Wybór i podłączenie agregatu prądotwórczego tylko pozornie wydaje się być rzeczą prostą. Wiele osób kupiło agregat kierując się podaną mocą na jego obudowie i nagle ze zdziwieniem odkryło, że urządzenie wyłącza się przy połowie tej mocy – czy to zły produkt, a może agregat nie był odpowiednio dobrany do naszego zapotrzebowania?
Korzystając z urządzeń elektrycznych na co dzień, zwykle nie zauważamy, jak te przez krótką chwilę – zaraz po włączeniu – pobierają znacznie więcej niż przez całą resztę czasu. Przykładowo przeciętny silnik elektryczny, który się nie kręci albo ma bardzo małe obroty, pobiera znacznie więcej niż przy pełnych obrotach. W momencie włączenia silnik potrzebuje pewien czas aby osiągnąć maksymalne obroty, a przez ten czas pobiera znacznie więcej prądu – przy czym różnica może być gigantyczna.
Silniki elektryczne są znacznie bardziej powszechne niż mogłoby się wydawać. Znacząca większość z nas używa chociażby lodówkę i chyba nikt na co dzień nie zastanawia się: w jaki sposób ona działa? Sprawa jest bardzo prosta – zawiera ona w sobie kompresor (rodzaj pompy) napędzany silnikiem elektrycznym. Przy starej instalacji elektrycznej mającej znaczny spadek napięcia na przewodach (taka instalacja wymaga natychmiastowej modernizacji z przyczyn bezpieczeństwa, ale to temat na inny artykuł) można najlepiej zauważyć moment włączenia się kompresora jak światło na chwilę przygasa.
Jaka moc agregatu?
Wobec tego ile razy mocniejszy agregat kupić? Nie ma prostej odpowiedzi na to pytanie. Jak kogoś stać, to może wybudować nawet elektrownię atomową, ale wydaje mi się, że to nie będzie dobre rozwiązanie dla większości osób.
Przeciętny Kowalski myli moc (W) z napięciem (V), nie wspominając o natężeniu prądu. Na szczęście wiele osób słyszało o mocy czynnej, biernej, czy nawet pozornej. Tę ostatnią wyrażamy w VA (woltoampery) zamiast w W (waty). W urządzeniach prądotwórczych bardzo często można spotkać maksymalną moc podaną jako moc pozorna i wbrew pozorom to nie jest oszustwo – no chyba że producent nigdzie nie podał maksymalnej mocy czynnej.
Moc pozorna to najzwyklej w świecie wartość wynikająca z pomnożenia średniej wartości skutecznej natężenia prądu z średnią wartością napięcia skutecznego. Wiele urządzeń na etykiecie znamionowej (tabliczka, często w mało widocznym miejscu) podaje maksymalne natężenie prądu przy danym napięciu. I tutaj mamy kolejną niespodziankę, bo wartość skuteczna napięcia nie jest stała w czasie. Posiadając w miarę dokładny miernik (woltomierz) z funkcją True RMS (wartość skuteczna) możemy zobaczyć, że napięcie w gniazdku rzadko kiedy wynosi dokładnie 230V. Sam kiedyś trafiłem do miejscowości, w której napięcie fazowe na jakieś pół dnia spadło w okolice 190V, co spowodowało zadziałanie zabezpieczeń w urządzeniu, które dopiero co zamontowałem – ot taki pech.
Mówiąc o napięciu w sieci warto wspomnieć jak to wygląda w agregatach prądotwórczych. Takowe zwykle opierają się o silnik spalinowy oraz prądnicę, którą ów silnik napędza. Prądnica i dynamo to de facto dwie nazwy na to samo.
Ktoś kto jeździł rowerem wyposażonym w oświetlenie zasilane z dynamo, najpewniej wie, że im więcej żarówek, tym większy opór przy pedałowaniu. I w drugą stronę – im szybciej się pedałuje, tym jaśniej żarówki świecą, z racji wyższego napięcia. Tak samo jest w agregatach – przy większym obciążeniu, muszą one więcej „pedałować” – mówiąc bardziej naukowo, muszą podawać silnikowi większą ilość paliwa, co można zauważyć przez zmianę brzmienia i natężenia generowanego hałasu. W pewnym momencie silnik zgaśnie z powodu zbyt niskich obrotów, o ile wcześniej nie zadziała któreś z zabezpieczeń.
