnego gazu, pozwalając osiągnąć per saldo największe oszczędności. Jak już zostało to zasugerowane, największą wadą agregatów spalinowych jest ich niemożność działania w pomieszczeniach zamkniętych z uwagi na produkowane przez nie spaliny. Jednak praktyka wskazuje, że stosowanie ich w pomieszczeniach jest niezbyt częste.Te przeznaczone dla ekip budowlanych z reguły w sposób naturalny zawsze pracują na wolnym powietrzu, zaś stosowane w domach 1-rodzinnych z reguły uruchamiane są na zewnątrz budynku, lub w przypadku bardzo ostrego padającego deszczu bądź śniegu, w otwartych garażach, pod wiatami lub innym zadaszeniami (przy niewielkim deszczu zabudowane mogą stać na zewnątrz niezasłonięte). Podziału agregatów można dokonać również z punktu widzenia miejsca, w którym będą stosowane. Bardzo często katalogi lub cenniki producentów i dystrybutorów preferują taką systematykę, wyróżniając tu takie kategorie jak agregaty podróżne (kempingowe), agregaty dla gospodarstw domowych – w domyśle domów jednorodzinnych lub przy nieco większych modelach dla domów wielorodzinnych oraz agregaty dla małej, średniej i dużej wytwórczości.

Kolejna systematyka to podział na agregaty przenośne czyli przenoszone ręcznie, zmobilizowane dzięki umieszczeniu na platformach kołowych (różnego rodzaju podwozia kołowe, przyczepki, wózki transportowe itp.) oraz stacjonarne. Ten podział w pewnym sensie współgra z systematyką opisaną wcześniej, gdyż jak łatwo się domyślić, agregaty przenośne to te dedykowane dla domów 1-rodzinnych lub na przykład pracowników ekip budowlanych, zaś stacjonarne od razu łatwo skojarzyć ze średnim i dużym przemysłem lub choćby obiektami takimi jak szpitale, stacje PKP lub PKS czy też duże serwerownie. Często producenci stosują podział na agregaty zabudowane oraz odkryte i zarazem wyciszone oraz pozbawione izolacji dźwiękowej. I tu znów pojawia się pewna zbieżność, polegająca na tym, że najczęściej agregaty zabudowane to zarazem agregaty wyciszone (w mniejszym lub większym stopniu), zaś odkryte są pozbawione tego atrybutu. Jak można się domyślić, znacząca większość sprzedawanych na rynku agregatów, to urządzenia spalinowe. Te najpopularniejsze generatory prądu, niezależnie od rodzaju paliwa występują w wersjach jedno- i trójfazowych, wyciszonych lub nie, nieraz z modułem spawalniczym – wówczas dedykowane są konkretnej grupie specjalistów – i z mniej lub bardziej złożonym systemem automatyki, zwanej w branży „systemem samoczynnego załączania rezerwy”. Automatyka ta ma za zadanie uruchomić samoczynnie agregat w przypadku zaniku napięcia w sieci oraz wyłączyć go gdy napięcie powraca, a wraz z dokładanymi często systemami stabilizacji napięcia i zabezpieczenia przed przepięciami (by chronić wrażliwe urządzenia elektroniczne przed uszkodzeniem) znacznie uwalnia użytkowników danego obiektu – domu lub pracowni czy zakładu produkcyjnego - od zamartwiania się sytuacjami awaryjnymi, jakimi niewątpliwie są zaniki napięcia w lokalnej sieci.

 

