Как сделать автозапуск генератора при отключении электричества

Как сделать автозапуск генератора при отключении электричества

Автор: Gwinbleidd, gwinbleidd91@mail.ru
Опубликовано 01.04.2015
Создано при помощи КотоРед.

В данной статье предлагается к повторению устройство, которое осуществляет автоматический запуск двигателя бензогенератора при пропадании подачи электроэнергии потребителям. Устройство собрано на базе микроконтроллера ATtiny2313A.

В связи с большой стоимость комерческих решений было решено собрать самодельное устройство, которое давольно таки хорошо себя зарекомендовало.

Схема показана на рисунке:

Алгоритм работы устройства автозапуска генератора:

После подачи питания +12 вольт в устройство автозапуска (УА) , УА начинает контролировать городскую сеть 220 вольт. При отсутствии напряжения в городской сети примерно через 10 секунд, УА начинает процедуру:

1. УА отключает городскую сеть (т.е пускатель городской сети разъединяется ) и подаёт звуковой сигнал
2. УА вытягивает «подсос» с помощью привода сервомотора
3. УА включает зажигание
4. УА включает стартер двигателя
5. УА выключает стартер двигателя

Далее УА ждет 10 секунд пока двигатель наберет обороты, затем и подключает напряжение вырабатываемое генератором. После этого УА продолжает контролировать напряжение во внешней городской сети. При появлении напряжения 220 вольт во внешней городской сети , УА через 20 секунд глушит двигатель генератора и переключает внутреннюю сеть дома на напряжение городской сети.

Если двигатель не запустился с первого раза, УА производит запуск двигателя еще 4 раза. Если и в этом случае двигатель не запустился, УА прекращает контролировать городскую сеть и производит индикацию «Ошибка» и подаёт звуковой сигнал.

Устройство автозапуска имеет возможность установки режима работы «зима /лето» (в режиме «зима» производится прогрев двигателя – 3 минуты). Устройство автозапуска имеет возможность установки режима работы «двойное время работы стартера». В режиме «двойное время работы стартера» время работы стартера увеличивается в два раза). Также УА имеет функцию охлаждение двигателя перед остановкой.

Что такое генератор с автозапуском и как он работает?

Применение бензиновых электростанций и дизельных генераторов в качестве резервного электроснабжения сегодня стало нормой. Для запуска обычного дизельного или бензинового генератора требуется участие оператора. В ряде случаев, в частности при наличии непрерывно работающих потребителей, автоматическое включение крайне необходимо. Генераторы с автозапуском самостоятельно коммутируют подачу электроэнергии в обслуживаемую электрическую сеть и запускаются без стороннего вмешательства.

Наличие блока автозапуска обеспечивает резервным питанием подключённых устройств в то время, когда вы находитесь на работе или отсутствуете по другой причине. Электростанции, оборудованные встроенным автозапуском – оптимальное решение для обустройства автономного электроснабжения при частых отключениях электроэнергии.

Устройство и принцип работы

Задача резервных источников питания – обеспечить электроэнергией подключенные нагрузки в период, когда обесточена внешняя сеть. Для этого необходимо отключить вводный автомат, запустить резервную электростанцию, дождаться пока двигатель выйдет на оптимальный режим работы, и подключить подачу электрического тока от автономного генератора.

При возобновлении подачи электроэнергии потребуется выполнить все действия в обратном порядке: отключить нагрузки от станции, переключиться на внешнюю электросеть и остановить двигатель.

Алгоритм не сложный, но требует времени для его реализации в ручном режиме. Гораздо быстрее, а главное без участия человека, выполняют эту задачу в автоматическом режиме генераторы, у которых есть функция автозапуска.

Системами автоматического запуска могут быть оборудованы конструкции дизельных электростанций, бензиновых и газовых генераторов. Блоком автоматики оборудуются те агрегаты, включая модели инверторных генераторов, у которых есть электрический стартер, используемый при запуске двигателя.

В основе устройства автозапуска лежат программируемые микропроцессоры, которые управляют всей автоматикой. Встроенный блок автоматического запуска выполняет также функции ввода резерва, то есть, по сути, является устройством АВР. В его конструкции есть реле для переключения ввода от коммерческой электросети на питание от резервной станции и наоборот. Сигналы, используемые для управления, поступают от контроллёра, отслеживающего наличие напряжения в основной сети.