Wracając do mocy pozornej (VA) – to właśnie ona ma największy wpływ na obciążenie wału silnika wewnątrz agregatu. Dokładnie tak samo jest z urządzeniami tzw. UPS, które również są urządzeniami prądotwórczymi, jednak zamiast silnika, posiadają akumulator. Jedyna prosta rzecz jaką można się tu spodziewać, to fakt iż niemal niemożliwe jest aby urządzenie pobierało większą moc pozorną niż czynną.
Inny problemem jest to, że producenci urządzeń nie lubią się chwalić poziomem pobieranej mocy pozornej czy biernej, ale za to podają maksymalne natężenie prądu pozwalające łatwo obliczyć moc pozorną. Jednak można szybko zauważyć, iż to natężenie prądu jest niejako oderwane od rzeczywistości i to jest podana teoretyczna chwilowa wartość w najgorszym możliwym przypadku. Biorąc to pod uwagę, znów wychodzi, że musimy wybudować elektrownię atomową pod domem 😉
W takim razie najlepszym wyjściem jest zmierzyć posiadane urządzenia (samodzielnie lub zlecić to fachowcowi) lub z grubsza oszacować.
W przypadku silników i innych odbiorników, nie ma zbytnio sensu kupować agregatu o mocy takiej samej jak maksymalna moc chwilowa urządzenia. Pozostaje mieć nadzieję, że producenci agregatów, podają maksymalną moc krótkotrwałą ich produktu – obawiam się jednak, że nie każdy chwali się tym w specyfikacji swojego wspaniałego projektu i takowe produkty należałoby unikać.
Nim zaczniemy się zastanawiać jaką moc potrzebujemy, to wpierw trzeba pomyśleć o napięciu i ilości faz. Oczywiście agregat 12V będzie mógł być problematyczny do zasilenia urządzeń zasilanych z jednej fazy 230V. W przypadku trzech faz, nie należy popełniać tego samego błędu co wielu inwestorów przy przyłączu elektroenergetycznym, gdyż nie da się pobrać z jednej fazy tyle samo prądu co z trzech faz na raz. Jeszcze większy problem jest w przypadku agregatów trójfazowych bez przetwornicy, gdyż niesymetryczne obciążenie faz może spowodować znaczne różnice napięć na poszczególnych fazach i prowadzić uszkodzenia urządzeń.
Poniżej w tabeli, znajduje się orientacyjny mnożnik k, przez który należy pomnożyć moc planowanych odbiorników energii i na tej podstawie dobrać agregat.
| Rodzaj odbiornika energii | Szacunkowy k | Pesymistyczny k |
| Silniki, elektronarzędzia, lodówki | 1.2 – 1.5 | 2 |
| Silniki z falownikiem | 1.1 – 1.3 | 1.5 |
| Silniki trójfazowe asynchroniczne bez falownika | 2-3 | 4 |
| Urządzenia elektroniczne | 1.1 – 1.5 | 2.5 |
| UPS | 1.3-1.5 | 1.8 |
| Grzałki | 1.1 | 1.1 |
| Żarówki wolframowe i halogenowe | 1.2 | 1.3 |
| Oświetlenie LED i świetlówkowe | 1.5-2 | 3 |
Trzeba pamiętać, że urządzenia elektroniczne oraz silniki elektryczne inne niż komutatorowe często „nie lubią” zasilania niskiej jakości, tzn. o napięciu lub częstotliwości poza normą oraz o kształcie dalekim od sinusoidy. Mogą one wtedy pracować nieprawidłowo i bardzo szybko ulec uszkodzeniu, przegrzaniu się, a w konsekwencji doprowadzić nawet do pożaru. W takich przypadkach konieczne jest użycie agregatu ze stabilizacją napięcia i sinusoidalnym przebiegiem na wyjściu.
