امروزه با پیشرفت تکنولوژی فرایند تامین برق در حوزه های صنعتی، نیروگاهی توسط دیزل ژنراتورها انجام می شود. تولید برق در دیزل ژنراتور و این که دیزل ژنراتور چگونه برق مورد نیاز را تولید می کند، نیازمند آشنایی با عملکرد موتورهای درون سوز و فرایند تبدیل سوخت فسیلی به انرژی الکتریسیته است. برای این منظور بهترین حالت این است که با این فرایند به صورت تخصصی آشنا شوید. برای آشنایی و رسیدن به جواب «دیزل ژنراتور چگونه برق تولید می کند؟» با ما همراه باشید.
ژنراتور برق یا همان دیزل ژنراتور، از جمله دستگاه‌های بسیار مهم در زندگی امروزه است که به صورت اضطراری با کمترین زحمت، برق مورد نیازتان را در اختیار شما قرار می دهد. برای آشنایی با دیزل ژنراتور می‌توانید مقاله «دیزل ژنراتور چیست؟» را مطالعه کنید.
تنوع و پیچیدگی این دستگاه ها، نیازمند شفاف سازی و اطلاع کاربر پیش از خرید دیزل ژنراتور است.
چگونه دیزل ژنراتور برق تولید می کند؟
فرایند تولید برق در دیزل ژنراتور، براساس قانون انرژی ترمودینامیک و تبدیل آن است. قانون ترمودینامیک نشان می دهد که انرژی تولید نمی شود و از بین نمی رود بلکه از حالتی به حالت دیگر تغییر پیدا می کند. زمانی که دیزل ژنراتور شروع به کار می کند، انرژی حاصل از سوختن گازوئیل وارد چهار مرحله از فرایند احتراق داخلی موتور می شود. چهار فرایند احتراق شامل مکش، فشرده سازی، انفجار و تخلیه است. در عین حال طی این فرایند، انرژی شیمیایی حاصل از سوخت گازوئیل، به روتور منتقل شده و باعث چرخش آن می شود.
همانطور که گفتیم، این حرکت که حاصل تبدیل انرژی مکانیکی تولید شده از دریافت انرژی شیمیایی سوخت است، منجر به چرخش روتور آلترناتور (دینام) می شود. روتور (قسمت متحرک) و استاتور (قسمت ثابت)، دو بخش اصلی و بسیار مهم در دینام هستند که در کنار هم برق تولید می کنند.
مراحل تولید برق در دینام
تولید برق در دیزل ژنراتور، طی سه مرحله کلی انجام می شود:
- تشکیل میدان مغناطیسی در داخل روتور با سیستم تحریک (Excitation System)
- چرخش روتور و قطع خطوط میدان همان القای الکترومغناطیسی
- تولید جریان متناوب AC در استاتور
تشکیل میدان مغناطیسی در روتور
روتور به عنوان یک استوانه فلزی متحرک (آهن ربای متحرک)، در داخل استاتور قرار گرفته و توسط آن احاطه شده است. استاتور شامل سیم پیچی مسی یا آلومینیومی (بسته به نوع دستگاه) است که اطراف روتور قرار گرفته است. حرکت روتور در داخل استاتور باعث تولید جریان الکترومغناطیس با کمک جریان مستقیم DC انجام می شود که توسط سیستم تحریک تامین می شود. جریان DC جهت تغذیه روتور توسط دو ترانس PPT و SCT تامین می شود که در ادامه توضیحات مرتبط با این دو ترانس ارائه می شود.
منبع عکس: https://www.wellandpower.net
در حالت کلی دو نوع سیستم تحریک وجود دارد؛ یا سیستم قدیمی به صورت چرخشی است. یا سیستم مدرن که به صورت استاتیک یا همان ثابت است.