Электронные элементы, реле (или контакторы в более совершенных устройствах) вместе с блоком управления заключены в компактный пластиковый корпус и вмонтированы в конструкцию агрегата. В некоторых моделях дизельных электрогенераторов и станций другого типа блок АВР может располагаться отдельным узлом на раме агрегата или в специальном щитке на некотором расстоянии от него. На рисунках 1 – 3 показаны фото генераторов с автозапуском в различном исполнении.

Рисунок 1. Дизельный генератор с автозапуском закрытого типа

Панель управления спрятана за дверцей. Сквозь окошко видно дисплей блока АВР.

Рис. 2. Промышленный генератор открытого типа со щитком АВР

На картинке изображён промышленный генератор открытого типа для трехфазных потребителей. Автоматика запуска размещена в щите АВР, который расположен на раме электростанции.

Рис. 3. Генератор с автозапуском. Установка вне помещения

В данном примере щит АВР находится в помещении, а станция помещена в специальный контейнер и установлена вне здания.

Принцип работы.

Независимо от варианта исполнения, принцип работы автоматики одинаков для всех генераторов. Небольшое отличие характерно для бензиновых электростанций: для запуска карбюраторного двигателя необходим механизм управления дроссельной заслонкой, открывающей её на старте. После набора оборотов Положение заслонки регулируется мощностью потребителей.

Алгоритм автозапуска:

1. При обнаружении контролёром отсутствия сетевого напряжения через 5 – 10 секунд подаётся команда на переключение ввода. Срабатывает реле, которое отключает нагрузки от основной электросети.
2. Поступает сигнал на запуск стартера. В бензиновых генераторах сначала включается зажигание и открывается дроссельная заслонка.
3. После прогрева двигателя и выхода его в номинальный режим работы поступает команда на подключение обслуживаемой сети к генератору.

Описанный выше алгоритм объясняет работу усовершенствованного автозапуска, с дополнительным блоком АВР, в котором присутствует реле времени и контакторы. В действительности, встроенные блоки автоматического ввода работают проще: при отсутствии тока в основной сети перекидное реле почти одномоментно разъединяет контакты от ввода и подключает нагрузку к генератору. В то же время происходит запуск двигателя. Ток от резервной установки поступает без задержки, в результате чего напряжение на выходе не сразу достигает номинальных значений. На однофазные нагрузки поступает 160 – 180 В. напряжении достигает положенных 220 В спустя некоторое время, необходимое для прогрева двигателя.

Для малочувствительных электроприборов такие перепады в напряжении не критичны. Однако если у вас будет работать чувствительная аппаратура, то могут произойти сбои. Для таких случаев лучше оборудовать свою сеть дополнительным блоком АВР или подключить чувствительные устройства через ИБП.

В настройках автоматики предусмотрены повторные запуски двигателя, если он не завёлся с первой попытки. Между запусками выдерживаются интервалы в 15 секунд для восстановления заряда аккумулятора. Таких попыток может быть до 5. Если после пятой попытки станция не запустилась, то продолжать крутить стартер не имеет смысла, так как заряд батареи иссякает с каждым пуском, а причина отказа может быть самой банальной – израсходовано топливо или залита свеча в бензиновом двигателе.

Выключение станции:

1. При обнаружении тока в основной сети срабатывает реле, отключающее генератор. Перемыкаются контакты на подачу напряжения от линии электроснабжения.
2. Поступает команда на отключение двигателя.
3. Электроснабжение осуществляется в штатном режиме.

Заметим, что остановка ДВС под нагрузкой не лучшим образом сказывается на состоянии двигателя. Поэтому применение дополнительных блоков АВР с задержкой времени продлевает срок службы поршневой группы. Несколько секунд работы на холостом ходу обеспечивают охлаждение двигателя для безопасного отключения.

Схема автозапуска генератора

Электростанции со встроенным блоком автоматического запуска имеют разъём для подключения к блоку АВР. Поэтому их установка не вызывает затруднений. Генераторы, для которых используется внешний блок автозапуска, например БАЗГ-1 следует подключать согласно схеме, приведённой на рисунке 4.

Рис. 4. Схема подключения

Данная схема используется для карбюраторных двигателей. В генераторах, работающих на дизельном топливе, не используется реле зажигания и управление приводом заслонки. Остальные элементы подключаются согласно схеме.

