ژنراتور برق دستگاهی است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این وسیله کاربردهای فراوانی دارد و در مکان های مختلفی از جمله منازل، بیمارستان ها، کارخانه ها و نیروگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد.
اصول کار ژنراتور چیست؟
ژنراتور ها بر اساس پدیده‌ی القای الکترو مغناطیسی عمل می کنند. این پدیده بر اساس اصلی که توسط فیزیکدان مشهور مایکل فارادی در قرن نوزدهم ارائه شد، رخ می دهد. در یک ژنراتور برق، یک میدان مغناطیسی توسط یک سیم پیچ ایجاد می شود که به یک منبع انرژی مکانیکی مانند موتور، توربین یا چرخ آبی متصل است.
این میدان مغناطیسی باعث حرکت یک هادی الکتریکی مانند یک سیم مسی در داخل یا نزدیک میدان می شود. حرکت هادی در میدان مغناطیسی باعث ایجاد جریان الکتریکی در سیم می شود. به عبارت دیگر، انرژی مکانیکی به صورت جریان الکتریکی تبدیل می شود که می تواند به صورت برق مفید برای مصارف مختلف مورد استفاده قرار گیرد. این اصل از تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی، بسیاری از سیستم های تولید برق را از ژنراتورهای خانگی تا نیروگاه های بزرگ، ممکن کرده است.
اجزای اصلی ژنراتور چیست؟
- موتور: منبع انرژی مکانیکی
- آلترناتور: مبدل انرژی مکانیکی به الکتریکی
- سیستم سوخت: تامین سوخت برای موتور (در ژنراتورهای دیزلی و گازی)
- تنظیم کننده ولتاژ: تنظیم ولتاژ خروجی
- سیستم خنک کننده: خنک کردن موتور و آلترناتور
- سیستم روغن کاری: روانکاری اجزای متحرک
- تابلو برق: کنترل و حفاظت از ژنراتور
در ادامه به توضیح مختصری از هر یک از اجزای اصلی ژنراتور می پردازیم.
موتور ژنراتور قلب تپنده ژنراتور برق
موتور به عنوان قلب تپنده‌‌ی ژنراتور، وظیفه‌ی تامین انرژی مکانیکی لازم برای آلترناتور را بر عهده دارد. بدون موتور، آلترناتور قادر به تولید برق نخواهد بود.
انواع موتور ژنراتور
موتور های ژنراتور در انواع مختلفی تولید می شوند که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- موتورهای بنزینی: این موتورها از بنزین به عنوان سوخت استفاده می‌کنند و برای ژنراتورهای کوچک و قابل حمل مناسب هستند.
- موتورهای دیزلی: این موتورها از دیزل به عنوان سوخت استفاده می‌کنند و برای ژنراتورهای بزرگ و قدرتمند مناسب هستند.
- موتورهای گازی: این موتورها از گاز طبیعی یا گاز مایع به عنوان سوخت استفاده می‌کنند و برای ژنراتورهای با راندمان بالا مناسب هستند.
اجزای اصلی موتور ژنراتور
- سیلندر: محفظه احتراق.
- پیستون: قطعه‌ای متحرک که در داخل سیلندر حرکت می‌کند.
- شاتون: رابط بین پیستون و میل لنگ.
- میل لنگ: محوری که حرکت پیستون را به حرکت دورانی تبدیل می‌کند.
- سوپاپ: دریچه‌های ورودی و خروجی هوا و سوخت.
- سیستم جرقه زنی: در موتورهای بنزینی.
- سیستم انژکتور: در موتورهای دیزلی و گازی.
- سیستم خنک کننده: برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد موتور.
- سیستم روغن کاری: برای روانکاری اجزای متحرک موتور.
اصول کار موتور ژنراتور
سوخت و هوا وارد سیلندر می‌شوند. پیستون به سمت بالا حرکت می کند و مخلوط سوخت و هوا را فشرده می‌کند. در موتورهای بنزینی، شمع جرقه باعث ایجاد جرقه می‌شود و مخلوط سوخت و هوا مشتعل می‌شود. در موتورهای دیزلی، گرمای ناشی از فشرده‌سازی باعث احتراق مخلوط سوخت و هوا می‌شود. انفجار مخلوط سوخت و هوا باعث ایجاد فشار بر روی پیستون می‌شود. پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند و میل لنگ را می‌چرخاند. میل لنگ حرکت پیستون را به حرکت دورانی تبدیل می‌کند و این حرکت به آلترناتور منتقل می‌شود. آلترناتور انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند.
نکات مهم در انتخاب و استفاده از موتور ژنراتور
• انتخاب نوع مناسب موتور.
• محاسبه توان مورد نیاز.
• انتخاب محل مناسب برای نصب.
• رعایت نکات ایمنی.
• انجام تعمیرات و نگهداری.
با انتخاب و استفاده صحیح از ژنراتور، می توانید از مزایای و معایب آن بهره مند شوید.
آلترناتور، مبدل انرژی مکانیکی به الکتریکی
آلترناتور مبدل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است. این بخش از ژنراتور با استفاده از پدیده‌ی القای الکترومغناطیسی، برق مورد نیاز شما را تولید می‌کند.
اجزای اصلی آلترناتور چیست؟
- استاتور: بخش ثابت آلترناتور که از سیم‌پیچ‌های مسی تشکیل شده است.
- روتور: بخش متحرک آلترناتور که در داخل استاتور قرار می‌گیرد و میدان مغناطیسی را ایجاد می‌کند.
- هسته: هسته‌ی استاتور و روتور که از ورقه‌های آهنی ساخته شده است.
- بلبرینگ: برای روانکاری و کاهش اصطکاک بین روتور و استاتور
- سیستم خنک کننده: برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد آلترناتور
اصول کار آلترناتور
موتور ژنراتور روتور آلترناتور را به چرخش در می آورد. چرخش روتور در داخل استاتور باعث ایجاد میدان مغناطیسی متغیری می‌شود. میدان مغناطیسی متغیر طبق قانون القای فارادی در سیم‌پیچ‌های استاتور جریان الکتریکی القا می‌کند. ولتاژ و فرکانس جریان الکتریکی القا شده در سیم‌پیچ‌های استاتور به سرعت چرخش روتور و تعداد دور سیم پیچ‌ها بستگی دارد. جریان الکتریکی خروجی آلترناتور توسط تنظیم کننده ولتاژ تنظیم می‌شود و سپس به مصرف کننده ارسال می شود.
انتخاب نوع مناسب آلترناتور
- توان مورد نیاز: آلترناتور باید توانی بیش از یا مساوی با توان مورد نیاز شما را داشته باشد.
- نوع ولتاژ: آلترناتور باید ولتاژ مورد نیاز شما (تک فاز یا سه فاز) را تولید کند.
- نوع سوخت: آلترناتورها با انواع مختلف موتورها (بنزینی، دیزلی، گازی) قابل استفاده هستند.
- میزان صدا: اگر میزان صدا برای شما مهم است، به دنبال آلترناتورهای کم صدا باشید.
- آلایندگی: اگر به دنبال آلترناتور دوستدار محیط زیست هستید، به دنبال آلترناتورهای با آلایندگی کم باشید.
- بودجه: قیمت آلترناتورها با توجه به نوع، توان و برند آنها متفاوت است.
نکات مهم در استفاده از آلترناتور
- بارگذاری بیش از حد: از بارگذاری بیش از حد آلترناتور خودداری کنید.
- محافظت در برابر بار اضافی: از فیوز یا قطع کننده مدار برای محافظت از آلترناتور در برابر بار اضافی استفاده کنید.
- تهویه مناسب: آلترناتور باید در محلی با تهویه مناسب نصب شود.
- نگهداری: به طور منظم آلترناتور خود را بررسی و تعمیر و نگهداری کنید.
- استفاده از سیم های مناسب: از سیم‌های با سایز مناسب برای اتصال آلترناتور به مصرف کننده استفاده کنید.
- اتصال به زمین: آلترناتور باید به زمین متصل شود.
- رعایت نکات ایمنی: هنگام کار با آلترناتور، نکات ایمنی را به دقت رعایت کنید.
سیستم سوخت محرک اصلی ژنراتورهای دیزلی و گازی
سیستم سوخت در ژنراتورهای دیزلی و گازی نقشی حیاتی ایفا می‌کند. این سیستم وظیفه‌ی تامین سوخت مورد نیاز موتور را بر عهده دارد تا موتور بتواند انرژی مکانیکی لازم برای تولید برق را به وجود آورد.
اجزای اصلی سیستم سوخت
- مخزن سوخت: محل ذخیره‌ی سوخت مورد نیاز ژنراتور.
- فیلترهای سوخت: تصفیه‌ی سوخت از ذرات و آلاینده‌ها.
- پمپ سوخت: انتقال سوخت از مخزن به موتور.
- رگولاتور: تنظیم فشار و مقدار سوخت ورودی به موتور.
- انژکتور: پاشش سوخت به داخل محفظه احتراق.
- خطوط لوله: انتقال سوخت بین اجزای مختلف سیستم.
عملکرد سیستم سوخت
سوخت از مخزن توسط پمپ سوخت به فیلترها وارد می شود و فیلترها ذرات و آلاینده‌ها را از سوخت جدا می‌کنند. سوخت تصفیه شده توسط پمپ به رگولاتور فرستاده می‌شود. رگولاتور فشار و مقدار سوخت ورودی به موتور را تنظیم می‌کند. سوخت توسط انژکتور به داخل محفظه احتراق پاشیده می‌شود. سوخت در محفظه احتراق با هوا مخلوط شده و توسط شمع یا تراکم مشتعل می‌شود. انرژی حاصل از احتراق به انرژی مکانیکی تبدیل شده و ژنراتور را به حرکت در می‌آورد.
