ژنراتورها وسیله ای مفید هستند که نیروی الکتریسیته و برق تولید می کنند و از قطع فعالیت های روزانه یا اختلال در عملیات کاری پیشگیری می کنند. ژنراتورها در شکل های فیزیکی و الکتریکی برای کاربردهای مختلف در دسترس هستند. در بخش های بعدی، نگاهی به چگونگی عملکردها، اجزای اصلی ژنراتور و چگونگی اینکه ژنراتور به عنوان منبع ثانویه نیروی الکتریکی در کاربردهای مسکونی و صنعتی عمل می کنند خواهیم داشت
ژنراتور چگونه کار می کند؟
ژنراتور وسیله ای است که انرژی مکانیکی به دست آمده از منبع بیرونی را به انرژی الکتریکی بعنوان خروجی تبدیل می کند. این مهم است که درک کنیم که ژنراتور واقعا انرژی الکتریکی خلق نمی کند. در عوض، با استفاده از انرژی مکانیکی عرضه شده و با ایجاد حرکت و تولید بار الکتریکی در سیم سیم پیچ ها در مدار الکتریکی، برق را به عنوان خروجی سیستم تولید خواهد کرد. این جریان، شارژ الکتریکی جریان الکتریکی عرضه شده توسط ژنراتور است. مکانیسم ژنراتور را می توان با درک کار پمپ آب فهمید که باعث جریان آب می شود اما واقعا آبی ایجاد نمی کند و فقط آب جریان می یابد
کار ژنراتورهای مدرن امروز بر مبنای القای الکترومغناطیس کشف شده توسط مایکل فارادی در سال ۱۸۳۱ می باشد. فارادی کشف کرد که جریان بالای بار الکتریکی می تواند توسط حرکت رسانای الکتریکی مانند سیمی که شامل بار الکتریکی در میدان مغناطیسی است القا شود. این حرکت تفاوت ولتاژی را بین دو انتهای سیم یا رسانای الکتریکی ایجاد می کند که در عوض باعث می شود بار الکتریکی جریان بیابد و جریان الکتریکی تولید شود
اجزای اصلی ژنراتور
اجزای اصلی ژنراتور الکتریکی به صورت زیر تقسیم بندی می شود
(۱) موتور
(۲) دستگاه تولید برق متناوب (آلترناتور)
(۳) سیستم سوخت
(۴) تنظیم کننده ولتاژ
(۵) سیستم سردسازی و اگزوز
(۶) سیتم روغنکاری
(۷) شارژر باطری
(۸) پنل کنترل
(۹) چارچوب اصلی
(۱) موتور
موتور منبع ورودی انرژی مکانیکی به موتور ژنراتور است. اندازه موتور بطور مستقیم متناسب با حداکثر توان خروجی عرضه شده است. چندین فاکتور را نیاز است که در ذهن داشته باشید در حالی که دارید موتور ژنراتور را بررسی می کنید. سازنده موتور باید برای رسیدن به خصوصیات کارکرد کامل موتور و برنامه های نگهداری مشاوره بدهد
نوع سوخت مورد استفاده- موتور ژنراتورها با انواعی از سوخت ها مانند دیزل، گازوییل، پروپان (در فرم مایع شده یا گاز)، یا گاز طبیعی کار می کنند. موتورهای کوچکتر معمولا با گازوییل کار می کنند در حالی که موتورهای بزرگتر با دیزل، پروپان مایع، گاز پروپان یا گاز طبیعی کار می کنند. موتورهای اصلی همچنین می تواند دوگانه سوز باشند یعنی هم با دیزل هم با گاز کار کنند
(۲) دستگاه تولید برق متناوب (آلترناتور)
آلترناتور بخشی از ژنراتور است که خروجی الکتریکی از ورودی مکانیکی عرضه شده توسط موتور را تولید می کند. آن شامل مونتاژ قطعات ثابت و متحرک روکشی شده در جایش است. اجزا باهم کار می کنند و باعث حرکت نسبی بین میدان های مغناطیسی و الکتریکی می شوند که به نوبه خود الکتریسیته تولید می کنند
