ژنراتور

ژنراتور برق چیست؟

ژنراتور برق دستگاهی است که نیروی الکتریسیته و برق تولید کرده و از قطع فعالیت های روزانه یا اختلال در عملیات کاری پیشگیری می کند. ژنراتور ها به شکل های فیزیکی و الکتریکی برای کاربرد های مختلف در دسترس می باشند. انتخاب بهترین ژنراتور برق اضطراری خانگی و صنعتی مورد نیاز کاری پیچیده بوده و نیاز به عملیات محاسباتی دقیق دارد و می بایست توسط کارشناس مربوطه صورت گیرد تا با صرف معقول ترین هزینه، بیشترین کارایی عاید مصرف کننده گردد. در ادامه به ارائه اطلاعات در مورد ژنراتور می پردازیم تا با آشنایی کامل از این محصول بهترین انتخاب را در این زمینه داشته باشید.

انواع ژنراتور

انواع موتور ژنراتور از لحاظ سوخت مصرفی

• موتور ژنراتور دیزلی (Diesel Gensets)
• موتور ژنراتور گازسوز (Gas Gensets)
• موتور ژنراتورهای دوگانه سوز (Dual Fuel Gensets)

همچنین این محصولات از لحاظ ساختاری در دو نوع کانوپی دار (سایلنت) و بدون کانوپی نیز عرضه می گردند.

فیلم معرفی انواع ژنراتور برق

ژنراتور چگونه کار می کند؟ یا طرز کار ژنراتور

ژنراتور برق وسیله ای است که انرژی مکانیکی به دست آمده از منبع بیرونی را به انرژی الکتریکی به عنوان خروجی تبدیل می کند. باید بدانیم که ژنراتور انرژی الکتریکی تولید نمی کند. در عوض، با استفاده از انرژی مکانیکی عرضه شده و با ایجاد حرکت و تولید بار الکتریکی در سیم پیچ ها در مدار الکتریکی، برق را به عنوان خروجی سیستم تولید می کند. این جریان، شارژ الکتریکی جریان الکتریکی عرضه شده توسط ژنراتور است.

برق تولید شده توسط ژنراتور ها یا برق خروجی ژنراتور ها می تواند به صورت سه فاز و تک فاز باشد. برق تکفاز در مصارف کوچک به عنوان مثال خانگی مورد استفاده قرار می گیرد و نوع سه فاز که با نام ژنراتور سه فاز نیز شناخته می شود در مصارف کوچک، نیمه صنعتی، صنعتی و نیروگاهی مورد استفاده قرار می گیرد.

ژنراتور ها در دو نوع زغالی و اکسایتری تولید می شوند که امروز بیشتر مشتریان تمایل به استفاده از ژنراتورهای اکسایتری یا همان غیر زغالی را دارند که آن هم به این دلیل است که در ژنراتورهای زغالی به دلیل تعویض دائم زغال مشتریان اقبال کمتری به آن دارند، در صورتی که در ژنراتور های اکسایتری یا براشلس زغال وجود ندارد و به واسطه القای ولتاژ تحریک می شوند مکانیسم ژنراتور را می توان با درک کار پمپ آب فهمید که باعث جریان آب می شود اما واقعا آبی ایجاد نمی کند و فقط آب جریان می یابد.

ژنراتور ها در واقع در سه نوع دی سی، سنکرون و آسنکرون موجود می باشند که در ژنراتور های سنکرون سرعت میدان مغناطیسی بوجود آمده با سرعت روتور برابر است حتی در زیر بار که بیشتر برای تولید ژنراتور های سه فاز مورد استفاده قرار می گیرد در صورتی که در ژنراتور های آسنکرون سرعت میدان مغناطیسی بوجود آمده با سرعت گردش رتور برابر نیست در ساخت الکتروموتور ها این چنین است.

ژنراتور های برق از دو قسمت تشکیل شده اند، قسمت متحرک را روتور و قسمت ساکن آن را استاتور می گویند. روتورها نیز از نظر ساختمان دو دسته اند، ماشین های قطب صاف و ماشین های قطب برجسته.

