ژنراتور قدرت چیست و چطور کار می کند؟
ديزل ژنراتور يكي از انواع ژنراتورهاي قدرت است كه اصولا ژنراتورهای تولید برق، نیروگاه‌های کوچکی هستند که به صاحبان این تاسیسات اجازه می‌دهند
برق مورد نیاز محل را به عنوان جایگزین یا مکمل برق تولیدی در شبکه، تولید کنند.
ژنراتورهای تولید برق و نیروگاه های حرارتی بزرگ بر اساس یک قاعده و اصل کار می‌کنند :
هردو برای تولید حرکت یا انرژی مکانیکی ، سوخت می‌سوزانند و آن را به انرژی برق تبدیل می‌کنند.
دستگاه‌های دیزل ژنراتور دو قطعه اصلی دارند:
1 – دیزل احتراقی
2 – آلترناتور یا ژنراتور تولید برق
دیزل ژنراتور دقیقا مانند موتور احتراقی داخلی خودرو برای کار کردن نیاز به سوخت دارد از جمله دیزل، گاز طبیعی، پروپان، بنزین و یا سوخت های زیستی ( بایو دیزل )
که سوخت متداول ژنراتورها محسوب می‌شوند. با احتراق سوخت، حرکت چرخشی میل لنگ آغاز می‌گردد که موجب به چرخش در آوردن ژنراتور و در نهایت تولید برق می‌شود.
هوا و سوخت باهم ترکیب شده و درون سیلندر شعله‌ور می‌شوند. احتراق بوجود آمده باعث انفجار کوچکی می‌شود که پیستون درون سیلندر را به صورت بالا و پایین به حرکت در می‌آورد.
پیستون به میل لنگ متصل است به این ترتیب وقتی پیستون حرکت می‌کند باعث چرخیدن میل لنگ می‌شود.
حرکت پشت سرهم چند پیستون، یکی پس از دیگری، حرکت چرخشی آرامی در میل لنگ ایجاد می‌کند.
این نوع حرکت در اتومبیل برای به حرکت درآوردن و جلو بردن خودرو استفاده می‌شود. اما در دستگاه‌های دیزل ژنراتور
این حرکت برای به چرخش درآوردن روتور ژنراتور و در نهایت تولید برق به کار می‌رود.
دستگاه‌های دیزل ژنراتور چگونه برق تولید می‌کنند؟
حرکت چرخشی که دیزل تولید کرده به سمت قطعه اصلی دوم یعنی آلترناتور (ژنراتور) می‌رود.
کار ژنراتور، تغییر شکل انرژی است، تبدیل انرژی جنبشی چرخشی به برق با استفاده از ویژگی‌های القای الکترومغناطیسی،
پدیده فیزیکی که میدان‌های مغناطیسی متغیر با آن جریان برق تولید می‌کنند. ژنراتور دارای دو بخش استاتور و روتور است.
استاتور محفظه‌ای از تعداد زیادی سیم پیچ مسی تشکیل شده است، و با چرخیدن روتور درون استاتور، میدان مغناطیسی‌اش می‌چرخد.
میدان مغناطیسی دوار باعث به جریان افتادن الکترون‌ها در استاتور می‌شود و درنتیجه جریان برق تولید می‌شود.
اجزای تشکیل دهنده دیزل ژنراتور تولید برق
ژنراتورهای برق علاوه بر ژنراتور و دینام ، برای درست کار کردن ، قطعات و اجزای دیگری هم دارند. سیستم سوخت تضمین می‌کند که دیزل ژنراتور از یک منبع سوخت ثابت تغذیه شود.
سیستم سوخت در ژنراتورهای کوچکتر می‌تواند به سادگی مخزن سوخت و فیلترهای سوخت باشد. ژنراتور همچنین به تامین برق با ولتاژ مناسب نیاز دارد،
بنابراین برای اطمینان از رسیدن به ولتاژ مناسب و حفظ آن ، از تنظیم‌کننده خودکار ولتاژ نیز استفاده می‌شود. اجزا و قطعات دستگاه دیزل ژنراتور در طول عملیات تولید برق گرم می‌شوند،
بنابراین برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد، دستگاه به سیستم خنک‌کننده نیاز دارد. دستگاه‌های کوچک تر با هوا و دستگاه های بزرگ تر با رادیاتور (آب) خنک می‌شوند.
بنابر این سیستم اگزوزی هم وجود دارد که گازهای داغ ناشی از احتراق را تخلیه می‌کند. برای تمیزکردن اگزوز از مبدل های کاتالیزوری، فیلترهای گرد و غبار یا تصفیه کننده‌ها استفاده می‌کنند.
