نحوه کار و تولید برق در دیزل ژنراتور

در سال 1831 مایکل فارادی دریافت که با حرکت آهنربا در داخل یک سیم پیچ ، (القاء) جریان الکتریکی از طریق سیم جریان می یابد. او با توجه به رابطه بین آهن ربا و الکتریسیته اولین ژنراتور الکتریسیته را طراحی کرد و منجر به ساخت ژنراتورهای الکترومغناطیسی امروزی شد.

ژنراتور الکترومغناطیسی دارای یک سری سیم پیچ  با سیم عایق است که یک استوانه ثابت (استاتور) را که یک شفت الکترومغناطیسی را احاطه کرده است (روتور )تشکیل می دهد . با چرخیدن روتور جریان الکتریکی در هر بخش سیم پیچ جریان می یابد و هر بخش به یک هادی الکتریکی جداگانه تبدیل می شود. جریان بزرگ با ترکیب جریان های جداگانه تشکیل می شود. جریان برقی حاصله توسط ژنراتورها از طریق خطوط برق به سمت مصرف کنندگان حرکت می کند.

نحوه کار و تولید برق در دیزل ژنراتور

اجزای دیزل ژنراتور

دیزل ژنراتورها از چند بخش اصلی تشکیل شده‌اند که هر کدام وظایف مشخصی را برعهده دارند. در ادامه به معرفی مهمترین اجزای دیزل ژنراتور می پردازیم :

1. موتور دیزل:

موتور ژنراتور حیاتی ترین عنصر ژنراتور است که وظیفه تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی مکانیکی را بر عهده دارد. اندازه موتور، تعیین‌کننده سرعت، توان خروجی و راندمان ژنراتور است. سوخت پس از تزریق به داخل سیلندر منفجر شده و باعث حرکت پیستون‌ها می‌شود.

در انتخاب و خرید موتور دیزلی موارد دیگری مانند میزان نوع سوخت مصرفی، صدای تولیدی آن و میزان حجم محفظه سوخت نیز مهم هستند که باید مورد توجه قرار بگیرند.  موتور دیزل شامل  اجزایی مانند   بلوک سیلندر، پیستون، میل لنگ، سرسیلندر، پمپ سوخت، توربوشارژر ، فیلترها ، رادیاتور و… است که با هماهنگی هم انرژی مکانیکی تولید می کنند. 

2. دینام:

دینام قطعه ای از ژنراتور است که از قطعات ثابت (استاتور) و متحرک (روتور / آرماتور) تشکیل شده است که اطلاعات مکانیکی ارائه شده توسط موتور را به جریان الکتریکی  تبدیل می کند. استاتور از مجموعه ای از کانال های الکتریکی تشکیل شده است که بر روی یک مرکز آهنی در حلقه ها پیچیده شده اند و روتور در اطراف استاتور یک میدان جذب متحرک ایجاد می کند که باعث می شود بین سیم پیچ های استاتور تمایز ولتاژ ایجاد شود.

3. سیستم سوخت:

مخزن سوخت معمولا انرژی لازم برای فعال نگه داشتن ژنراتور به مدت 6 تا 8 ساعت را دارد. این سیستم وظیفه خود را با رساندن سوخت و تبدیل آن به انرژی مکانیکی برق انجام می دهد. سیستم سوخت دیزل از اجزایی مانند لوله اتصال مخزن به سوخت ، پمپ سوخت، جداساز سوخت ، تزریق کننده سوخت و لوله تهویه سوخت تشکیل شده است.

4. سیستم خنک سازی:

استفاده مداوم از ژنراتور باعث داغ شدن و در نتیجه خراب شدن قطعات آن می شود. سیستم تهویه و خنک کننده برای از بین بردن گرمای تولید شده ضروری است که از آب سرد به عنوان خنک کننده ژنراتور و در برخی مواقع  نیز از هیدروژن به عنوان خنک کننده سیم‌پیچ‌های استاتور در واحدهای ژنراتور بزرگ استفاده می‌شود، زیرا بهره وری آن‌ها در جذب گرما بیشتر از سایر خنک کننده‌هاست.