لازم به ذکر است که برای تولید برق در دیزل ژنراتور، ایجاد میدان الکترومغناطیسی داخل روتور، توسط سیستم اکتیواسیون انجام می شود. سیستم اکتیواسیون یا همان سیستم تحریک، میدان مغناطیسی لازم و همان جریان AC (حاصل کار ترانس های PPT و SCT) را برای تولید جریان فراهم می کند. این جریان رنج بین ۵۰ الی ۹۰۰۰ آمپر دارد و بستگی به قدرت و کشش موتور می تواند متفاوت باشد.
چرخش روتور و القای الکترومغناطیسی
حرکت الکترون های آزاد داخل سیم پیچی مسی و تجمع آن الکترون ها جریان الکتریسیته تولید می‌کند. تمامی این فرایندها باعث ایجاد میدان مغناطیسی شده و جریان برق حاصل به AVR (Automatic Voltage Regulation) یا همان تنظیم کننده ولتاژ منتقل و پس از آن به محل مورد نظر ارسال می شود.
نحوه تغذیه روتور با AC
طی فرایند تولید برق در دیزل ژنراتور، جریان برق خروجی حاصل از آلترناتور به صورت مستقیم، جریان متناوب یا همان AC است که طی تغییراتی به جریان DC تبدیل می شود. تولید جریان مستقیم (DC) از طریق یک‌سوسازی برق متناوب (AC) از ترانسفورماتورهای ولتاژ قدرت (PPT) و ترانسفورماتورهای جریان اشباع‌شونده (SCT) انجام می شود.
معرفی اجمالی ترانسفورماتور ولتاژ قدرت (PPT)
ترانسفورماتور ولتاژ قدرت یا همان PPT، ولتاژ متناوب یا همان AC را از ژنراتور گرفته و به سطح ولتاژ مناسب برای مدارهای تحریک کاهش می‌دهد.
نقش ترانسفورماتور ولتاژ قدرت، تبدیل ولتاژ متناوب به ولتاژ AC است تا برای یکسوساز (Rectifier) قابل استفاده باشد. همچنین محافظت لازم برای جلوگیری از وارد شدن ولتاژ بیش از حد برای مدار را نیز انجام می دهد.
معرفی اجمالی ترانسفورماتور جریان اشباع شونده (SCT)
ترانسفورماتور جریان اشباع شونده، با کنترل جریان برق عبوری از تغییرات ناگهانی در ولتاژ جلوگیری کرده و باعث ایجاد پایداری و مقاومت می شود.
از ویژگی های خاص SCT، کنترل و ممانعت از انتقال جریان برق، زمان افزایش بیش از حد جریان از یک حد مشخص است (مشابه یک سد کنترلی)
همچنین ترانس جریان اشباع شونده در شرایط مختلف بار جریان سیستم تحریک را کنترل می کند. (همانند یک شیر تنظیم کننده با هدف کنترل و رعایت حد مشخص جریان)
نقش SCT و PPT، کنترل و ایمن سازی طی فرایند تبدیل AC به DC است تا میدان مغناطیسی روتور در حالت بهینه ایمن سازی و تغذیه شود.
دیزل ژنراتور برق AC تولید می کند یا DC؟
طی فرایند تولید برق در دیزل ژنراتور، در قسمت دینام یا همان آلترناتور، ژنراتور دیزلی جریان متناوب AC تولید می کند. تجهیزات برقی نیز براساس این جریان توسعه یافته اند. ازاین رو جریان متناوب AC پاسخگوی نیازهای کاربری در تمامی پروژه های مدارس، بیمارستان ها، کارخانجات و کاربری مسکونی و ساختمانی است.
نحوه تولید برق در دیزل ژنراتور همانطور که در بالا به آن اشاره کردیم، طی فرایندهای پیچیده و فنی است. روش تولید برق در تمامی دیزل ژنراتورهای برندها مشترک بوده و تفاوت اساسی بین برندها به کیفیت موتور، دینام و سایر سیستم هایی مانند خنک کننده یا کارکرد بهینه قطعات بستگی دارد.