Zalecenia dotyczące prawidłowego doboru

Dobór agregatu zaczyna się od określenia jego mocy i łącznej mocy wszystkich urządzeń które będzie zasilał. Relacja tych parametrów powinna być taka, że łączna moc zasilanych urządzeń po zwiększeniu o dodatkowe około 30% powinna stanowić około 60-70% mocy agregatu. O ile pozostawienie pewnego zapasu mocy dla agregatora jest czytelne, o tyle nie wszyscy rozumieją trik z podnoszeniem znamionowej mocy przyłączanych do agregatu urządzeń o dodatkowe ~30%. Tymczasem chodzi tu o bardzo prostą zasadę: podczas rozruchu większość urządzeń, narzędzi czy maszyn wykazuje zwiększony pobór mocy. Trwa to bardzo krótko, lecz istotnie zwiększa obciążenie źródła prądu. To właśnie dla wyeliminowania tego zjawiska coraz więcej urządzeń wyposaża się w tzw. łagodny start (w świecie elektronarzędzi budowlanych jest to standard). Gwałtowne zwiększenie zapotrzebowania na prąd w momencie rozruchu cechuje szczególnie sprzęty z silnikami indukcyjnymi (pompy, wentylatory, elektronarzędzia i wiele innych). Na tym jednak nie koniec – po ustaleniu łącznego poboru mocy przyłączanych urządzeń należy dodatkowo określić jaką jego część stanowią urządzenia 1-fazowe, a jaką 3-fazowe. W przypadku każdego generatora wyposażonego w gniazda z prądem 230 V i 400 V producent określa łączne dopuszczalne obciążenie dla każdego z nich i tego parametru trzeba przestrzegać. Należy też pamiętać, że korzystanie z agregatu trójfazowego i jednoczesne przyłączanie do niego urządzeń 1-fazowych i 3-fazowych to nie najlepszy pomysł: generalnie nie powinno się ich łączyć. Dobierając agregat trzeba też mieć na uwadze rodzaj urządzeń które będą do niego przyłączane. Jeśli wśród nich znajduje się wrażliwa elektronika (komputery, serwery, dyski zewnętrze, routery itd.), wówczas należy skierować uwagę ku agregatom wyposażonym w systemy elektronicznego stabilizowania napięcia (AVR). Warto też zainwestować w agregat z elektronicznym rozrusznikiem dla samej wygody korzystania z niego. Taka decyzja oszczędzi inwestorowi każdorazowego szarpania linki rozruchowej, gdyż uruchomienie urządzenia sprowadzać się będzie do naciśnięcia odpowiedniego przycisku. Bardzo ważną kwestią dla niezawodności i żywotności maszyny oraz dla jakości generowanego prądu, jest pochodzenie i jakość napędu oraz prądnicy zainstalowanych w generatorze. Oba elementy powinny pochodzić od któregoś z renomowanych światowych wytwórców, których jest dosłownie kilku i których poprzez przeglądanie właściwych stron w sieci łatwo jest wyselekcjonować. Znając typowe okresy zaniku napięcia w sieci możemy łatwo określić na ile godzin przeciętnie będziemy za każdym razem „zatrudniać” nasz agregat. Tą wiedzę zaś powinniśmy przełożyć na odpowiednio dobraną pojemność zbiornika na paliwo w agregacie.

agregaty pradotworcze2

Podsumowanie – zasady dbania o agregaty prądotwórcze

To absolutna oczywistość na granicy banału, jednak trzeba o tym wspomnieć: każdy agregat powinien być systematycznie konserwowany i przeglądany. Chodzi tu nie tylko o jego ogólny stan, lecz również dokładną kontrolę i wymianę filtrów powietrza, które z czasem się zapychają i wymagają regularnej wymiany. Podobnie z wymianą oleju, który powinien być zawsze czysty i niezużyty. To bardzo podobne do dbania o silnik samochodowy, w którym zużyty olej traci swoje właściwości smarne i może doprowadzić do blokady ruchomych podzespołów i ostatecznie uszkodzenia silnika wskutek ciepła wytwarzanego przez tarcie. Tu również zachodzi to samo zjawisko zużywania się oleju i dlatego należy go regularnie wymieniać – najlepiej gdy jest ciepły i łatwo uchodzi przez otwór wlewowy. Poziom oleju też jest istotną kwestią, którą należy kontrolować, chyba że sprzęt wyposażony jest przez producenta w czujnik poziomu oleju, który w odpowiednim momencie zasygnalizuje konieczność dokonania dolewki. Filtr paliwa to element często ignorowany, a przecież jakże ważny, zwłaszcza gdy użytkownik agregatu ma skłonność do pozostawiania paliwa w zbiorniku na czas długich przestojów sprzętu. Znów trzeba się tu odwołać do analogii z motoryzacją: paliwo pozostawione w baku na dłuższy czas nie tylko zaczyna tracić swoje właściwości, ale przede wszystkim wykazuje skłonność do wytrącania osadu, który nie dość że zapycha filtr paliwa, to – co gorsza - trafia do gaźnika zatykając jego dysze. W efekcie agregat ląduje w serwisie, który w przypadku tych urządzeń nie należy do najtańszych. Korzystając z agregatów prądu należy też pamiętać by regularnie sprawdzać stan urządzeń do nich przyłączanych – jeśli są nie w pełni sprawne, nie powinny być w ogóle brane pod uwagę. Ponadto warto mieć na uwadze podłoże na którym stoi sam agregat – nie powinno być pochyłe ani niestabilne. W każdej instrukcji obsługi agregatu prądu pochodzącego od dowolnego wytwórcy znajduje się jeszcze więcej wskazówek dotyczących obsługi i konserwacji danego modelu i egzemplarza. W interesie nabywców i użytkowników agregatów leży dokładne zapoznanie się z nimi i przestrzeganie ich. Taka praktyka to większe bezpieczeństwo i wyższa niezawodność generatora prądu.

Łukasz Lewczuk

Na podstawie materiałów publikowanychm.in. przez:

Fast Group, Ramirent S.A.,F.P.H. Akmel Mielec, Comex S.A.,Aries Power Equipment Sp. z o.o.,Fogo Sp. z o.o., Sumera Motor Sp. z o.o. Sp.k.,Elmeco S.C. oraz Agregaty PEX-POOL Plus.

Więcej na temat: