ژنراتور چیست و چگونه کار می کند؟

اگر تا به حال یک ژنراتور را از نزدیک دیده باشید یا اگر پس از قطع برق سراسری با استفاده از یک ژنراتور برق منزل یا محیط کار شما تامین شده باشد، احتمالا این سوال به ذهنتان آمده که ژنراتور چگونه کار می کند؟ جالب است بدانید که ژنراتورها در واقع برق ایجاد نمی کنند. در عوض، آنها انرژی مکانیکی یا شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

ژنراتورها، دستگاه های مفیدی هستند که در هنگام قطع برق، برق را تأمین می کنند و از قطع فعالیت های روزمره یا ایجاد اختلال در فعالیت های تجاری جلوگیری می کنند.این دستگاه های بسته به قیمت دیزل ژنراتور کیفیت و بازده ی متفاوتی را ارائه می دهند

این دستگاه ها، با تنظیمات مختلف الکتریکی و فیزیکی برای استفاده در کاربردهای مختلف در دسترس هستند. در ادامه مقاله، نحوه عملکرد ژنراتور به عنوان منبع ثانویه برق در کاربردهای مسکونی و صنعتی و اجزای اصلی یک ژنراتور را بررسی خواهیم کرد.

ژنراتور چیست؟

ژنراتور الکتریکی دستگاهی است که انرژی مکانیکی بدست آمده از یک منبع خارجی را به عنوان خروجی به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

مهم است که درک کنیم یک ژنراتور در واقع انرژی الکتریکی "ایجاد" نمی کند. بلکه جریان بارهای الکتریکی، برق خروجی تأمین شده توسط ژنراتور را تشکیل می دهد. این مکانیسم را می توان با در نظر گرفتن ژنراتور مشابه با پمپ آب، که باعث جریان آب می شود، درک کرد، همانطور که پمپ آب، "آبی" را که از آن عبور می کند، تولید نمی کند، ژنراتور هم برقی که برای واحدهای خانگی یا صنعتی تامین کرده را تولید نمی کند.

ژنراتور چگونه کار می کند؟

ژنراتورهای مدرن بر اساس القای الکترومغناطیسی کار می کند. مایکل فارادی در سالهای 1831-32 کشف کرد که جریان بالای بارهای الکتریکی را می توان با حرکت دادن یک رسانای الکتریکی، مانند سیم حاوی بارهای الکتریکی، در یک میدان مغناطیسی ایجاد کرد. این حرکت باعث ایجاد اختلاف ولتاژ بین دو انتهای سیم یا هادی الکتریکی می شود که به نوبه خود باعث جریان بارهای الکتریکی و در نتیجه تولید جریان الکتریکی می شود.

مهمترین اجزاء ژنراتورهای مدرن و نحوه عملکرد آنها

موتور

موتور، منبع انرژی مکانیکی ورودی به ژنراتور است. اندازه موتور مستقیماً با حداکثر توان تولیدی ژنراتور متناسب است. چندین فاکتور وجود دارد که باید هنگام ارزیابی موتور ژنراتور خود به خاطر بسپارید. برای بدست آوردن مشخصات کامل کارکرد موتور و برنامه های نگهداری باید با سازنده موتور مشورت شود.

دستگاه تولید برق متناوب (آلترناتور)

دستگاه تولید برق متناوب (آلترناتور) بخشی از ژنراتور است که مجموعه ای از قطعات ثابت و متحرک است که باعث ایجاد تناسب بین میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی و در نتیجه تولید برق شوند. این مجموعه که در یک محفظه جاسازی شده از قطعات روتور و استاتور تشکیل می شود.

مخزن سوخت

مخزن سوخت ژنراتور به طور معمول توانایی کافی دارد تا به طور متوسط 6 تا 8 ساعت ژانراتور را فعال نگه دارد. در ژنراتورهای کوچک، مخزن سوخت بخشی از دستگاه پایه ژنراتور است که در بالای محفظه ژنراتور نصب می شود. در ژنراتورهای بزرگ معمولا نیاز به نصب یک مخزن سوخت خارجی است.

