ژنراتور برق چیست؟ + طرز کار ژنراتور
مقدمه
ژنراتور برق چیست؟ از آن برای چه کاری استفاده می‌شود؟ چگونه کار میکند؟ آیا انواع مختلفی دارد؟ اگر بله، آنها چه هستند؟ اجزای مختلف یک ژنراتور چیست و چه کاری انجام می‌دهد؟ اینها سوالاتی هستند که قبل از خرید ژنراتور باید به آنها پاسخ دهیم؟ اگر قصد خرید ژنراتور برق دارید، خبرهای خوبی برای شما داریم، زیرا قصد داریم در این مقاله به همه این سوالات به صورت جامع و کافی پاسخ دهیم.
ژنراتورها ابزارهای مفیدی هستند که برق را در هنگام قطع برق تامین می‌کنند در واقع نیروی الکتریسیته و برق تولید میکند و به کارهای روزمره و عملیات تجاری اجازه می‌دهند بدون وقفه ادامه پیدا کنند. آنها در طرح‌‌های مختلف الکتریکی و فیزیکی برای کاربردهای مختلف عرضه می‌شوند. این دستگاه‌ها را می‌توان از تامین کنندگان شرکت‌های مختلف و همچنین تولید کنندگان و توزیع کنندگان متعدد تهیه کرد. برای اینکه بدانید ژنراتور چیست، باید بدانید که چه کار میکند، کجا استفاده می‌شود، اصول کار آن چیست، چند نوع دارد و از چه اجزایی تشکیل شده است.
ژنراتور برق چیست؟
ژنراتورها وسایل مفیدی هستند که برق را در هنگام قطع برق تامین می‌کنند و از قطع شدن امور و فعالیت‌های شبانه روزی و یا اختلال در عملیات در شرایط و مکان های مختلف جلوگیری می‌کنند. تنها کاری که یک ژنراتور انجام می‌دهد این است که انرژی مکانیکی ارائه شده از یک منبع خارجی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند تا انرژی کافی برای سایر وسایل تامین کند. این فرایند بر اساس قانون فارادی القای الکترومغناطیسی کار میکند.
این قانون می‌گوید که هر جا یک رسانا در میان یک میدان مغناطیسی متغیر قرار گیرد، شار الکترومغناطیسی القا می‌شود. تنظیمات الکتریکی و فیزیکی متفاوتی برای ژنراتورها وجود دارد. این تنوع در تنظیمات برای استفاده در برنامه‌های مختلف است. در بخش‌های بعدی، نحوه عملکرد یک ژنراتور، انواع مختلفی از آن و قطعات ژنراتور را توضیح خواهیم داد. برای آشنایی بیشتر با دنیای این وسیله شگفت انگیز با ما همراه باشید.
اساس کار و فرکانس ژنراتور
اول از همه به خاطر داشته باشید که ژنراتور وسیله ای نیست که برق تولید کند. یک ژنراتور از انرژی مکانیکی ارائه شده استفاده می کند و جریان بارهای الکتریکی را در داخل کلاف سیم‌پیچ خود به وجود می‌آورد. این جریان بارهای الکتریکی باعث می‌شود که جریان الکتریکی خروجی برای اهداف مختلف استفاده شود.
برای درک آنچه که یک ژنراتور تولید میکند، بهتر است یک پمپ آب را در نظر بگیرید. پمپ آب، جریان آب را ایجاد میکند اما آب در جریان را ایجاد نمی‌کند. به عبارت ساده، ژنراتورها با گرفتن نیروی حرکت، انرژی الکتریکی تولید می‌کنند و با فشرده سازی الکترون‌های منابع خارجی از طریق یک مدار الکتریکی، آن را به الکتریسیته تبدیل میکند. ژنراتورها مانند موتورهای الکتریکی هستند اما به صورت معکوس کار می کنند. اکنون که می‌دانید یک ژنراتور چه کاری انجام می‌دهد و چگونه کار میکند، به پاسخ سوال ‘ژنراتور چیست’ نزدیک‌تر شده‌ایم. برای تکمیل تعریف ژنراتور، بیایید ببینیم که چند نوع دارد و چقدر با یکدیگر متفاوت هستند. در بخش بعدی قصد داریم در مورد انواع ژنراتور صحبت کنیم.
ژنراتور چگونه کار می کند؟
ژنراتور برق وسیله ای است که انرژی مکانیکی به دست آمده از منبع بیرونی را به انرژی الکتریکی به عنوان خروجی تبدیل می کند. باید بدانیم که ژنراتور انرژی الکتریکی تولید نمی کند. در عوض، با استفاده از انرژی مکانیکی عرضه شده و با ایجاد حرکت و تولید بار الکتریکی در سیم پیچ ها در مدار الکتریکی، برق را به عنوان خروجی سیستم تولید می کند. این جریان، شارژ الکتریکی جریان الکتریکی عرضه شده توسط ژنراتور است.
برق تولید شده توسط ژنراتور ها یا برق خروجی ژنراتور ها می تواند به صورت سه فاز و تک فاز باشد. برق تکفاز در مصارف کوچک به عنوان مثال خانگی مورد استفاده قرار می گیرد و نوع سه فاز که با نام ژنراتور سه فاز نیز شناخته می شود در مصارف کوچک، نیمه صنعتی، صنعتی و نیروگاهی مورد استفاده قرار می گیرد.