الف- استاتور: جز ثابت است که شامل مجموعه ای از زخم رساناهای الکتریکی در کویل ه روی یک هسته آهنی است
ب- روتور/ آرماتور- بخش متحرکی است که میدان الکتریکی چرخشی را به هر یک از سه طریقی که در پی می آید تولید می کند
توسط القا: بعنوان آلترناتورهای بدون جاروبک شناخته می شوند و معمولا در ژنراتورهای بزرگ استفاده می شوند
توسط مغناطیس پایا: در واحدهای کوچک آلترناتور معمول است
با استفاده از محرک : محرکی با منابع کوچکی از جریان مستقیم که به روتور از طریق مونتاژ حلقه های لغزش و برش است. روتور میدان مغناطیس متحرکی را در اطراف استاتور تولید می کند که تفاوت ولتاژ را بین سیم پیچ های استاتور القا می کند
عواملی که در پی می آید نیاز است تا در ذهن داشته باشید در حالی که آلترناتور ژنراتور را ارزیابی می کنید
مکان فلزی در مقابل پلاستیک : طراحی تمام فلزی دوام آلترناتور را تضمین می کند. مکان پلاستیکی با زمان تغییر شکل می یابد و باعث می شود تا اجزای متحرک آلترناتور بی حفاظ شوند. این سایش و پارگی را افزایش می دهد و مهمتر از آن برای کاربر خطرناک است
بلبیرینگ در مقابل نیدل بیرینگ : بلبیرینگ ها ترجیج داده می شوند و با دوام ترند
طراحی بدون جاروبک- آلترناتوری که از جاروب استفاده نمی کند نیاز به نگهداری کمتر و تولید نیروی پاک تر دارند
(۳) سیستم سوخت
سیستم سوخت در ژنراتورهای گازسوز
سیستم سوخت در دیزل زنراتور ها
تانک سوخت معمولا ظرفیت کافی برای حفظ کارکرد ۶ تا ۸ ساعت را بطور متوسط دارد. در مورد واحدهای کوچک موتور ژنراتور، تانک سوخت قسمتی از پایه ژنراتور است یا سوار بر روی چارچوب ژنراتور شده است. برای کاربردهای تجاری، ممکن است لازم باشد تا بطور مستقیم باشد و روی تانک سوخت خارجی نصب شده باشد
قسمت های معمول سیستم سوخت در پی می آید
ارتباط لوله از مخزن سوخت به موتور – عرضه مستقیم سوخت از تانک به موتور و برگشت مستقیم از موتور به تانک
ارتباط سرریز از تانک سوخت به لوله زهکش – نیاز است تا هر سرریزی در طول پرکردن تانک باعث نشت مایع روی مجموعه ژنراتور نشود
پمپ سوخت:سوخت را از تانک ذخیره اصلی به تانک روز منتقل می کند. پمپ سوخت نوعا بطور الکتریکی کار می کند
جداکننده آب و سوخت: آب و ماده خارجی را از سوخت مایع برای پشتیبانی از اجزای دیگر ژنراتور در مقابل خوردگی و آلودگی جدا می کند
انژکتور سوخت: سوخت مایع را اتمیزه کرده و در میزان مورد نیاز سوخت در اتاقک احتراق موتور اسپری می شود
(۴) تنظیم کننده ولتاژ
*این نام بر این دلالت دارد که این قسمت ولتاژ خروجی موتور ژنراتور را تنظیم می کند. این مکانیسم در زیر در مقابل هر جزیی که قسمتی در فرآیند دوره ای تنظیم ولتاژ را تنظیم می کند
DCبه جریان AC تنظیم کننده ولتاژ: تبدیل ولتاژ
تبدیل میکند.DCژنراتور است و به جریان ACتنظیم کننده ولتاژ را از بخش کوچکی از خروجی ولتاژ
*سیم پیچ محرک
*یکسوکننده های چرخشی
*روتور/ آرماتور
(۵) سیستم های خنک کننده و اگزوز
سیستم خنک کننده
استفاده متوالی از ژنراتور باعث می شود که اجزای مختلف آن گرم شوند. لازم است که سیستم خنک کننده و تهویه ای باشد تا با گرمای تولید شده در این فرآیند کنار بیاید
