ژنراتورها و عملکرد آنها

ژنراتورها همواره یکی از مهمترین عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی و کاربردهای خاص دیگر ایفاء کرده است . ساخت اولین نمونه ژنراتور (سنکرون) به انتهای قرن ۱۹ برمی گردد.

ماشین هایی هستند که انرژی مکانیکی را از محرک اصلی به یک توان الکتریکی در ولتاژ و فرکانس خاصی تبدیل می نماید.کلمه سنکرون به این حقیقت اشاره دارد که فرکانس الکتریک این ماشین با سرعت گردش مکانیکی شفت قفل شده است ، ژنراتورسنکرون برای تولید بخش اعظم توان الکتریکی در سرتاسر جهان به کار می رود.

ژنراتور ها دارای دو اصل هستند: قسمتها و میدان که آهنربای الکترو مغناطیسی با سیم پیچ هایش و آرمیچر و ساختاری که از کنتاکتورحمایت می کند و کار قطع میدان مغناطیسی و حمل جریان القاء شده ژنراتور یا جریان ناگهانی به موتور را دارد است . آرمیچر معمولا” هسته ی نرم آهنی اطراف سیم های القائی که دور سیم پیچ ها پیچیده شده اند ، است .

اجزای اصلی ژنراتور
اجزای اصلی ژنراتور الکتریکی به صورت زیر تقسیم بندی می شود:
(۱) موتور
(۲) دستگاه تولید برق متناوب (آلترناتور)
(۳) سیستم سوخت
(۴) تنظیم کننده ولتاژ
(۵) سیستم سردسازی و اگزوز
(۶) سیتم روغنکاری
(۷) شارژر باطری
(۸) پنل کنترل
(۹) چارچوب اصلی

(۱) موتور
موتور منبع ورودی انرژی مکانیکی به موتور ژنراتور است. اندازه موتور بطور مستقیم متناسب با حداکثر توان خروجی عرضه شده است.

(۲) دستگاه تولید برق متناوب (آلترناتور)
آلترناتور همچنین به نام genhead نیز شناخته شده است که بخشی از ژنراتور است که خروجی الکتریکی از ورودی مکانیکی عرضه شده توسط موتور را تولید می کند. آن شامل مونتاژ قطعات ثابت و متحرک روکشی شده در جایش است. اجزا باهم کار می کنند و باعث حرکت نسبی بین میدان های مغناطیسی و الکتریکی می شوند که به نوبه خود الکتریسیته تولید می کنند.

(۳) سیستم سوخت
تانک سوخت معمولا ظرفیت کافی برای حفظ کارکرد ۶ تا ۸ ساعت را بطور متوسط دارد. در مورد واحدهای کوچک موتور ژنراتور، تانک سوخت قسمتی از پایه ژنراتور است یا سوار بر روی چارچوب ژنراتور شده است. برای کاربردهای تجاری، ممکن است لازم باشد تا بطور مستقیم باشد و روی تانک سوخت خارجی نصب شده باشد.

(۴) تنظیم کننده ولتاژ
(i) تنظیم کننده ولتاژ: تبدیل ولتاژ AC به جریان DC – تنظیم کننده ولتاژ را از بخش کوچکی از خروجی ولتاژ AC ژنراتور است و به جریان DC تبدیل می کند. تنظیم کننده ولتاژ سپس جریان DC را تغذیه می کند که به عنوان سیم پیچ ثانویه استاتور است که به عنوان سیم پیچ محرک شناخته شده است.
(ii) سیم پیچ محرک: تبدیل جریان DC به جریان AC- سیم پیچ محرک الان کارکردی مشابه سیم پیچ اولیه استاتور است و جریان AC کمی تولید می کند. سیم پیچ ثانویه به واحدهایی که به عنوان یکسوکننده چرخشی شناخته شده اند وصل هستند.
(iii) یکسوکننده های چرخشی: تبدیل جریان AC به جریان DC- این یکسوکننده جریان AC توسط سیم پیچ های یکسوکننده تولید می شوند و به جریان DC تبدیل می شود. این جریان DC منتهی به روتور/آرماتور است که میدان الکترومغناطیسی است است بعلاوه میدان مغناطیس چرخشی روتور/آرماتور.
(iv) روتور/ آرماتور: تبدیل جریان DC به ولتاژ AC – روتور/ آرماتور الان ولتاژ بیشتری AC را در سیم پیچ استاتور است که ژنراتور الان خروجی بیشتری ولتاژ AC تولید می کند.