این دستگاه ها به طور قراردادی بر اساس توان برق بر حسب کیلووات آمپر (KVA یا کاوا) یا کیلووات (KW) تقسیم بندی می شوند. در واقع هم موتور باید توان تولید این نیرو را (که بر حسب اسب بخار نیز عنوان می شود) داشته باشد و هم ژنراتور باید بتواند با نیروی محرک هایی که موتور تولید می کند این خروجی را بدهد.

انواع ژنراتور نیرو گاهی

ژنراتور های نیروگاهی که در انواع مختلف با سوخت های متفاوت عرضه می شوند را می توان به شکل های زیر دسته بندی نمود.

• ژنراتورهای سه فاز نیروگاه آبی
• ژنراتورهای سه فاز نیروگاه بادی
• ژنراتورهای سه فاز نیروگاه سوخت فسیلی (گازی یا گازوئیلی)

ژنراتورهای نیروگاهی که در واقع به صورت ژنراتور های سه فاز می باشند از لحاظ ساختاری و فنی متغییر با ژنراتور های معمول مورد استفاده در صنعت، کارگاه ها و مجتمع ها می باشند. ژنراتورهای نیروگاهی با سوخت فسیلی رایج تر نسبت به دو نوع دیگر هستند و برای نوع سه فاز بیشتر به صورت گازی ارائه می شوند.

ژنراتورهای نیروگاهی معمولا 1000 یا 700 دور می باشند که از لحاظ تعداد دور نسبت به ژنراتور های معمول در صنعت کمتر هستند که همین امر باعث شده تا ابعاد و اندازه بزرگ تری نسبت به ژنراتور هایی با تعداد دور 1500 داشته باشند. ژنراتور های نیروگاهی دائم کار هستند و فاصله تعمیر و نگهداری و همچنین بازدید دوره ای طولانی تری نسبت به ژنراتور های معمول دارند همین ویژگی ها موجب شده تا ژنراتورهای نیروگاهی به صورت سفارشی تولید و وارد شوند.

ژنراتور 220 ولت

ژنراتورهای 220 ولت به ژنراتورهایی اتلاق می شوند که به صورت تکفاز با برق 220 ولت شهری مقایسه می شوند به طور کلی موتور برق هایی با توان کوچک از 1 کیلووات تا نهایتا 15 کیلووات که با سوخت هایی نظیر بنزین، گازوئیل یا گازی شهری و مایع کار می کنند موجود می باشند که به صورت 220 ولت برق شهری خروجی جریان می دهند.

این موتور برق ها معمولا مجهز به ای وی آر هستند که وظیفه آن تنظیم ولتاژ خروجی می باشد که اصطلاحا به آن تثبیت کننده ولتاژ یا رگولاتور ولتاژ می گویند.

ژنراتور برق کانوپی دار

اجزای ژنراتور

اجزای اصلی ژنراتور الکتریکی به صورت زیر تقسیم بندی می شود:

1. موتور
2. ژنراتور
3. سیستم سوخت
4. تنظیم کننده ولتاژ
5. سیستم خنک سازی و اگزوز
6. سیستم روغنکاری
7. شارژ باطری
8. پنل کنترل
9. چارچوب اصلی

1. موتور

این قسمت حیاتی ترین بخش دیزل ژنراتور است و تمام توان مکانیکی که ژنراتور برای حرکت می خواهد تامین می کند. موتور در دیزل ژنراتور باید بسیار دقیق انتخاب شود. زیرا توان مکانیکی که یک موتور تامین می کند، می تواند توان الکتریکی خروجی ژنراتور را مشخص کند و به این وسیله قدرت الکتریکی برای استفاده از دیزل ژنراتور بدست می آید. در انتخاب موتور دیزل ژنراتور موارد دیگری همانند میزان صدای تولیدی ژنراتور و میزان حجم محفظه سوخت نیز مهم هستند که باید به آنها توجه نمود.

موتور های دیزلی برای راه اندازی و تولید توان، نیاز به توان الکتریکی دارند. از این رو در اکثر موارد از منبع تغذیه که ولتاژ مستقیمی (DC) در حدود 12 تا 24 ولت را تولید می کند، برای راه اندازی موتور استفاده می شود. این منبع تغذیه می تواند خود موتور الکتریکی یا تعداد باتری باشد که این میزان ولتاژ را تامین می کند.