آب تازه یا خام گاهی اوقات به عنوان خنک کننده برای ژنراتورهاست اما این اکثرا محدود به موقعیت های خاصی مانند زنراتورهای کوچک کاربردهای شهری یا واحدهای بسیار بزرگ تا ۲۲۵۰ کیلووات و بالاتر می شود. هیدروژن گاهی اوقات به عنوان خنک کننده ای برای سیم پیچ استاتور واحدهای بزرگ ژنراتور استفاده می شوند چون بسیار کاراتر در جذب گرما نسبت به هر خنک کننده دیگر است. هیدروژن گرما را از بین می برد و آن را از طریق تبادل گر گرمایی در مدار خنک کنندگی ثانویه هستند که شامل آب دمیرالیزه بعنوان خنک کننده است. این که چرا ژنراتورهای بسیار بزرگ و کارخانجات نیروی کوچک اغلب برج های سردکننده بزرگی کنار خودر دارند. برای همه کاربردهای معمول دیگر، هم مسکونی و هم صنعتی، رادیاتور استاندارد و فنی روی ژنراتور وصل شده اند و به عنوان سیتم خنک کنندگی اولیه کار می کنند
لازم است که سطوح خنک کنندگی ژنراتور بر پایه روزانه بررسی شود. سیستم خنک کنندگی و پمپ آب تازه می توانند آب را با فشار آب بعد از هر ۶۰۰ ساعت ریخته می شود و تبادل گر گرمایی باید بعد از هر ۲۴۰۰ ساعت کار ژنراتور تمیز شود. ژنراتور باید در منطقه ای باز و تهویه دار انجام شود که تامین کافی با هوای تازه انجام شود. کد الکتریکی ملی
فضای حداقل سه فوتی را باید در تمام جوانب ژنراتور در اختیار قرار می دهد تا جریان آزاد هوای خنک کننده تضمین شود
سیستم اگزوز
گازهای اگزوز توسط ژنراتور از هر نوع موتور دیزلی یا گازوییلی خارج می شوند و شامل مواد شیمیایی به شدت سمی بودند که نیاز دارند بطور مناسبی مدیریت شوند. از اینرو، لازم است تا سیستم اگزوز مناسبی وصل شوند تا ترتیب گازهای اگزوز را بدهند. اینجا نمی توان تاکید کافی بر بقایای سمی مونوکسیدکربن داشت که یکی از متداول ترین علل برای مرگ در مناطق تحت تاثیر طوفان بعد از آن است که مردم تمایل دارند در مورد آن زمانی فکر می کنند که بسیار دیر شده است
لوله های اگزوز معمولا از چدن، آهن نرم یا فولاد هستند. لوله های اگزوز معمولا به موتور با استفاده از متصل کننده های منعطف برای حداقل کردن لرزش و جلوگیری از صدمه به سیستم خروجی ژنراتور استفاده می شوند. لوله اگزوز در خاتمه به فضای بیرون می رسند باید از طریق درها، پنجره ها و دیگر محل های باز خانه یا ساختمان خارج شوند. باید تضمین کنید که سیستم اگزوز ژنراتور مرتبط با تجهیزات دیگری نیست. باید همچنین باید افراد معتبر مشاوره کنید که تعیین کنند که آیا کار ژنراتورتان نیاز به تایید قدرت های محلی دارد تا تضمین کنند که مطابق با قوانین محلی برای اینکه در مقبل جریمه ها و دیگر خطاها پشتیبانی شوند
سیستم روغنکاری
چون ژنراتور دارای قطعات محرک در موتورش ااست که نیاز است تا روغنکاری برای تضمین عملیات دوام و نرم برای دوره زمانی طولانی است. موتور موتور ژنراتور توسط روغن ذخیره شده در پمپ است. باید سطح روغنکاری روغن هر ۸ ساعت کارکرد ژنراتور بررسی شود. باید همچنین برای هر نوع نشت روغنکاری و تغییر در روغنکاری در هر ۵۰۰ ساعت کارکرد ژنراتور است
شارژر باطری