(۵) سیستم های خنک کننده و اگزوز
(i) سیستم خنک کننده
استفاده متوالی از ژنراتور باعث می شود که اجزای مختلف آن گرم شوند. لازم است که سیستم خنک کننده و تهویه ای باشد تا با گرمای تولید شده در این فرآیند کنار بیاید.
آب تازه یا خام گاهی اوقات به عنوان خنک کننده برای ژنراتورهاست اما این اکثرا محدود به موقعیت های خاصی مانند زنراتورهای کوچک کاربردهای شهری یا واحدهای بسیار بزرگ تا ۲۲۵۰ کیلووات و بالاتر می شود. هیدروژن گاهی اوقات به عنوان خنک کننده ای برای سیم پیچ استاتور واحدهای بزرگ ژنراتور استفاده می شوند چون بسیار کاراتر در جذب گرما نسبت به هر خنک کننده دیگر است. هیدروژن گرما را از بین می برد و آن را از طریق تبادل گر گرمایی در مدار خنک کنندگی ثانویه هستند که شامل آب دمیرالیزه بعنوان خنک کننده است. این که چرا ژنراتورهای بسیار بزرگ و کارخانجات نیروی کوچک اغلب برج های سردکننده بزرگی کنار خودر دارند. برای همه کاربردهای معمول دیگر، هم مسکونی و هم صنعتی، رادیاتور استاندارد و فنی روی ژنراتور وصل شده اند و به عنوان سیتم خنک کنندگی اولیه کار می کنند.

(ii) سیستم اگزوز
گازهای اگزوز توسط ژنراتور از هر نوع موتور دیزلی یا گازوییلی خارج می شوند و شامل مواد شیمیایی به شدت سمی بودند که نیاز دارند بطور مناسبی مدیریت شوند. از اینرو، لازم است تا سیستم اگزوز مناسبی وصل شوند تا ترتیب گازهای اگزوز را بدهند. اینجا نمی توان تاکید کافی بر بقایای سمی مونوکسیدکربن داشت که یکی از متداول ترین علل برای مرگ در مناطق تحت تاثیر طوفان بعد از آن است که مردم تمایل دارند در مورد آن زمانی فکر می کنند که بسیار دیر شده است.

(۶) سیستم روغنکاری
چون ژنراتور دارای قطعات محرک در موتورش ااست که نیاز است تا روغنکاری برای تضمین عملیات دوام و نرم برای دوره زمانی طولانی است. موتور موتور ژنراتور توسط روغن ذخیره شده در پمپ است. باید سطح روغنکاری روغن هر ۸ ساعت کارکرد ژنراتور بررسی شود. باید همچنین برای هر نوع نشت روغنکاری و تغییر در روغنکاری در هر ۵۰۰ ساعت کارکرد ژنراتور است.
(۷) شارژر باطری
شروع عملکرد ژنراتورباطری محور است. شارژر باطری باطری ژنراتور شارژ شده توسط عرضه نمودن آن با ولتاژ شناور دقیق است. اگر ولتاژ شناور خیلی پایین است باطری زیر شارژ حفظ خواهد شد. اگر ولتاژ شناور خیلی بالاست عمر باطری را کوتاه خواهد کرد. شارژر باطری معمولا از فولاد ضد زنگ برای جلوگیری از خوردگی ساخته شده است. آن ها همچنین کاملا اتوماتیک است و نیاز به هر تنظیمی ساخته شده ندارد یا هر تنظیماتی تغییر کرده باشد. ولتاژ خروجی DC شارژر باطری مجموعه ای از ۲٫۳۳ ولت در هر سلول است که ولتاژ شناور دقیقی برای باتری های اسیدی سربی است. شارژر باطری ولتاژ خروجی ایزوله شده DC دارد که با کارکرد نرمال ژنراتور مداخله نمی کند.

(۸) کنترل پنل
این رابط کاربر با ژنراتور است و شامل خصوصیاتی برای پریز الکتریکی است. کارخانجات مختلف قسمت های متفاوتی در کنترل پنل گنجانده اند. بخش از این موارد در زیر آمده است.
(i) روش و خاموش الکتریکی- کنترل استارت اتوماتیک به طور خودبخود ژناتور در طول قطع برق است که بر ژنراتور نظارت می کند در حالی که در حال کار است و بطور اتوماتیک خاموش می شود زمانی که بیشتر دیگر مورد نیاز نیست.
(ii) معیار موتور- معیارهای مختلف نشان می دهد که پارامترهای مهمی مانند فشار روغن، دمای خنک کننده، ولتاژ باطری، سرعت چرخش موتور و دوره عملکرد است. اندازه گیری و نظارت ثابت این پارامترها قادرند موتور ژنراتور را غیرقابل ساخته اند موقعی که هر از این سطوح آستانه مربوطه است.
(iii) معیار ژنراتور- کنترل پنل معیارهایی دارد که همچنین برای اندازه گیری جریان خروجی و ولتاژ و فراوانی عملکردی دارد.
(iv) کنترل های دیگر- انتخاب فاز سوییچ، سوییچ فرکانس و کنترل موتور سوییچ (حالت کتابچه راهنمای کاربر، حالت خودکار) در میان دیگران
(۹) چارچوب/شاسی موتور ژنراتور
دیزل ژنراتور ، قابل حمل یا ثابت می باشد ، در حالت کلی تمامی تجهیزات بالا بر روی سکو یا همان شاسی قرار می گیرد .