دیزل ژنراتور دستگاهی پیچیده است که نقش مهمی را در مواقع خاموشی، نیاز به جریان برق بیشتر و یا در مواردی که دسترسی به برق شهری وجود ندارد، ایفا می‌کند. برای دستیابی به هدف تأمین جریان برق پیوسته و کارآمد، قطعات مختلفی در کنار هم در ژنراتورهای دیزلی کار می‌کنند. تنظیم کننده یا رگولاتور ولتاژ دیزل ژنراتور یکی از همین قطعات است که وظیفه تثبیت ولتاژ خروجی ژنراتور را به عهده دارد.
در این قسمت از مجله آبیاران، به شما خواهیم گفت که تنظیم کننده ولتاژ دیزل ژنراتور چیست، انواع آن کدامند و این قطعه چه نقشی در ژنراتور دیزلی به عهده دارد.
تنظیم کننده ولتاژ دیزل ژنراتور (AVR) چیست؟
تنظیم کننده یا رگولاتور ولتاژ خودکار (Automatic Voltage Regulator)، قطعه‌ای است که در دیزل ژنراتور با هدف تنظیم خودکار ولتاژ استفاده می‌شود، به این معنی که سطوح ولتاژ نوسانی را به یک سطح ولتاژ ثابت تبدیل می‌کند. تنظیم‌کننده ولتاژ اتوماتیک (AVR) با تثبیت ولتاژ خروجی ژنراتور دیزلی، توانایی کار در بارهای متغیر را دارد. همچنین، این قطعه می‌تواند بار راکتیو یا بار خارجی القایی را بین ژنراتورهایی که به صورت موازی فعال هستند، تقسیم کرده و به این طریق، به ژنراتور کمک می‌کند تا بتواند به اضافه بار پاسخ دهد.
در یک کلام، تنظیم کننده ولتاژ خودکار، محدوده ولتاژ متغیر ورودی را به طور مداوم می‌گیرد و خروجی را در یک ولتاژ ثابت حفظ می‌کند.
رگولاتور ولتاژ در دیزل ژنراتور چه اهمیتی دارد؟
ژنراتورهایی که فاقد رگولاتور ولتاژ خودکار هستند، معمولاً نمی‌توانند به اندازه کافی نیاز به برق را برای تجهیزات یا دستگاه‌های متصل به ژنراتور برآورده کنند. این بدان خاطر است که چنین ژنراتورهایی قادر به کنترل یا تنظیم خودکار ولتاژ نیستند، بنابراین ولتاژ پایانه (یا همان ولتاژ دوسر که به اختلاف پتانسیل یا ولتاژ بین دو سر منبع تغذیه اشاره دارد) همیشه با افزایش بار مورد نیاز، کاهش می‌یابد.
چنانچه ولتاژ دیزل ژنراتور در یک نرخ ثابت حفظ نشود، عملکرد کلی ژنراتور را می‌تواند تحت تأثیر منفی قرار دهد و متعاقباً، هر گونه تجهیزات، دستگاه‌ها یا ماشین‌آلاتی که توسط ژنراتور تغذیه می‌شوند نیز ممکن است تحت تأثیر منفی عدم وجود AVR قرار گیرند.
تنظیم‌کننده ولتاژ خودکار ارتباط مستقیمی با عملکرد و طول عمر دیزل ژنراتور و دستگاه‌هایی دارد که برق مورد نیازشان از طریق ژنراتور تأمین می‌شود و تضمین می‌کند که حتی در صورت وجود نوسان، ولتاژ خروجی تحویلی در جریان بار آن ثابت خواهد بود. این امر می‌تواند به کاهش و حتی از میان برداشتن احتمال آسیب‌های ناشی از نوسانات به ماشین‌آلات، دستگاه‌ها و تجهیزات متصل به دیزل ژنراتور کمک کند.
نحوه عملکرد رگولاتور ولتاژ دیزل ژنراتور
برای کنترل ولتاژ خروجی ژنراتور، رگولاتور مقدار ولتاژ را از طریق پایانه‌های ژنراتور می‌سنجد و سپس، آن را با مقدار مرجع پایدار از پیش تعیین‌شده مقایسه می‌کند تا سیگنال خطا را در صورت وجود بررسی نماید. در صورت عدم تطابق بین این دو مقدار، تنظیم کننده ولتاژ خودکار جریان میدان را با افزایش یا کاهش شار جریان به استاتور محرک تنظیم می‌کند. این امر به نوبه خود، ولتاژ را به ترتیب در پایانه‌های استاتور اصلی کم یا زیاد می‌کند.
به عنوان یک قطعه تنظیم‌کننده، AVR وظیفه دارد ولتاژ خروجی ژنراتور را در محدوده از قبل تعریف‌شده نگه دارد. در نتیجه، ولتاژ ژنراتور هرگز به اندازه‌ای کاهش پیدا نمی‌کند که منجر به خرابی تجهیزات یا دستگاه‌های الکتریکی متصل‌شده شود.
تنظیم خروجی ژنراتور زمانی به یک ضرورت تبدیل می‌شود که سرعت ژنراتور تغییر می‌کند. وقتی سرعت ژنراتور تغییر یابد، پایداری ولتاژ عملکرد ایمن هم تجهیزات الکتریکی که برق آن‌ها از ژنراتور تأمین می‌شود و هم باتری ژنراتور را تضمین می‌کند.
رگولاتور ولتاژ در ژنراتور دیزلی چه نقشی دارد؟
مهم‌ترین کارکرد AVR در دیزل ژنراتور عبارت است از کنترل خودکار ولتاژ ژنراتور و ثابت نگه داشتن خروجی در محدوده سطح ولتاژ مناسب. رگولاتور ولتاژ این کار را بدون توجه به جریانی که توسط بار کشیده می‌شود، انجام می‌دهد.