ژنراتورها در دو نوع زغالی و اکسایتری تولید می شوند که امروز بیشتر مشتریان تمایل به استفاده از ژنراتورهای اکسایتری یا همان غیر زغالی را دارند که آن هم به این دلیل است که در ژنراتورهای زغالی به دلیل تعویض دائم زغال مشتریان اقبال کمتری به آن دارند، در صورتی که در ژنراتور های اکسایتری یا براشلس زغال وجود ندارد و به واسطه القای ولتاژ تحریک می شوند 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.
ژنراتورها در واقع در سه نوع دی سی، سنکرون و آسنکرون موجود می باشند که در ژنراتور های سنکرون سرعت میدان مغناطیسی بوجود آمده با سرعت روتور برابر است حتی در زیر بار که بیشتر برای تولید ژنراتور های سه فاز مورد استفاده قرار می گیرد در صورتی که در ژنراتور های آسنکرون سرعت میدان مغناطیسی بوجود آمده با سرعت گردش رتور برابر نیست در ساخت الکتروموتور ها این چنین است.
ژنراتور های برق از دو قسمت تشکیل شده اند، قسمت متحرک را روتور و قسمت ساکن آن را استاتور می گویند. روتورها نیز از نظر ساختمان دو دسته اند، ماشین های قطب صاف و ماشین های قطب برجسته.
این دستگاه ها به طور قراردادی بر اساس توان برق بر حسب کیلووات آمپر (KVA یا کاوا) یا کیلووات (KW) تقسیم بندی می شوند. در واقع هم موتور باید توان تولید این نیرو را (که بر حسب اسب بخار نیز عنوان می شود) داشته باشد و هم ژنراتور باید بتواند با نیروی محرک هایی که موتور تولید می کند این خروجی را بدهد.
اجزای اصلی ژنراتور
اجزای اصلی ژنراتور الکتریکی به صورت زیر تقسیم بندی می شود:
(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.
الف- 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.
ب- موتورهایی با والو بالاسری (OHV) در برابر موتورهای غیر OHV- موتورهای OHV از موتورهای دیگر متفاوت هستند در والو ورودی و خروجی موتور که در سر سیلندر موتور قراگرفته است در مقابل بلوک موتوری که سوار شده است. موتورهای OHV چندین مزیت نسبت به موتورهای دیگر دارد مانند:
- طراحی جمع و جور
- مکانیسم کار ساده تر
- دوام پذیری
- راحتی کار در عملیات
- انتشار دود کم
به هر حال، موتورهای OHV گران تر نسبت به موتورهای دیگر است.
ج- قالب آهن در سیلندر موتور (CIS)- CIS آستری در موتور سیلندر است. آن ساییدگی و پارگی را کاهش می دهد و دوام موتور را تضمین می کند. اکثر موتورهای OHV با CIS تجهیز شده اند اما لازم است تا برای این ویژگی در موتور ژنراتور بررسی شود. CIS خصوصیت گرانی نیست اما نقشی مهم در دوام پذیری موتور بازی می کند به ویژه اگر نیاز باشد تا ژنراتور را اغلب برای مدت زمان طولانی استفاده کنید.
(۲) دستگاه تولید برق متناوب (آلترناتور)
آلترناتور همچنین به نام genhead نیز شناخته شده است که 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:
- i) توسط القا: بعنوان آلترناتورهای بدون جاروبک شناخته می شوند و معمولا در ژنراتورهای بزرگ استفاده می شوند.
- ii) توسط مغناطیس پایا: در واحدهای کوچک آلترناتور معمول است.
iii) با استفاده از محرک: محرکی با منبع کوچکی از جریان مستقیم (DC) است که به روتور از طریق مونتاژ حلقه های لغزش و برس است.
روتور میدان مغناطیس متحرکی را در اطراف استاتور تولید می کند که تفاوت ولتاژ را بین سیم پیچ های استاتور القا می کند. این خروجی جریان متناوبی (AC) را از ژنراتور تولید می کند.
عواملی که در پی می آید نیاز است تا در ذهن داشته باشید در حالی که آلترناتور ژنراتور را ارزیابی می کنید:
- i) 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.
- ii) بلبیرینگ در مقابل نیدل بیرینگ : بلبیرینگ ها ترجیج داده می شوند و با دوام ترند.
iii) 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:
- i) ارتباط لوله از مخزن سوخت به موتور – عرضه مستقیم سوخت از تانک به موتور و برگشت مستقیم از موتور به تانک
- ii) ارتباط سرریز از تانک سوخت به لوله زهکش – نیاز است تا هر سرریزی در طول پرکردن تانک باعث نشت مایع روی مجموعه ژنراتور نشود.
iii) پمپ سوخت:سوخت را از تانک ذخیره اصلی به تانک روز منتقل می کند. پمپ سوخت نوعا بطور الکتریکی کار می کند.
- iv) 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.
- v) انژکتور سوخت: سوخت مایع را اتمیزه کرده و در میزان مورد نیاز سوخت در اتاقک احتراق موتور اسپری می شود.
(۴) تنظیم کننده ولتاژ
(۵) سیستم سردسازی و اگزوز
(۶) سیتم روغنکاری
(۷) شارژر باطری
(۸) پنل کنترل
(۹) چارچوب اصلی