5. سیستم اگزوز:

بخار تولید شده توسط یک ژنراتور حاوی مواد شیمیایی  خطرناک مانند مونوکسید کربن است. این سیستم گازهای حاصل از احتراق موتور دیزل را از ژنراتور خارج می کند و شامل اجزایی مانند مبدل کاتالیزوری،  صدا خفه‌کن، لوله اگزوز و منیفولد اگزوز است. لوله‌های اگزوز معمولا از جنس چدن، آهن و استیل هستند که با اتصالات انعطاف پذیر به موتور وصل می‌شوند تا میزان لرزش را به حداقل رسانیده و از آسیب به سیستم اگزوز ژنراتور جلوگیری کنند. گاز های تولید شده از طریق انتهای لوله اگزوز که در بیرون قرار گرفته از درها، پنچره‌ها و سایر خروجی‌های خانه یا ساختمان خارج می‌شود.

6. تنظیم کننده ولتاژ:

این سیستم، تنظیم ولتاژ خروجی ژنراتور را با عملکرد اجزایی مانند رگولاتور، سیم پیچی تحریک کننده و روتور یکسو کننده انجام می دهد.

7. سیستم روغنکاری:

قطعات متحرک ژنراتور برای حفظ دوام ،عملکرد مناسب و طولانی مدت لازم است تا روغنکاری شوند. روغن موجود در لوله روغنکاری مانند یک روان کننده برای موتور ژنراتور عمل می کند و می بایست بعد از هر ۸ ساعت کار ژنراتور، سطح روغن مخزن روغنکاری را بررسی و بعد از هر ۵۰۰ ساعت کار ژنراتور، روغن داخل مخزن روغنکاری تعویض شود.

8. شارژر باتری:

شروع عملکرد ژنراتور به وسیله باتری انجام می‌شود. شارژر باتری با تامین مقدار مناسب ولتاژ شناور، باتری ژنراتور را شارژ ‌می‌کند. در صورتی که میزان ولتاژ شناور کم باشد، شارژ در باتری وجود نخواهد داشت واگر مقدار ولتاژ شناور بسیار زیاد باشد، از طول عمر باتری می‌کاهد. برای جلوگیری از زنگ زدگی، شارژرهای باتری را اغلب از جنس فولاد ضد زنگ می‌سازند.

9. کنترل پنل:

این قسمت از دیزل ژنراتور رابط کاربری ژنراتور است که شامل تنظیمات خاصی برای پریزها و کنترل‌های برق است و امکان نظارت و کنترل ژنراتور را فراهم می‌کند و بخش های مختلفی از جمله ولتاژ، فرکانس، جریان، توان، فشار روغن، دما و غیره را نمایش می‌دهد. همچنین دارای ویژگی‌های حفاظتی مانند قطع‌کننده مدار، فیوز، رله و … برای جلوگیری از آسیب به ژنراتور یا بار است.

10. قالب/ چارچوب اصلی:

همه ژنراتورهای ثابت و قابل حمل، محفظه مخصوصی به عنوان پشتیبان ساختاری دارند و با اتصال قالب به زمین ایمنی بیشتری، برای ژنراتورها ایجاد می شود.

همه بخش‌های دیزل ژنراتور با هماهنگی کامل با هم ، انرژی الکتریکی مورد نیاز را تامین می‌کنند.

اجزای دیزل ژنراتور

نحوه تولید برق در ژنراتور

دیزل ژنراتور از موتوری تشکیل شده است  که سوخت دیزلی را در طی فرایند احتراق به انرژی مکانیکی تبدیل می کند و سپس انرژی مکانیکی ایجاد شده تبدیل به الکتریسیته می‌شود. هنگامی که ژنراتور دیزلی راه اندازی می‌شود، موتور چهار فرایند احتراق خود را یعنی مکش، فشرده سازی، احتراق و تخلیه را طی می‌کند. موتور دیزلی با یک احتراق درونی کوچک روشن می شود. جهت استاندارد شدن قدرت خروجی ژنراتور در موتور دیزلی، دریچه ای تعبیه شده که سوخت را کنترل کرده وسرعت موتور دیزلی را تحت کنترل در می آورد.

به دلیل اتصال موتور به ژنراتور توسط میل لنگ ، زمانی که میل لنگ به کمک موتور می‌چرخد محور اصلی ژنراتور نیز به چرخش در می آید و این حرکت با سرعت بسیار بالایی موجب چرخش آهنربای درونی سیم پیچ ژنراتور شده و الکتریسیته تولید می‌شود. کلید هدایتگر (گاورنر) هم به موتور اجازه می دهد در صورت افزایش مصرف با بالابردن سرعت الکتریسیته مورد نیاز را تامین کند، تا در صورت افزایش یا کاهش ناگهانی در مصرف کنندگان میزان تولید برق را کنترل کند.