شروع عملکرد ژنراتورباطری محور است. شارژر باطری باطری ژنراتور شارژ شده توسط عرضه نمودن آن با ولتاژ شناور دقیق است. اگر ولتاژ شناور خیلی پایین است باطری زیر شارژ حفظ خواهد شد. اگر ولتاژ شناور خیلی بالاست عمر باطری را کوتاه خواهد کرد. شارژر باطری معمولا از فولاد ضد زنگ برای جلوگیری از خوردگی ساخته شده است. آن ها همچنین کاملا اتوماتیک است و نیاز به هر تنظیمی ساخته شده ندارد یا هر تنظیماتی تغییر کرده باشد
کنترل پنل
این رابط کاربر با ژنراتور است و شامل خصوصیاتی برای پریز الکتریکی است. کارخانجات مختلف قسمت های متفاوتی در کنترل پنل گنجانده اند. بخش از این موارد در زیر آمده است
-روش و خاموش الکتریکی- کنترل استارت اتوماتیک به طور خودبخود ژناتور در طول قطع برق است که بر ژنراتور نظارت می کند در حالی که در حال کار است و بطور اتوماتیک خاموش می شود زمانی که بیشتر دیگر مورد نیاز نیست
– معیار موتور- معیارهای مختلف نشان می دهد که پارامترهای مهمی مانند فشار روغن، دمای خنک کننده، ولتاژ باطری، سرعت چرخش موتور و دوره عملکرد است. اندازه گیری و نظارت ثابت این پارامترها قادرند موتور ژنراتور را غیرقابل ساخته اند موقعی که هر از این سطوح آستانه مربوطه است
– معیار ژنراتور- کنترل پنل معیارهایی دارد که همچنین برای اندازه گیری جریان خروجی و ولتاژ و فراوانی عملکردی دارد
-کنترل های دیگر- انتخاب فاز سوییچ، سوییچ فرکانس و کنترل موتور سوییچ (حالت کتابچه راهنمای کاربر، حالت خودکار) در میان دیگران
(۹) چارچوب/شاسی موتور ژنراتور
دیزل ژنراتور ، قابل حمل یا ثابت می باشد ، در حالت کلی تمامی تجهیزات بالا بر روی سکو یا همان شاسی قرار می گیرد
انواع ژنراتور
انواع مختلفی از ژنراتورها وجود دارد، از جمله
ژنراتورهای بنزینی
ژنراتورهای قابل حمل
ژنراتورهای اینورتر
ژنراتورهای خانگی
ژنراتور دیزل
موتور ژنراتور دیزلی چگونه کار می کند؟
موتورهای ژنراتور دیزلی و اجزای آن، انرژی سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند تا برق مورد نیاز را تأمین کنند. موتورهای ژنراتور دیزلی به طور مداوم یا در حالت آماده به کار برای کاربران مختلف مانند خانه ها، مدارس، بیمارستان ها و مراکز صنعتی برق تولید می کنند
آنها می توانند آنقدر کوچک باشند که به راحتی حمل شوند یا به اندازه ای بزرگ باشند که در زیرزمین خانه ها یا واحدهای صنعتی جای بگیرند. اندازه موتور ژنراتور دیزلی از این جهت مهم است که مستقیماً با میزان انرژی الکتریکی تولید شده متناسب است. این بدان معنی است که اگر قدرت خروجی مورد نظر بیشتر باشد، اندازه موتور بزرگتر خواهد بود
اجزا اصلی ژنراتور دیزلی و نحوه کار آنها
دینام
دینام وظیفه تولید برق را برعهده دارد و از بسیاری از قطعات پیچیده تشکیل شده است، اما یکی از مهمترین اجزای آن روتور است که شامل یک شافت می شود. روتور، با انرژی مکانیکی تأمین شده توسط موتور و چندین آهن ربای دائمی که در اطراف آن نصب شده می چرخد و یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. این میدان مغناطیسی به طور مداوم در اطراف یکی دیگر از اجزای مهم دینام یعنی استاتور می چرخد.