نوع سوخت مصرفی ژنراتور

موتورهای ژنراتور با انواع سوختها مانند دیزل، بنزین، پروپان (به صورت مایع یا گازی) یا گاز طبیعی کار می کنند. موتورهای کوچکتر معمولاً با بنزین کار می کنند در حالی که موتورهای بزرگتر با دیزل، پروپان مایع، گاز پروپان یا گاز طبیعی کار می کنند. برخی از موتورها همچنین می توانند به صورت دوگانه سوز از گازوئیل و گاز استفاده کنند.

تنظیم کننده ولتاژ

تنظیم کننده ولتاژ طی یک سیکل و با استفاده از قطعاتی شامل سیم پیچ محرک، یکسو کننده چرخشی و روتور/آرماتور جریان DC را به AC و بالعکس تبدیل می کند تا ژنراتور بتواند معادل با ظرفیت عملکرد کامل خود، ولتاژ خروجی را افزایش دهد.

سیستم خنک کننده

سیستم خنک کننده نقش بسزایی در عملکرد صحیح ژنراتور دارد از انجاییکه اجزاء و قطعات ژنراتور در اثر کارکرد مداوم به شدت داغ می شوند، باید از سیستم خنک کننده که معمولا آب با فشار بالا است استفاده شود تا عملیات خنک سازی انجام شود. همچنین بهتر است ژنراتور در فضای باز که تهویه کافی وجود دارد مورد استفاده قرار گیرد.

سیستم اگزوز

سیستم اگزوز که معمولا از جنس چدن، آهن یا فولاد ساخته می شود وظیفه مدیریت گازهای سمی تولید شده در اثر کار کردن ژنراتور را دارد. در این سیستم پس از انجام فرایندهایی، مواد سمی موجود در گاز های تولید شده در ژنراتور به حداقل رسیده و سپس به خارج هدایت می شوند.

از دیگر اجزای مهم ژنراتور می توان به سیستم روغن کاری، شارژر باطری و کنترل پنل و شاسی موتور اشاره کرد که هرکدام وظایف مربوط به خودشان را دارند.

مزایای ژنراتورهای مدرن

• · طراحی فشرده
• · مکانیزم عملکرد ساده تر
• · دوام
• · کاربر پسند در عملیات
• · کم صدا در حین کار
• · سطح انتشار کم

 

 

دیزل ژنراتورها چگونه کار می کنند؟

در صورتی که شما هم می خواهید بیشتر با دیزل ژنراتورها آشنا شوید، اکنون زمان آن رسیده است تا با نحوه کار آن ها آشنا شوید. این دستگاه ها به کمک سوخت های فسیلی فعالیت می کنند. از این رو می توانند آن دسته از انرژی که توسط سوختن مواد شیمیایی ایجاد می شود را به انرژی مکانیکی بدل کنند. بعد از تولید این انرژی، میل لنگ موجود در این دستگاه ها برای تولید برق شروع به چرخش خواهد کرد.

در این هنگام به دلیل چرخش و حرکت یسم، بارهای الکتریکی در یک میدان مغناطیسی سیم القا خواهد شد. در این دستگاه ها دو آهنربا پلاریزه وجود دارد که وظیفه به وجود آوردن میدان مغناطیسی را به عهده خواهند داشت. در قسمت بعدی یک سیم بارها و بارها به دور میل لنگ موجود در این دستگاه پیچیده خواهد شد که در بین آهنرباها و درون میدان مغناطیسی جای خواهد گرفت. زمانی که موتور دیزل ژنراتور شروع به چرخاندن میل لنگ می کند، این سیم ها در میدان مغناطیسی حرکت کرده و باعث می شوند بارهای الکتریکی در مدار القا شوند.

این دستگاه ها در ازای هر کیلووات ساعت برق تولیدی خود، چیزی در حدود 0.4 لیتر سوخت مصرف می کنند. البته این میزان سوخت، بسته به نوع دیزل ژنراتور، طول عمر، قطعات به کار رفته و ... می تواند متفاوت باشد.