2. ژنراتور

ژنراتور برق قلب تپنده تولید توان الکتریکی دیزل ژنراتور است که انرژی اولیه خود را از موتور گرفته و تولید برق می کند. نوع ژنراتور بر حسب نیاز ما تعیین می شود. برای مثال برای تولید توان بالا نیاز به ژنراتور القایی داریم. ساختمان ژنراتور اعم از نوع سیم پیچی روتور و استاتور و جریان تحریک آن، تعیین کننده نحوه عملکرد دیزل ژنراتور است.

3. سیستم سوخت

تانک سوخت معمولا ظرفیت کافی برای حفظ کارکرد 6 تا 8 ساعت را بطور متوسط دارد. در مورد واحدهای کوچک موتور ژنراتور، تانک سوخت قسمتی از پایه ژنراتور شده است. برای کاربرد های تجاری، ممکن است لازم باشد تا بطور مستقیم باشد و روی تانک سوخت خارجی نصب شده باشد.

قسمت های معمول سیستم سوخت

• ارتباط لوله از مخزن سوخت به موتور
• عرضه مستقیم سوخت از تانک به موتور و برگشت مستقیم از موتور به تانک
• ارتباط سرریز از تانک سوخت به لوله زهکش
• پمپ سوخت
• سوخت را از تانک ذخیره اصلی به تانک روز منتقل می کند. پمپ سوخت نوعا بطور الکتریکی کار می کند.
• جداکننده آب و سوخت، آب و ماده خارجی را از سوخت مایع برای پشتیبانی از اجزای دیگر ژنراتور در مقابل خوردگی و آلودگی جدا می کند.
• انژکتور سوخت، سوخت مایع را اتمیزه کرده و در مورد نیاز سوخت در اتاقک احتراق موتور اسپری می شود.

4. رگولاتور ولتاژ

رگولاتور ولتاژ وظیفه تنظیم ولتاژ خروجی ژنراتور را دارد که این کار با عملکرد اجزایی مانند رگولاتور، سیم پیچی تحریک کننده و روتور یکسو کننده انجام می پذیرد.

5. سیستم خنک کننده

در دیزل ژنراتور ها خنک کردن اجزای ولتاژ بسیار مهم است چرا که داغ شدن زیاد و طولانی مدت آن باعث خراب شدن قطعات می شود که به عملکرد دستگاه ضربه می زند. در برخی از دیزل ژنراتور ها از مایع و در برخی دیگر از گاز هیدروژن برای خنک سازی استفاده می شود.

6. سیستم روغنکاری

در دیزل ژنراتور اجزای مکانیکی بسیاری وجود دارد که دائما در حال کار و حرکت می باشند. لذا برای کارایی بهتر نیاز است که اجزا روغن کاری شوند. معمولا هر 10 ساعت کار با دیزل ژنراتور، باید سطح روغن آن را کنترل کرد و هر 500 ساعت روغن باید تعویض شود.

7. شارژر باتری

شروع عملکرد ژنراتور باطری محور است. این قسمت علاوه بر شارژ باتری، میزان شارژ را نشان می دهد. توان این شارژ با توان خروجی ژنراتور متناسب است.

8. کنترل پنل

این قسمت وظیفه کنترل الکتریکی کل سیستم را دارد. قسمت هایی که لازم است کنترل شوند به شرح ذیل است:

• کنترل ژنراتور، شامل کنترل تمامی پارامتر های دخیل در ژنراتور است که شامل ولتاژ، جریان و فرکانس است.
• کنترل موتور، در قسمت کنترل موتور باید پارامتر های سرعت، میزان روشن بودن، فشار روغن، میزان حرارت سیال خنک کننده و غیره اندازه گیری شود.
• پنل خاموش و روشن، سیستم روشن و خاموش کردن اتوماتیک که در بعضی از دیزل ژنراتورها وجود دارد.

9. 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.