این قطعه نه تنها به تنظیم خودکار ولتاژ ژنراتور در سطوح ایمن کمک می‌کند، بلکه همچنین می‌تواند از ژنراتور و تجهیزات متصل به آن در مقابل نوسانات الکتریکی، نوسانات شدید ولتاژ و اضافه بار محافظت کند. همانطور که گفته شد، رگولاتور ولتاژ خودکار همچنین به ژنراتور کمک می‌کند تا به اضافه بار پاسخ دهد و مانع از ایجاد اتصال کوتاه شود. علاوه بر این، تقسیم بار راکتیو بین ژنراتورهای موازی، نقش دیگر AVR است.
به طور کلی، نقش AVR در دیزل ژنراتور به شرح زیر است:
- تنظیم و تثبیت ولتاژ
- حفظ پایداری ولتاژ
- تنظیم اضافه ولتاژ ناشی از کاهش ناگهانی بار
- حفظ قدرت همگام‌سازی ژنراتور پس از حذف شرایط خطا
- اصلاح جریان میدان و ولتاژ خروجی محرک
انواع AVR در دیزل ژنراتور
- تنظیم کننده ولتاژ الکترومکانیکی
- تنظیم کننده ولتاژ استاتیک
- تنظیم کننده ولتاژ مبتنی بر ریزپردازنده
- تنظیم کننده ولتاژ دیجیتال
- تنظیم کننده ولتاژ سروو موتور
- تنظیم کننده ولتاژ کنترل‌شده با کامپیوتر
تنظیم کننده ولتاژ الکترومکانیکی
تنظیم کننده‌های ولتاژ الکترومکانیکی قدیمی‌ترین نوع تنظیم‌کننده ولتاژ بوده و به اجزای مکانیکی مانند روتور و استاتور متکی هستند. آن‌ها نسبتاً طراحی ساده‌ای دارند و می‌توانند سطوح مختلف ولتاژ و توان را مدیریت کنند.
تنظیم کننده ولتاژ استاتیک
رگولاتور ولتاژ استاتیک از اجزایی مانند ترانزیستور و تریستور جهت کنترل خروجی ولتاژ ژنراتور استفاده می‌کند. در مقایسه با انواع الکترومکانیکی، AVR استاتیک قابلیت اطمینان بالاتری دارد و کارآمدتر است، اما احتمال دارد که در شرایط سخت مقاومت کمتری داشته باشد.
تنظیم کننده ولتاژ مبتنی بر ریزپردازنده
رگولاتور ولتاژ مبتنی بر میکروپروسسور یا ریزپردازنده پیشرفته‌ترین نوع تنظیم کننده ولتاژ دیزل ژنراتور به حساب می‌آید و از کنترلرهای دیجیتال (معمولاً ریزپردازنده) برای تنظیم ولتاژ خروجی استفاده می‌کند. این نوع AVR بالاترین سطح دقت را ارائه می‌دهد و قابلیت برنامه‌ریزی را برای انطباق با شرایط عملیاتی مختلف دارد.
تنظیم کننده ولتاژ دیجیتال
تنظیم کننده‌های ولتاژ دیجیتال همانند AVR مبتنی بر ریزپردازنده هستند، اما به جای استفاده از ریزپردازنده، به عنوان کنترلر دیجیتال، از پردازشگر سیگنال دیجیتال استفاده می‌کنند که برای انجام عملیات ریاضی با سرعت بالا طراحی شده است.
تنظیم کننده ولتاژ سروو موتور
همانطور که از نام آن برمی‌آید، این نوع AVR از یک سروو موتور (Servomotor) استفاده می‌کند که تحریک ژنراتور را در پاسخ به بار الکتریکی و تغییرات ولتاژ تنظیم می‌کند. برای افزایش دقت و عملکرد بهتر، از یک لوپ یا حلقه کنترل استفاده می‌شود.
تنظیم کننده ولتاژ کنترل‌شده با کامپیوتر
عملکرد این نوع رگولاتور ولتاژ عمدتاً به جریان بار کلی سیستم که به رایانه انتقال می‌یابد، بستگی دارد. رایانه متصل به موتور تضمین می‌کند که مدار میدان مغناطیسی به موقع و با توجه به مقدار از قبل تعیین‌شده، روشن و خاموش می‌شود. به این طریق، سیستم الکتریکی می‌تواند به طور عادی کار کند.
محل قرارگیری AVR در دیزل ژنراتور
به طور کلی، محل‌های قرارگیری تنظیم کننده ولتاژ اتوماتیک در دیزل ژنراتور عبارتند از:
- در جعبه کنترل اصلی ژنراتور
- در ترمینال باکس آلترناتور
- زیر کاور پشتی آلترناتور (معمولاً در ژنراتورهای کوچک به این صورت است)
جمع‌بندی
اگر تنظیم کننده ولتاژ ژنراتور از کار بیفتد، در نهایت منجر به کاهش ناگهانی ولتاژ خواهد شد. از دست دادن ولتاژ باعث می‌شود که دیزل ژنراتور با خطای ولتاژ پایین یا Under-Voltage روبرو شود و نتواند به کار خود ادامه دهد. تنظیم کننده ولتاژ دیزل ژنراتور، تغییرات و نوسانات ولتاژ را تنظیم می‌کند تا یک منبع تغذیه پایدار و قابل اطمینان داشته باشیم. بدون وجود AVR، ولتاژ ممکن است کاهش یا افزایش یابد و باعث ناپایداری در تأمین جریان برق شود.