در ژنراتورهای بزرگتری که برای تولید همزمان گرما و برق به کار رفته از گازهای خروجی به عنوان بخشی از طرح گرمایش ناحیه ای برای گرم کردن آب استفاده می‌کنند.
یعنی انرژی سوخت به انرژی برق و انرژی گرمایی مفید تبدیل شده و بازده دستگاه را بهبود می‌بخشد.
به علاوه موارد بالا، معمولا سیستم روغن برای روغن کاری، یک باتری برای استارت ، مکانسیم شارژ برای باتری ، کنترل پنل برای نمایش ریز عملکرد
و پایش انواع گیج ها و پارامترهای دستگاه، داریم که همگی داخل محفظه قاب مانندی قرار گرفته‌اند.
ژنراتورهای دیزلی در مقابل ژنراتورهای پروپانی در مقابل ژنراتورهای گاز طبیعی
دستگاه های ژنراتور تولید برق با انواع سوخت‌های مختلف و متنوع از سوخت نفت سنگین گرفته تا گاز پروپان کار می‌کنند.
تصمیم‌گیری درباره نوع سوخت مصرفی به عوامل مختلفی بستگی دارند:
هزینه تامین دستگاه موتور ژنراتور، هزینه تامین سوخت، در دسترس بودن سوخت، ملاحظات نگهداری و انبار سوخت،
مشخصات آلایندگی سوخت ها و محدودیت های پارازیتی. ژنراتورها را به شکلی طراحی کرده تا با انواع مختلف سوخت‌ها از نفت گرفته تا سوخت های زیستی کار کنند،
اما برخی از پرمصرف ترین و پرکاربردترین سوخت ژنراتورها عبارتند از گازوئیل ، پروپان و گاز طبیعی.
ژنراتورهای دیزلی چه هستند و چطور کار می‌کنند؟
دقیقا مثل موتور اتومبیل ، موتور ژنراتورها هم بسته به سوخت مصرفی شان باهم فرق می کنند.
موتورهای دیزلی ، نوعی موتور احتراقی تراکمی هستند که با حرارت دادن به سوخت و رساندن دمای آن به دمایی بالاتر از خود اشتعالی، باعث احتراق می شوند.
دمای 410 درجه فارنهایتی خوداشتعالی نسبتا پایین سوخت دیزلی، آن ها را به گزینه خوبی برای موتورهای دیزلی تبدیل کرده است.
معمولا برای استارت زدن موتورهای دیزلی کوچکتر، موتور استارت الکتریکی، پیستون موتور را فشار داده و هوای درون سیلندر موتور را فشرده می کند و دمایش را بالا می‌برد.
به این حالت، به کار انداختن و روشن کردن موتور می‌گویند. زمانی که دمای درون سیلندر به دمای خوداشتعالی سوخت می‌رسد،
سوخت وارد سیلندر می شود و بلافاصله احتراق اتفاق می‌افتد. به این ترتیب پیستون به عقب می رود و میل لنگ را به حرکت در می‌آورد.
بقیه سیلندرها هم فعال می شوند و منجر به حرکت چرخشی لازم برای تولید برق می‌شود و چرخه تراکم-احتراق دیزل را حفظ می‌کند.
اما برعکس ، موتورهای بنزینی ، هوا و سوخت را همزمان وارد سیلندرها می کنند و برای اشتعال به جرقه نیاز دارند.
از انجایی که این موتورها مکانیسم احتراق ساده‌ای دارند معمولا قابل اطمینان هستند و عمر طولانی مدتی دارند.
به خاطر عدم وجود شمع در این نوع موتورها، خبری هم از آلاینده های فرکانس‌های رادیویی نخواهد بود كه باعث تداخل در تجهیزات برقی حساس می‌شوند.
موتورهای دیزلی به لطف نسبت تراکم بالایی که دارند بسیار به صرفه و بهینه هستند.
آیا می دانستید که در آمریکا تنها وسایل نقلیه با موتورهای دیزلی اجازه رفت و آمد در مناطق آرام رادیویی را دارند؟
منطقه آرام رادیویی آمریکا ، منطقه بزرگی در ویرجینا و وست ویریجینا است که به خاطر جلوگیری از تداخل با تلسکوپ های رادیویی موجود در منطقه،
انتشارات رادیویی محدود و ممنوع هستند (موبایل، وای فای، و مایکروفرها هم ممنوعند).
ژنراتورهای پروپانی چه هستند ، چطور کار می کنند و مزایای آن چیست ؟
یکی دیگر از گزینه‌های سوخت ژنراتورها، پروپان است. موتورهای پروپانی شباهت زیادی با موتورهای بنزینی دارند،
از این نظر که هر دو براساس جرقه-اشتعال کار می‌کنند. موتورهای پروپانی ترکیبی از هوا و سوخت را وارد سیلندرهای موتور می‌کنند
و در آنجا با جرقه‌ای که اتفاق می‌افتد این ترکیب مشتعل می‌شود.