Порядок коммутации хорошо иллюстрирует схема на рис. 5.

Рис. 5. Порядок коммутации

Преимущества и недостатки

Генераторы с автозапуском обеспечивают подачу резервного питания во время отключений основной энергосети. Главное преимущество этих устройств состоит в том, что запуск и остановка электростанций происходит без участия человека. К прочим преимуществам можно отнести:

• высокую надёжность автоматики;
• защиту от КЗ во время работы станции;
• минимальное обслуживание.

Надёжность системы аварийного питания обеспечивается проверкой блоком АВР условий, соблюдение которых разрешает запуск генератора. К ним относятся:

• отсутствие короткого замыкания в обслуживаемой линии;
• факт срабатывание вводного выключателя;
• наличие или отсутствие напряжения в защищаемой зоне.

При несоблюдении одного из перечисленных условий, команда на запуск двигателя не поступит.

Говоря о недостатках, можно отметить, что генераторы с системами автозапуска требуют к себе повышенного контроля над состоянием аккумуляторной батареи и своевременной дозаправкой топлива. Если генератор долго бездействует, необходимо тестировать его запуск.

Что надо знать при выборе?

При покупке генератора обращайте внимание на то, какую нагрузку вы будете подключать. Всегда учитывайте тот факт, что электромоторы при запуске потребляют на 40 – 60% больше энергии, нежели в штатном режиме работы. Выбирайте мощность резервных установок с запасом.

Учтите, что летнее дизтопливо на морозе превращается в гелеобразную субстанцию. Поэтому, если планируете эксплуатировать станцию на открытом пространстве – отдавайте предпочтение бензиновому генератору. В случае выбора дизельной электростанции, вовремя меняйте летнее топливо на зимние его виды.

Обращайте внимание на ёмкость аккумуляторов. Если в вашем регионе отключения электроэнергии случаются часто на короткие промежутки времени, батарея может не успевать зарядиться. Может потребоваться дополнительное автономное зарядное устройство.

На открытом пространстве используйте только станции закрытого типа. При расположении в помещениях отдавайте предпочтение моделям с открытыми узлами. Это обеспечит лучшую вентиляцию и охлаждение генератора.

Автоматический запуск генератора при отключении электроэнергии

При регулярных или частых отключениях электроэнергии, а также при нестабильной работе сети электропитания, приходится прибегнуть к альтернативным источникам электропитания. Самым распространненым и популярным на сегодняшний день остается генератор, процесс подключения которого иногда вызывает трудности у пользователя.

Подключение генератора не представляет большой сложности. Но для оптимизации расхода топлива и стабильности системы электроснабжения используется генератор с автоматическим запуском. При отключении электроэнергии устройство в автоматическом режиме запускается, тем самым обеспечивая бесперебойное электроснабжение.

Классификация по типам

В первую очередь необходимо знать, какой объект будет питаться от альтернативного источника, в таком случаи выделяют два типа устройств:

А также данное устройство можно разделить на типы потребляемого топлива для работы:

Существуют также твердотопливные типы устройств, но они менее распространены. Если рассматривать выше приведенные, у каждого существуют свои достоинства и недостатки.

Дизельный резервный источник питания, как правило, дороже своих аналогов, работающих на других типах топлива, не очень хорошо себя проявляет в морозную погоду, что вынуждает устанавливать его в отдельные закрытые помещения, к тому же двигатель его работает более шумно. Плюсом этого устройства является, его более долгий срок службы, двигатель меньше подвержен износу, а также у устройств этого типа довольно экономичный расход топлива.

Газовый электрогенератор, является самым экономичным, если смотреть на уровень потребления топлива в сравнении со своими конкурентами, менее шумный и имеет длительный ресурс работы при верной эксплуатации. Главным недостатком, является опасность работы с газом и более сложная заправка топливом.

Бензогенератор, самый распространенный и простой в эксплуатации, представлен самым большим количеством моделей на рынке, в самых разных ценовых категориях, что и является его главным преимуществом. Минусы такого устройства: большой расход топлива, маленький ресурс работы, но при этом именно его чаще всего приобретают для бытовых целей и подготавливают под автоматическое включение генератора при отключении электричества.

Быстрое подключение

Запустить генератор бензиновый при отключении света не должно вызывать больших сложностей, существует простой способ с обычным подключением в розетку. Желательно, чтобы розетка была установлена на счетчике после основного вводного автомата с отдельным трехклавишным переключателем.