 

 

دیزل ژنراتور و موتورهای بنزینی

همانطور که اشاره شد، موتور به کار رفته در این دستگاه ها، درواقع یک موتور احتراق داخلی خواهد بود. این موتور احتراق برعکس موتورهای بنزینی، از گرمای متراکم شده برای احتراق و سوزاندن آن دسته سوختی که در محفظه آن ها قرار گرفته است، کمک می گیرند. از این رو می توان چنین استنباط کرد که موتورهای دیزلی در بین تمامی موتورهای احتراق داخلی، بیشترین میزان راندمان کاری را دارند. به همین دلیل قادر خواهند بود تا به صورت تقریبی راندمان کارنو را به دست بیاورند.

یکی از مهمترین ویژگی انواع موتورهای دیزلی این است که می توانند با انواع مختلف مشتقات نفت خام، مانند بنزین، گازوئیل و ... کار کنند. از دیگر سوخت هایی که می توانند به عنوان سوخت دیزل ژنراتورها استفاده شوند، می توان به گازهای طبیعی، الکل ها، گاز چوب و ... اشاره کرد. تأمین برق اضطراری توسط دیزل ژنراتورها به کمک سوزاندن چنین سوخت هایی امکان پذیر خواهد بود.

 

مزایای استفاده از دیزل ژنراتورها

تأمین برق اضطراری توسط دیزل ژنراتور، از جمله مهمترین کاربردهای این دستگاه ها است. اما باید بدانید که نسل های جدید دیزل ژنراتورها توانسته اند تا مشکلات موجود در نسل های قبلی مانند هزینه های تعمیر، نگهداری و تعویض و یا سروصداهای مزاحم ایجاد شده را از بین ببرند. دیزل ژنراتورهای جدید موجود در بازار بدون صدا بوده و در قیاس با موتورهای گازی که دارای ظرفیت یکسانی با آن ها هستند، هزینه های نگهداری پایین تری دارند.

از دیگر مزایای مهم دیزل ژنراتورها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• هزینه های نگهداری و تعمیر پایین
یکی اصلی ترین مشکلاتی که برای انواع دیزل ژنراتورها به میان می آمد، مشکلات ناشی از خراب شدن و یا معیوب شدن و نیاز به تعویض و یا تعمیر قطعات آن ها بود. امروزه از آن جایی که تأمین برق اضطراری توسط دیزل ژنراتور توسط قطعات کمتری انجام می شود، دیگر نیازی نیست تا نگران هزینه های سنگین نگهداری آن ها باشید.
• طول عمر بالاتر
از جمله مهمترین مزایای دیزل ژنراتورها می توان به دوام بسیار مناسب آن ها اشاره کرد. این دستگاه ها قابلیت کار در محیط های سخت کاری را داشته و بدون مشکل به کار خودشان ادامه می دهند. از سوی دیگر به دلیل آن که در برابر خوردگی، ضربه، فشار کاری، ساییدگی و ... مقاوم بوده، طول عمر بسیار زیادی خواهند داشت.
• ذخیره سازی ایمن
دیزل ژنراتورها می توانند برق اضطراری مورد نیاز برای دستگاه های الکتریکی را به کمک سوزاندن سوخت های فسیلی مانند گازوئیل تولید کنند. گازوئیل ها در مقایسه با سایر سوخت های فسیلی دیگر، مانند بنزین، خطر اشتعال پذیری پایین تری داشته و نگهداری و استفاده از آن ها ایمن تر خواهد بود.
• توان خروجی
دیزل ژنراتورها در مقایسه با سایر ژنراتورهای موجود در بازار می توانند توان خروجی بالاتری داشته باشند و مدت زمان بیشتری را کار کنند.
• سادگی در تأمین سوخت
در صورتی که شما تأمین برق اضطراری توسط دیزل ژنراتورها را تجربه کرده باشید، با مشکل تأمین سوخت مواجه می شوید. باید بدانید که این دستگاه ها قابلیت حمل بسیار مناسبی داشته و می توانید آن ها را با خود برای تأمین سوخت، جا به جا کنید. از سوی دیگر، سوخت مورد استفاده در این دستگاه ها با سوخت موجود در خودروهای سنگین و سبک یکسان بوده و به شما این اجازه را می دهد تا از سوختی یکسان برای آن ها استفاده کنید.