سیستم دود خروجی ژنراتور

در دیزل ژنراتور ها به علت تولید دود سمی خروجی نیاز است که سیستمی برای کنترل این دود و جداسازی این قسمت از سایر قسمت ها موجود باشد. به همین منظور این سیستم در قسمت خروجی موتور قرار دارد. دیزل ژنراتور ها، بسته به نیاز، دارای تجهیزات جانبی هستند که می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• برد کنترل با قابلیت استارت اتوماتیک به هنگام قطع برق شهر
• سیستم پیش گرمکن آب (Jacket Water Heater)
• رادیاتور Tropical (مخصوص مناطق گرمسیری)
• باتری و باتری شارژر اتوماتیک
• ضربه گیرهای الاستیک بین موتور و شاسی و نیز ژنراتور و شاسی
• کانوپی (اتاقک) صداگیر و عایق ضد آب

دینام مولد برق

وظیفه دینام مولد برق تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است و جریان به وجود آمده که جریانی مستقیم است را به باتری می رساند. این دینام می تواند باتری خودرو یا ژنراتور باشد در واقع برق اولیه مورد نیاز در راه اندازی ژنراتور ها و خودرو ها را دینام بر عهده دارد.

این نکته لازم به ذکر است که در خودروهای جدید به جای استفاده از دینام از الترناتور استفاده می شود و دلیل آن هم این است که دینام های قدیمی برای خودروها در دور پایین مشکل ساز می شدند و توانایی لازم برای شارژ خودرو را نداشت از این رو در خودروهای جدید به جای دینام از آلترناتور استفاده می شود.

اجزای تشکیل دهنده دینام

انواع ژنراتور برق

برحسب کاربرد، کارخانجات سازنده چهار نوع را پیشنهاد می دهند:

1. اضطراری (Standby)
2. پایه (Prime)
3. دائم (Continuous)
4. چندمنظوره

ژنراتور برق اضطراری یا مولد اضطراری (Standby)

این مولد (ژنراتور برق اضطراری خانگی یا صنعتی) در حالت قطع برق شهری به صورت خودکار اقدام به تامین برق مشترکین می کند. یک مدل از ژنراتور بصورت استندبای ممکن است لازم باشد تا چند ساعت در ماه عمل کند، اما مدل های دیگری از ژنراتور های پرایم (Prime) هستند که باید پیوسته کار کنند. زمانی که یک ژنراتور جایگزین راه می افتد، ممکن است با شرایط بخصوص عمل کند، مانند 10 درصد بار اضافه (Over Load).

موارد کاربرد، تامین برق اضطراری بیمارستان، کارخانجات، ادارات و غیره بدون اتصال به شبکه می باشد.

مولد پایه (Prime)

معمولا در اماکنی که موقتا به برق نیاز است، مورد استفاده قرار می گیرد؛ مانند اردوگاه ها، نمایشگاه ها، اکتشاف معادن و کمپ ها. این مولد نباید در کاربرد های ساخت نیروگاه استفاده شود. خروجی با بار های مختلف در زمان های نامحدود قابل تامین می باشد. این ژنراتور ها عموما قادر به تامین پیک تقاضای 100 درصد ظرفیت اولیه ekW بوده و با 10 درصد ظرفیت اضافه بار برای مدت زمان محدود نیز در دسترس می باشند (توان اولیه مطابق با ISO8528 و توان اضافی مطابق با BS5514 ،DIN6271 ،ISO3046 و AS2789).

این دسته بندی (Rating) برای تمامی مدل های ژنراتور قابل استفاده نیست. کاربرد های عمومی آن که فقط ژنراتور مرجع توان بوده و برای ارتباط راه دور با معادن، سایت های ساختمانی، زمین برگزاری نمایشگاه و فستیوال و غیره است.

مولد دائم (Continuous)

مولد دائم برای امور نیروگاهی یا برق سراسری مورد استفاده قرار می گیرد و قابلیت فراهم سازی توان پیوسته برای یک بار ثابت تا ظرفیت نامی خروجی برای زمان های نامحدود را دارد. امکان جانشین شدن اضافه بار برای این رتبه در دسترس نیست. برای انتخاب دسته صحیح با توزیع کننده های مجاز مشورت فرمایید (مطابق با ISO8528 ،BS5514 ،DIN6271 ،ISO3046 ،AS2789).

