دیزل ژنراتور چیست و چگونه کار می‌کند؟

دیزل ژنراتور جزو تجهیزات الکتریکی است که انرژی شیمیایی سوخت‌هایی مانند گازوئیل را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. عمدتاً از یک موتور دیزل و یک ژنراتور تشکیل شده است. موتور دیزل با سوزاندن گازوئیل نیرو تولید کرده و سپس نیرو را به ژنراتور منتقل می‌کند که انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.

از دیزل ژنراتور به طور گسترده ای در منبع تغذیه اضطراری، منبع تغذیه در مناطق دور افتاده، تولیدات صنعتی، صنعت حمل و نقل، نظامی و بسیاری از زمینه های دیگر استفاده می‌شود.

برای مطالعه‌ی مقاله‌ی 10 تولید کننده‌ی برتر دیزل ژنراتور، کلیک کنید.

دیزل ژنراتور چیست؟

دیزل ژنراتورها توسط یک موتور دیزلی کار می‌کنند که انرژی شیمیایی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند تا ژنراتور را برای تولید برق به حرکت درآورد. ژنراتور، انرژی مکانیکی را با توجه به اصل القای الکترومغناطیسی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. ( القای الکترومغناطیسی: هنگامی که یک میدان مغناطیسی در حال تغییر به یک رسانا اعمال می‌شود، نیروی الکتروموتور (EMF) القا شده که در صورت وجود مسیر مناسب، جریان الکتریکی را شروع می‌کند.)

دیزل ژنراتور متشکل از سیستم تامین سوخت، سیستم کنترل الکتریکی، سیستم خنک کننده، سیستم تحریک و تثبیت ولتاژ است، این سیستم های پیچیده را مجموعه دیزل ژنراتور نیز می نامند (همچنین به عنوان مجموعه DG یا دیزل ژنراتور نیز شناخته می شود)

سیستم تامین گازوئیل:

سیستم تامین گازوئیل از مخزن دیزل، پمپ دیزل، فیلتر دیزل و انژکتور سوخت تشکیل شده است. گازوئیل موجود در مخزن سوخت از طریق پمپ دیزل جهت فیلتراسیون و اتمیزه شدن به فیلتر دیزل منتقل و سپس وارد انژکتور سوخت می‌شود. انژکتور سوخت، گازوئیل را تحت فشار زیاد به داخل سیلندرها می‌پاشد.

سیستم کنترل برق:

دیزل ژنراتورها دارای سنسورهای مختلفی مانند سنسورهای دمای آب هستند که سیگنال‌های الکتریکی را دریافت و تبدیل می‌کنند. سیستم کنترل الکتریکی، این سیگنال‌ها را پردازش کرده و آن‌ها را به تصویر می کشد، به طوری که اپراتورها می‌توانند دیزل ژنراتور را از طریق چند دکمه ساده روی صفحه وضعیت کارکرد در زمان واقعی دستگاه را کنترل کنند.

سیستم تحریک:

سیستم تحریک شامل یک تنظیم کننده تحریک که خروجی واحد قدرت تحریک را کنترل می‌کند و یک واحد قدرت تحریک که جریان تحریک DC را به سیم پیچ روتور ژنراتور می‌دهد، تشکیل شده است.

با تنظیم قدرت میدان مغناطیسی داخل ژنراتور، بر میزان نیروی الکتروموتور و ولتاژ تولید شده تأثیر می گذارد که تأثیر زیادی در تولید جریان و عملکرد ایمن و پایدار خود ژنراتور دارد.

سیستم تثبیت ولتاژ:

تثبیت کننده ولتاژ برای تثبیت ولتاژ نوسان جریان تولید شده توسط مجموعه دیزل ژنراتور استفاده می‌شود تا در محدوده مناسب برای استفاده توسط تجهیزات منبع تغذیه باقی بماند.

دیزل ژنراتورها اغلب به عنوان منبع برق پشتیبان برای ساختمان‌ها استفاده می‌شوند و همچنین در عملیات‌های صنعتی، ساختمانی و معدنی که نیاز به برق دارند اما به شبکه متصل نیستند استفاده می‌شوند. دیزل ژنراتورها در کار گروهی بسیار خوب عمل می‌کنند. چندین دیزل ژنراتور از طریق اتصال موازی و روش‌های دیگر در مجموعه‌های دیزل ژنراتور ترکیب می‌شوند. آنها علاوه بر قدرت بیشتر، ولتاژ بالاتری را نیز از طریق دستگاه‌های مربوطه ارائه می‌دهند و همچنین می‌توانند به راحتی در مدت طولانی برق تولید کنند.

دستگاه های دیزل ژنراتور لزوماً همه کارها را نمی کنند. به عنوان مثال، در یک مجموعه DG متشکل از سه ژنراتور DG معمولاً فقط دو ژنراتور با ظرفیت کامل کار می‌کند و دیگری معمولاً با بار کم کار می‌کند. در همان زمان، آنها همچنین می توانند به طور متناوب وارد حالت عملیات کم بار شوند، به طوری که کل مجموعه DG بتواند عملکرد طولانی مدت با راندمان بالا را حفظ کند. ست‌های DG در نیروگاه‌ها، نیروگاه‌های صنعتی و کارگاه‌های بزرگراهی و راه آهن بسیار متداول هستند و می توان گفت تجهیزات ضروری در این مکان ها به حساب می‌آیند.