Для подачи энергии используется кабель с двумя вилками. Отключается основной автомат. Делается это для того, чтобы при восстановлении электроподачи от основной сети генератор не вышел из строя.

Надо проверить щупом, в норме ли уровень масла, убедится в наличии топлива, повернуть рычаг на воздушном фильтре и клапан на подачу бензина в положение on. Произвести запуск стартера и вернуть рычаг воздушного фильтра в обратное положение, включить питание на розетку с помощью трехклавишного переключателя.

Такой способ подходит при редких отключениях света. При частых перебоях собирается система, благодаря которой происходит автоматический запуск генератора при отключении электричества.

Система автозапуска

На данный момент появилось много устройств уже с установленной системой в корпусе генератора, дополнительных манипуляций, для того чтобы произошел автозапуск бензогенератора производить не приходится. Но необходимо учитывать, подобная электростанция стоит дороже. Выходом может стать собранная автоматика для генератора своими руками. Для этого необходимо иметь в наличии блок управления (блок автоматического запуска генератора).

Если рассмотреть принцип управления при правильной настройке системы, бензогенератор с автоматическим запуском при отключении электроэнергии, не потребует вмешательства человека. Для этого используется схема с подключением устройства автоматики. На прибор необходимо подключить питание в 12 вольт, от аккумулятора, само устройство устанавливается после счетчика, для этого необходимо будет установить два двух клавишных автомата, один для устройства автоматики, второй это сеть дома. Как правило, на панели АВР расположено 4 индикатора и кнопка для переключения режимов.

К устройству подключается кабель основного питания от городской сети, в нижней части устройства располагается разъем для соединения с генератором, он и будет запускать стартер при отключении питания в 220 вольт от основного источника. При коротких отключениях и потерях сети прибор автоматики срабатывать не будет, что предотвратит холостой запуск генератора. Если в устройстве не предусмотрено подключение от АВР, тогда потребуется аккумулятор для запуска стартера генератора с реле переключения режима работы, а также контролер дроссельной заслонки.

Автоматизируем запуск бензогенератора

Ну вот =) Поступила задача.

ТЗ: Существует бензогенератор на движке honda GX390, со стартером, но без платы автоматического запуска. Нужно сделать автозапуск с интеграцией в систему АВР. Без вложения больших средств.

Ну блин, сказано – сделано. Готовое решение = замена бензоагрегата, ага на. PLC контроллеры идут лесом, по причине их дороговизны и вообще их купить можно только в 2018 году (Кто работает по бюджету – поймут).

Коротким совещанием решаем изготовить нестандартное оборудование но с оговорками:

Во первых. Финансовых затрат – по минимуму.

Во вторых. Монтаж по возможности DIP, т.к. обслуживающий персоонал не особо привык в SMD.

В третьих. Изготавливаем два экземпляра, для возможности своевременной замены.

В четвертых. С кодом должен разобраться практически любой.

Ну и что? Естественно первое, что упало в голову – Arduino.

Ладно. Заказал пару Arduino pro mini, нашел пару коробок от контроллеров диспетчерских щитов, релюшки, обвязку, и step-down DC-DC стабов. Короче затрат на 300р.

Развел в Sprint Layout печатку.

Получилось сносно, вход синала запуска генератора ввел через оптопару, поставил watchdog таймер на NE555, подкинул термометр DS18B20 для того, чтоб не закрывать заслонку на горячем двигателе.

Три релюшки управляют питанием катушки зажигания, Соленоидом заслонки и якорем стартера.

Потом травил в Лазерный утюг. Местами пошловато, но сплав Розе решил эту проблему.

Сваял в макетку, собрав цепь из светодиодов и кнопочки, для имитации сигнала запуска генератора.

Алгоритм простой: При получении сигнала ЗГ отпрашиваем джамепры на предмет времени удержания стартера, потом даем питание на систему зажигания, Если двигатель холодный то притягиваем соленоид заслонки карбюратора(Если горячий то не нужно), Врубаем стартер, через N секунд стартер тушится, отпускается заслонка, зажигание сохраняем до пропадания сигнала ЗГ.

Ну вот такая штука вышла. Завтра отрисуем схему всей АВР, подберем щит и уже с новго года будем собирать все это во едино. За одно и соберем второй экземпляр.