درحقیقت دینام، مجموعه ای از هادی های الکتریکی مختلف است که محکم به دور یک هسته آهنی پیچیده شده است. اصل القای الکترومغناطیسی بیان می کند که اگر یک رسانای الکتریکی ثابت بماند و یک میدان مغناطیسی به دور آن بچرخد، جریان الکتریکی ایجاد می شود.
به طور خلاصه، دینام از انرژی مکانیکی تولید شده توسط موتور ژنراتور دیزلی برای هدایت روتور و ایجاد یک میدان مغناطیسی استفاده می کند. حرکت در اطراف استاتور جریان متناوب ایجاد می کند
مخزن سوخت
مهم ترین جز موتورهای ژنراتور دیزلی، مخزن سوخت است. سیستم سوخت به طور کلی از یک مخزن سوخت تشکیل شده است که لوله ای آن را به موتور متصل می کند. مخزن سوخت می تواند به به موتور ژنراتور دیزلی متصل باشد و یا به طور جداگانه، سوخت را برای آن تامین کند
تنظیم کننده ولتاژ
بخش دیگری از اجزای موتور های ژنراتور دیزلی، تنظیم کننده ولتاژ است. تنظیم کننده ولتاژ پیچیده ترین جز یک ژنراتور الکتریکی است. این قسمت دارای یک هدف اصلی است، که تنظیم ولتاژ خروجی است.در واقع، این قطعه، تضمین می کند که موتور ژنراتور دیزلی با ولتاژ ثابت مناسب تولید برق می کند
در غیاب تنظیم کننده ولتاژ، بسته به دور موتور، نوسانات شدیدی رخ می دهد. دستگاه های الکتریکی که ما در منزل یا محل کار از آنها استفاده می کنیم نمی توانند چنین منبع تغذیه ناپایداری را کنترل کنند. بنابراین، هدف از استفاده از این قطعه تولید یک جریان برق پایدار و یکنواخت است که آسیبی به دستگاه های الکتریکی وارد نکند
سیستم خنک کننده
یکی دیگر از اجزای موتور های ژنراتور دیزلی سیستم خنک کننده است. مسئولیت سیستم خنک کننده جلوگیری از گرم شدن بیش از حد ژنراتور است. مایع خنک کننده در ژنراتور آزاد می شود، که باعث خنثی کردن تمام انرژی گرمایی اضافی موتور و دینام می شود. سپس مایع خنک کننده تمام این گرما را از طریق مبدل حرارتی می گیرد و آن را خارج از ژنراتور تخلیه می کند
قطعات کنترل کننده موتور ژنراتور دیزلی
قطعات کنترل کننده موتور ژنراتور دیزلی شامل قطعات مختلفی از جمله دکمه شروع، یک سوئیچ فرکانس، یک نشانگر سوخت موتور، نشانگر درجه حرارت مایع خنک کننده و موارد دیگر می شود که کاربر را قادر می سازد، کارهای مختلفی انجام دهد یا داده های خاصی را بررسی و کنترل کند. برای کنترل و نظارت بر اجرای عملکرد موتور ژنراتور دیزلی معمولا از کنترل پنل استفاده می شود
قاب ژنراتور
هر موتور ژنراتور دیزلی باید به طریقی نگه داشته شود و این قاب اصلی مجموعه است که آن را نگه می دارد و در حقیقت، کل ژنراتور را در خود جای داده است. تمام اجزای مختلف موتور ژنراتور دیزلی در این قاب محافظ قرار می گیرند که برای جلوگیری از آسیب، ضد آب است
نتیجه گیری
شما با نحوه کارکرد موتورهای ژنراتور دیزلی و کلیه اجزای موتورهای ژنراتور دیزلی آشنا شدید. به طور خلاصه، موتور ژنراتور دیزلی انرژی مکانیکی دینام را تأمین می کند که در حضور میدان مغناطیسی و القای الکترومغناطیسی به یک جریان الکتریکی تبدیل می شود و برق واحدهای مسکونی، اداری یا صنعتی را تامین می کند