این رتبه بندی برای تمامی مدل های ژنراتورها قابل استفاده نمی باشد. کاربرد های عمومی برای ژنراتور هایی که بار یکسان پیوسته را تامین می کنند یا به صورت موازی با فیدر توان اصلی و دائم شبکه برای ماکزیمم سطح مجاز 8760 ساعت در سال. همچنین ممکن است برای پشتیبانی / پیک شبکه (حتی از طریق اعمال برای 200 ساعت در سال) مورد استفاده قرار گیرد.

کوپله دیزل ژنراتور

کار اتصال موتور دیزل و ژنراتور به هم و نصب آن بر روی شاسی فلزی و قراردادن یک تابلو و کنترل را در کنار آن اصطلاحا کوپله کردن (Coupling) گویند.

ساختمان و اساس کار ژنراتور سنکرون

در ژنراتور سنکرون یک جریان DC به سیم پیچ روتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی روتور تولید شود. سپس روتور مربوط به ژنراتور به وسیله محرک اصلی چرخانده می شود، تا یک میدان مغناطیسی دوار در ماشین بوجود آید. این میدان مغناطیسی، یک ولتاژ سه فاز را در سیم پیچ های استاتور ژنراتور القاء می کند.

در یک ماشین دو عبارت در توصیف سیم پیچ ها بسیار مورد استفاده است، یکی سیم پیچ های میدان و دیگری سیم پیچ های آرمیچر.

سیم پیچ های میدان به سیم پیچ هایی گفته می شود که میدان مغناطیسی اصلی را در ماشین تولید می نماید. سیم پیچ های آرمیچر به سیم پیچ هایی اتلاق می شود که ولتاژ اصلی در آن القاء می شود. برای ماشین های سنکرون، سیم پیچ های میدان در روتور است.

رتورژنراتور سنکرون در اصل یک آهنربای الکتریکی بزرگ است. قطب های مغناطیسی در روتور می تواند از نوع برجسته یا غیر برجسته باشد. قطب برجسته، یک قطب مغناطیسی خارج شده از سطح روتور می باشد. از طرف دیگر، یک قطب برجسته یک قطب مغناطیسی هم سطح با سطح روتور است. یک روتور غیر برجسته یا صاف معمولا برای موارد 2 یا 4 قطبی بکار می روند. در حالی که روتورهای برجسته برای 4 قطب یا بیشتر مورد استفاده هستند. چون در روتور میدان مغناطیسی متغیر است برای کاهش تلفات، آن را از لایه های نازک می سازند. به مدار میدان در روتور باید جریان ثابتی اعمال شود. چون روتور می چرخد، نیاز به آرایش خاصی برای رساندن توان DC به سیم پیچ های میدانش دارد. برای انجام این کار دو روش موجود است:

1. تهیه توان DC از یک منبع بیرونی به روتور با رینگ های لغزان و جاروبک
2. فراهم نمودن توان DC از یک منبع توان DC که مستقیما روی شفت ژنراتور های سنکرون نصب می شود.

رینگ های لغزان بطور کامل شفت ماشین را احاطه می کنند ولی از آن جدا هستند. یک انتهای سیم پیچ DC به هر یک از دو انتهای رینگ لغزان در شفت موتور سنکرون متصل است و یک جاروبک ثابت روی هر رینگ لغزان سر می خورد. جاروبک ها بلوکی از ترکیبات گرافیک مانند هستند که الکتریسیته را به راحتی هدایت می کنند ولی اصطکاک خیلی کمی دارند و در نتیجه روی رینگ ها خوردگی بوجود نمی آورد. اگر سمت مثبت منبع ولتاژ DC به یک جاروبک و سر منفی به جاروبک دیگر وصل شود، آنگاه ولتاژ ثابتی به سیم پیچ، جدا از مکان و سرعت زاویه ای آن، میدان در تمام مدت اعمال می شود. رینگ های لغزان و جاروبک ها به هنگام اعمال ولتاژ DC چند مشکل برای سیم پیچ های میدان ماشین سنکرون ایجاد می کنند. آنها نگهداری را در ماشین افزایش می دهند، زیرا جاروبک باید به طور مرتب به لحاظ سائیدگی چک شود. علاوه بر آن، افت ولتاژ جاروبک ممکن است تلفات قابل توجه توان را همراه با جریان های میدان به دنبال داشته باشد. علیرغم این مشکلات رینگ های لغزان روی همه ماشین های سنکرون کوچک تر بکار می رود، زیرا راه اقتصادی تر برای اعمال جریان میدان موجود نیست.