 مراحل کار دیزل ژنراتور

به طور کلی نحوه کار دیزل ژنراتور را می توان در مراحل زیر بیان نمود:

 ۱.مرحله مکش:

در اولین مرحله شیر ورودی باز شده و با جابه‌جا شدن پیستون از مرکز به سمت بالا سیلندر به حرکت می کند . سپس سوپاپ هوا باز می شود و هوا با فشار به داخل سیلندر کشیده می شود و در پایان سوپاپ هوا بسته می شود و هوا در داخل سیلندر حبس می شود.

۲. مرحله تراکم:

در این مرحله پس از آن که سوپاپ تخلیه و هوا بسته شد، پیستون در داخل سیلندر به سمت بالا حرکت می کند و باعث متراکم و فشرده شدن هوای داخل سیلندر می شود. هوای متراکم شده بسیار داغ است و دمای آن بین 550 تا 600 درجه است.

 ۳.مرحله احتراق:

در این مرحله، پیستون به سمت بالا حرکت می کند و سوخت وارد هوای متراکم و داغ شده و شروع به سوختن می کند با افزایش گازهای منبسط شده به پیستون فشار وارد می شود و شروع به حرکت می کند و این حرکت توسط میل لنگ به ژنراتور منتقل می شود و باعث چرخش آهن ربای درون سیم پیچ ژنراتور می شود. سپس توسط قانون القای الکتریسیته، برق یا انرژی الکتریکی تولید می شود.

۴.مرحله تخلیه:

در پایان مرحله احتراق به طور مجدد پیستون به سمت بالا رفته سوپاپ تخلیه باز می شود و گاز های سوخته شده از سیلندر خارج می شود و توسط اگزوز به خارج از دیزل ژنراتور منتقل می شود. با خالی شدن گاز های درون سیلندر دوباره پیستون به پایین حرکت می کند و سوپاپ تخلیه بسته و سوپاپ هوا باز می شود و دور جدیدی شروع می شود. 

 

مراحل کار دیزل ژنراتور

سوخت مصرفی دیزل ژنراتور برای تامین برق

دیزل ژنراتورها برای تولید برق از سوخت دیزل استفاده می‌کنند. سوخت دیزل یک نوع سوخت هیدروکربنی است که از تقطیر نفت خام به دست می‌آید. منابع تولید سوخت دیزل عبارتند از: گازوئیل های نفتی، گازوئیل مصنوعی، بیودیزل، روغن ها و انوع چربی های هیدروژنه و دی متیل اتر (DME)

 سوخت احتراقی توسط انژکتوری که تحمل دما و فشار بالای محفظه را دارد بسیار ریز می شود تا بتواند به بهترین شکل با هوا مخلوط شود.  سوخت با فشار بالا به انژکتور وارد شده و توسط یک سوزن و یک نازل به صورت پودر در محفظه احتراق پخش می شود.نوع پخش سوخت در مخلوط شدن هوا با آن تاثیر مستقیم دارد و عمل احتراق با مصرف سوخت کمتر اتفاق می افتد.

مزایای استفاده از سوخت دیزل در دیزل ژنراتورها عبارتند از: در دسترس بودن، قیمت مناسب، ذخیره‌سازی و حمل آسان، ایمنی بالاتر نسبت به بنزین و بازدهی انرژی بیشتر.سوخت پس از تزریق به موتور و احتراق، انرژی مکانیکی تولید می‌کند که باعث چرخش ژنراتور شده و در نهایت برق تولید می‌شود.

نحوه کار و تولید برق در دیزل ژنراتور

سخن پایانی

دیزل ژنراتور با تبدیل سوخت دیزلی به الکتریسیته، می تواند برق مورد نیاز کارخانه ها، پروژه های ساختمانی، جاده ها و راه آهن ، بیمارستان ها، سازمان ها و ادارات، پروژه های مختلف بین شهری و دور دست و هر شرایط و موقعیتی که برق پشتیبان لازم داشته باشند را فراهم کند.این ژنراتورها به علت مصرف سوخت کمتر، طول عمر بیشتر و استهلاک کمتر از نظر اقتصادی به صرف می باشد. هزینه نگهداری و تعمیر دیزل ژنراتور ها نسبت به محصولات مشابه خود کمتر می باشد.

مقالات بیشتر

تماس بگیرید