پروپان مزایای مختلفی دارد که ژنراتورهای پروپانی را مناسب سیستم های برق ذخیره و اضطراری مسکونی می‌سازد.
گازوئیل و بنزین هر دو پس از گذشت چندین سال کاربرد اولیه خود را ندارند و نگهداری هرکدام‌شان در محفظه‌ای در خانه باعث تولید بخار خواهد شد.
به علاوه اینکه ممکن است موتور برق یا بنزین ریزی داشته باشد و درنتیجه برای تمیزکاری دردسرساز باشند.
درحالیکه، پروپان را می‌توان برای مدت طولانی و بینهایت نگهداری نمود بدون اینکه خطر ریختن داشته باشد.
مهمتر از همه ، بیشتر خانوارها یک سیلندر پروپان در دست دارند که دیگر نیازی به نگهداری مخزن سوخت اضافی در خانه نیست.
ژنراتورهای گاز طبیعی چه هستند و چطور کار می‌کنند؟
ژنراتورهای گاز طبیعی شباهت زیادی با ژنراتورهای پروپانی دارند. هردو این ژنراتورها به شمع نیاز داشته و مشخصات آلایندگی تمیزی دارند.
استفاده از گاز طبیعی تنها در مکان هایی عملی است که شبکه توزیع گاز طبیعی وجود داشته باشد،
امکان نگهداری و ذخیره شخصی چندان مرسوم نیست. موضوعی که در مناطق روستایی نمی بینیم.
ژنراتورهای گاز طبیعی مناسب استفاده در حوزه‌های صنعتی و بازرگانی با میزان ذخایر گاز طبیعی پایا هستند.
گاز طبیعی در ایالات متحده آمریکا مقرون به صرفه و در دسترس است. در کاربردهای بزرگ مقیاس که از مقادیر مصرف سوخت بسیار زیاد است،
عدم نیاز به ذخیره‌سازی سوخت در محل مزیت بسیار مهمی به شمار می آید. به علاوه اینکه به خاطر عدم آلایندگی گاز طبیعی و تمیز بودنش،
قوانین و مقررات زیست محیطی نسبت به استفاده از موتور ژنراتورهای با سوخت مایع، کمتر سختگیرانه است،
و درنتیجه به نسبت ژنراتورهای دیزلی یا بنزینی با انعطاف پذیری بیشتری استفاده می شوند.
مقایسه برق اضطراری با برق پرایم ( پیوسته ) و برق دائم کار
یکی از معیارهای اصلی انتخاب ژنراتورها کاربرد و مصرف آن ژنراتور است :
اینکه ژنراتور را برای چه کاری می‌خواهید استفاده کنید. ژنراتورها برای کاربری‌های خاص و کار در شرایط مختلف به شکل‌های متفاوتی درجه‌بندی می‌شوند.
انتخاب ژنراتور درست و مناسب برای کارتان درست همانند انتخاب باتری مناسب RV است : یک باتری، موتور RV را روشن می‌کند ، بنابراین به جرقه برق قدرتمندی نیاز دارد،
درحالی که باتری‌های غیرضروری برای روشن کردن چراغ خواب‌ها و چراغ یخچال باید میزان برق کمی در زمان طولانی تر آزاد کنند.
ژنراتورها را هم می توان به همین شکل درنظر گرفت:
آیا برای مدت زمان کوتاه به برق بسیار زیادی نیاز است یا برق نسبتا زیاد برای دوره طولانی‌تر؟
یا این که ژنراتور دائما در حال مصرف و استفاده است؟
كاربري ژنراتور
کاربری ژنراتور را می توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:
- حالت اضطراری Standby
- حالت برق اصلی Prime
- حالت برق دائم Continuous
امروزه ژنراتورها به صورت مدولار ( تک گانه سوخت ) تولید می‌شوند تا بهترین ترکیب موتور و ژنراتور را برای مطابقت با کاربردش داشته باشند.
ژنراتورها کاربردهای مختلفی دارند و بسته به کاربردشان ، رتبه بازده متفاوتی هم خواهند داشت. به عبارت دیگر،
یک ژنراتور می‌تواند در جایی مثل مصرف اضطراری ، 100 درصد توان اسمی ماکزیمم خود را تولید کند اما در حالت استفاده دائم تنها 70 درصد توانش را تولید کند.
https://www.cummins.com/generators/power-generators
لینک مرجع