اگرچه به آن‌ها دیزل ژنراتور می‌گویند، اما نه تنها می تواند از گازوئیل استفاده کند، بلکه می‌تواند از گاز طبیعی، بنزین و سایر سوخت‌ها نیز برای تولید برق استفاده کند. دیزل ژنراتورها بیشتر به دلیل قابلیت اطمینان خود شناخته می‌شوند، زیرا گازوئیل نسبت به بنزین یا پروپان کمتر در طول زمان تحلیل می‌رود یا خراب می‌شود. موتورهای دیزلی همچنین به دلیل دوام خود شناخته می‌شوند، زیرا می‌توانند سختی های استفاده مداوم را تحمل کنند و برای مدت طولانی بدون نیاز به تعمیر کار کنند. علاوه بر این، دیزل ژنراتورها کارایی بیشتری نسبت به ژنراتورهای گازی دارند که باعث کاهش هزینه سوخت و افزایش زمان کارکرد می‌شود.

دیزل ژنراتور چگونه کار می‌کند؟

دیزل ژنراتور دستگاهی است که انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. به دو قسمت تقسیم می شود، یکی موتور دیزل و دیگری دیزل ژنراتور. اصول کار هر دو قسمت، نحوه عملکرد دیزل ژنراتور در ادامه توضیح داده خواهد شد.

نحوه کار موتور دیزل چیست؟

نحوه‌ی کار یک موتور دیزل بر اساس اصل کار یک موتور احتراق داخلی است که شامل تامین سوخت، هوای فشرده وارد شده به سیلندر، تزریق سوخت به سیلندر، اختلاط و احتراق نفت و گاز، آزادسازی انرژی شیمیایی و تبدیل آن به انرژی مکانیکی است.

هوای فشرده وارد سیلندر می‌شود

دیزل ژنراتورها از جرقه زنی استفاده می‌کنند. اولین چیزی که وارد سیلندر می‌شود هوایی است که  فیلتر شده است. هوا از طریق دریچه ورودی وارد سیلندر می‌شود و سپس پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند تا هوا را فشرده کند و دما و فشار سیلندر را افزایش دهد.

گازوئیل به داخل سیلندر پاشیده می‌شود

هنگامی که پیستون به بالا می رسد، انژکتور گازوئیل را به داخل سیلندر می‌پاشد. از آنجایی که هوای داخل سیلندر فشرده است، گازوئیل و هوا پس از اختلاط به راحتی مشتعل شده و می‌سوزند. زمان و مقدار تزریق گازوئیل دقیقاً توسط سیستم کنترل موتور تنظیم می‌شود تا از احتراق کامل آن اطمینان حاصل شود.

احتراق و آزاد شدن انرژی

گازوئیل پس از اختلاط با هوای فشرده در سیلندر مشتعل شده و می سوزد و گازهای با دمای و فشار بالا تولید می‌کند. انرژی آزاد شده توسط این گازها، پیستون را به سمت پایین هل داده و در نتیجه میل لنگ را به چرخش سوق می‌دهد. حرکت چرخشی میل لنگ از طریق شاتون و پیستون به حرکت رفت و برگشتی تبدیل می‌شود و در نهایت روتور ژنراتور را به چرخش سوق می‌دهد.

نحوه‌ کار دیزل ژنراتور چیست؟

دو نوع دیزل ژنراتور وجود دارد: ژنراتورهای DC و ژنراتورهای AC که ژنراتورهای AC عموماً بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ژنراتور DC (ژنراتور جریان مستقیم) عمدتاً از یک محفظه ژنراتور، یک هسته مغناطیسی، یک سیم پیچ میدان مغناطیسی، یک آرمیچر و کربن براش تشکیل شده است.

هنگامی که موتور دیزل آرمیچر ژنراتور را به چرخش در می آورد، به دلیل مغناطیس باقیمانده در هسته  مغناطیسی ژنراتور، سیم پیچ آرمیچر خطوط مغناطیسی نیرو را در میدان مغناطیسی قطع می‌کند. بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی، جریان تولید می کند و جریان را از طریق کربن براش خارج می‌کند.

ژنراتور AC (ژنراتور جریان متناوب) عمدتاً از چندین آهنربا دائمی با قطب‌های شمالی و جنوبی متناوب، روتور، سیم پیچ‌های آرمیچر، چدن سیلیکونی و مجموعه‌های متعدد استاتورتشکیل شده است.

روتور توسط موتور دیزل هدایت می‌شود تا خطوط مغناطیسی نیرو را به صورت محوری برش دهد و قطب های مغناطیسی متناوب در استاتور یک میدان مغناطیسی متناوب را در هسته سیم پیچ تشکیل می دهند. هنگامی که روتور دایره‌ای می چرخد، جهت و اندازه شار مغناطیسی چندین بار تغییر می‌کند.

در اثر تغییر میدان مغناطیسی، جریان القایی با تغییر اندازه و جهت در سیم پیچ ایجاد و جریان توسط سیم پیچ استاتور منتقل می‌شود.

برای به دست آوردن توان خروجی قابل استفاده و پایدار، یک سری عناصر کنترلی، دستگاه های محافظ و حلقه های سیم پیچی مورد نیاز است. از طریق چرخش روتور ژنراتور، جریان القایی استخراج می‌شود. برای محافظت از تجهیزات الکتریکی و حفظ عملکرد طبیعی آن، جریان ساطع شده از ژنراتور نیز باید توسط یک رگولاتور تنظیم و کنترل شود.

در نهایت، پس از پردازش توسط یکسو کننده و تثبیت کننده ولتاژ، خروجی برق AC پایدار است که می تواند برای تامین نیاز برق به تجهیزات برق و شبکه برق عرضه شود.

نتیجه گیری

در این مقاله با ماهیت دیزل ژنراتور و نحوه‌ی عملکرد آن آشنا شدید. برای دانستن مطالب بیش‌تر در ارتباط با وسایل مورد نیاز در صنایع مختلف، مجله‌ی نمابازار را دنبال کنید.