در موتور ها و ژنراتور های بزرگ تر، از محرک های بی جاروبک استفاده می شود تا جریان میدان DC را به ماشین برسانند. یک محرک بی جاروبک، یک ژنراتور AC کوچک است که مدار میدان آن روی استاتور و مدار آرمیچر آن روی روتور نصب شده است. خروجی سه فاز ژنراتور محرک یکسو شده و جریان مستقیم توسط یک مدار یکسو ساز سه فاز که روی شفت ژنراتور نصب است حاصل می شود که بطور مستقیم به مدار میدان DC اصلی اعمال می گردد. با کنترل جریان میدان DC کوچکی از ژنراتور محرک (که روی استاتور نصب می شود) می توان جریان میدان را روی ماشین اصلی و بدون استفاده از رینگ های لغزان و جاروبک ها تنظیم کرد. چون اتصال مکانیکی هرگز بین روتور و استاتور بوجود نمی آید، یک محرک جاروبک نسبت به نوع حلقه های لغزان و جاروبک ها، به نگهداری کمتری نیاز دارد. برای اینکه تحریک ژنراتور بطور کامل مستقل از منابع تحریک بیرونی باشد، محرک پیلوت کوچکی اغلب در سیستم لحاظ می گردد. محرک پیلوت، یک ژنراتور AC کوچک با مگنت های (آهن ربا) دائمی نصب شده بر روی شفت رتور و یک سیم پیچ روی استاتور است. این محرک انرژی را برای مدار میدان محرک بوجود می آورد که به نوبه خود مدار میدان ماشین اصلی را کنترل می نماید. اگر یک محرک پیلوت روی شفت ژنراتور نصب شود آن گاه هیچ توان الکتریکی خارجی برای راندمان ژنراتور لازم نیست.

بسیاری از ژنراتور های سنکرون که دارای محرک های بی جاروبک هستند، دارای رینگ های لغزان و جاروبک نیز هستند. بنابراین یک منبع اضافی جریان میدان DC در موارد اضطراری در اختیار است. استاتور ژنراتور های سنکرون معمولا" در دو لایه ساخته می شوند: خود سیم پیچ توزیع شده و گام های کوچک دارد تا مولفه های هارمونیک ولتاژ ها و جریان های خروجی را کاهش دهد.

چون روتور با سرعتی برابر با سرعت میدان مغناطیسی می چرخد، توان الکتریکی با فرکانس 50 یا 60 هرتز تولید می شود. ژنراتور بسته به تعداد قطب ها باید با سرعت ثابتی بچرخد مثلا برای تولید توان 60 هرتز در یک ماشین دو قطب روتور باید با سرعت 3600 دور در دقیقه بچرخد. برای تولید توان 50 هرتز در یک ماشین 4 قطب، روتور باید با سرعت 1500 دور در دقیقه دوران کند.

ولتاژ القایی در استاتور به شار در ماشین، فرکانس یا سرعت چرخش و ساختمان ماشین بستگی دارد. ولتاژ تولیدی داخلی مستقیما متناسب با شار و سرعت است ولی خود شار به جریان جاری در مدار میدان رتور بستگی دارد. ولتاژ درونی برابر ولتاژ خروجی نیست و چندین فاکتور، عامل اختلاف بین این دو هست:

• اعوجاج موجود درمیدان مغناطیسی فاصله هوا به علت جریان جاری در استاتور که به آن عکس العمل آرمیچر می گویند.
• خود القایی بوبین های آرمیچر
• مقاومت بوبین های آرمیچر
• تاثیر شکل قطب های برجسته روتور

ژنراتور کوچک یا ژنراتور تولید برق خانگی

ژنراتور های برق کوچک معمولا با توجه به ابعاد و اندازه کوچک هستند اما کاربرد فراوانی در نیاز های خانگی، باغ ها و حتی کاربرد های صنعتی و نیمه صنعتی دارند. از ویژگی های این ژنراتور پرتابل و قابل حمل بودن را می توان نام برد. این ژنراتور ها که می توانند در قالب موتوربرق یا آلترناتور تک عرضه شوند معمولا برق های محدود را پوشش می دهند که از جمله آنها می توان به روشنایی محیط یا مناطق مسکونی و صنعتی اشاره نمود.