Podłączenie agregatu
W przypadku agregatów przenośnych, sprawa wydaje się być prosta – wystarczy podłączyć urządzenie do gniazdka w agregacie i go uruchomić.
Podłączenie agregatu stacjonarnego do instalacji z pozoru jest łatwe i przyjemne dla osób niewtajemniczonych. W praktyce spowodowało to niezliczoną ilość śmiertelnych wypadków porażeń prądem i nie mam tu na myśli porażenia z instalacji, ale z sieci – co zapewne przyczyniło się do powstania dość wymagających przepisów w tym zakresie.
Jakim cudem pracujący agregat może spowodować porażenie prądem poza nieruchomością w jakiej się on znajduje? Znacząca większość instalacji elektrycznych jest podłączona do sieci. Podłączając agregat do instalacji podłączonej równocześnie do sieci, powodujemy że prąd „ucieka” do tejże sieci. W najlepszym razie agregat zostanie przeciążony i się wyłączy, lub zadziałają zabezpieczenia (bezpieczniki) tzw. przedlicznikowe – ale to tylko jeśli natężenie prądu będzie wystarczająco duże i wystarczająco długo. Przez ten czas większość liczników, energię oddaną do sieci policzy jako energię pobraną z sieci.
Co w najgorszym przypadku? W najgorszym przypadku nasz agregat zasili transformator znajdujący się na ulicy, który normalnie zmienia napięcie z około 15 kV (15 000 V) na 230/400V. Ten transformator działa tak samo w obie strony, wobec czego bez problemu z 230 V powstanie 15 kV zasilające sieć średniego napięcia…
Jaki to problem? Przytoczę jedną zasłyszaną opowieść. Podczas awarii na linii średniego napięcia i w czasie jej naprawy elektrycy stosowali przepisowo wyłączenie napięcia, uziemienie, rękawice, drążki izolacyjne i wiele innych zabezpieczeń na wypadek głupoty jakiegoś Kowalskiego podłączającego agregat do serwisowanej sieci. Pod koniec prac okazało się, że elektryk zapomniał jednej rzeczy i na szybko wszedł na słup aby to poprawić (nie pamiętam w tym momencie co dokładnie). W tej krótkiej chwili pechowo jakiś Kowalski postanowił sobie włączyć amatorsko podłączony agregat. Elektryka zabił prąd, a Kowalskim zajął się prokurator.
W jaki sposób bezpiecznie podłączyć agregat, nie narażając się na nieprzyjemności od polskiej prokuratury? Najprościej i najtaniej wykorzystać fabryczny przełącznik sieć-agregat. Takie przełączniki posiadają trzy pozycje tzn. sieć – 0 – agregat. Duża odległość między stykami oraz solidna konstrukcja praktycznie uniemożliwiają „ucieczkę” energii do sieci.
Bardziej wypasiony sposób to zastosowanie układu samoczynnego załączenia rezerwy, w skrócie SZR lub ATS (Automatic Transfer Switch). Urządzenia te automatycznie włączają agregat i przełączają źródło zasilania instalacji za pomocą styczników. SZR posiadają równoczesne zabezpieczenia elektryczne i mechaniczne przed ewentualnym połączeniem agregatu z siecią.
Mimo istnienia ww. przełączników i urządzeń SZR, zdarzały się nieprawidłowe podłączenia czy nawet stosowanie wadliwych i nieatestowanych urządzeń. Z tego powodu istnieje wymóg złożenia projektu u dystrybutora energii elektrycznej i uzyskania zgody na użytkowanie ww. urządzeń.
Urządzenia, które muszą pracować bezprzerwowo i nie mogą mieć przerwy w zasilaniu wynikającej z czasu uruchomienia agregatu, należy „dobezpieczyć” za pomocą urządzeń UPS, które automatycznie wytwarzają prąd jedno- lub trójfazowy z akumulatora, praktycznie bez przerywania ciągłości zasilania.