ژنراتور های کوچک که معمولا در برق های تکفاز بیشترین کاربرد را دارند به صورت ژنراتور تک یا همان آلترناتور تک نیز در بازار ارائه می شوند که تعداد دور این ژنراتور ها نیز متفاوت است، در ارتباط با آلترناتور هایی که معمولا مشتریان کوپل آنرا با موتور هایی که از قبل تهیه نموده اند یا داشته اند باید مواردی نظیر تعداد دور، فرکانس، دو بلبرینگ بودن یا تک بلبرینگ بودن و یا هالو شافت بودن آلترناتور را در نظر بگیرند که نهایتا بر روی ابعاد و اندازه های دستگاه کوپل شده تاثیر بسزایی دارند.

موتورهایی که تعداد دور آنها با آلترناتور هماهنگ نباشد معمولا با پولی و تسمه کوپل می شوند که باعث می شود ابعاد و اندازه نیز دست خوش تغییراتی گردد.

برای ماینر از چه ژنراتوری استفاده کنیم؟

برای ژنراتور ماینر استفاده از ژنراتور های گازی، مقرون به صرفه تر است، به این دلیل که دسترسی به سوخت آن آسان است. ژنراتور ماینینگ ارز دیجیتال همانند ماینر ها باید به صورت 24 ساعته روشن بمانند و در نتیجه مصرف سوختش چنانچه گازوئیلی باشد بسیار پر دردسر می شود و رسیدگی به سوخت دستگاه مقوله ای بسیار پر مخاطره خواهد بود که به ناچار باید از ژنراتور گازسوز استفاده نمود. عمر و دوام این دو دستگاه نسبت به یکدیگر تفاوت بسیار زیادی ندارند اما از نظر اقتصادی سرویس ژنراتور گازوئیلی به صرفه تر است. ژنراتور گازی توانسته با مزیت سهولت در تامین سوخت بر دیزل ژنراتور پیشی بگیرد. با این حال اگر قرار باشد دستگاه را از نظر استهلاک و عمر مفید رتبه بندی کنیم باید بگوییم ژنراتور دیزلی عمر بالاتر و استهلاک پایین تری دارد.

مقایسه ژنراتور های گاز سوز و دیزل برای ماینر ها

مزایای ژنراتور های گازی

• سوختی پاک
• دسترسی آسان
• هزینه ارزان سوخت
• عدم نیاز به ذخیره سوخت
• نداشتن بوی تند نسبت به سایر سوخت ها

معایب ژنراتور های گازی

• چنانچه بلایای طبیعی رخ دهد دسترسی به گاز کاهش میابد.
• چنانچه انفجاری در خط لوله رخ دهد، دستگاه تهدیدی جدی به شمار می آید.
• گاز طبیعی یک منبع تجدید ناپذیر است.
• قیمت خود دستگاه بسیار زیاد است.

مولد های AC یا آلترناتورها

مولدهای AC یا آلترناتور ها درست مثل مولد های DC براساس القاء الکترومغناطیس کار می کنند و شامل یک سیم پیچ آرمیچر و یک میدان مغناطیسی هستند. اما یک اختلاف مهم بین این دو وجود دارد. در ژنراتور های DC آرمیچر چرخیده می شود و سیستم میدان ثابت است اما در آلترناتور ها آرایش بر عکس وجود دارد.

آلترناتور یک ژنراتور ساده بدون کموتاتور است جریان الکتریکی متناوب تولید می کند. چنین جریان متناوبی برای انتقال توان الکتریکی مزیت زیادی دارد و از این رو بیشتر ژنراتور های الکتریکی بزرگ از نوع AC هستند. ژنراتور AC در دو حالت خاص با ژنراتور DC فرق می کند. پایانه های سیم پیچ آرمیچرش بیرون هستند. برای حلقه های لغزان جزئی شده جامد روی شفت (میله) ژنراتور به جای کموتاتور و سیم پیچ های میدان توسط یک منبع DC خارجی تغذیه انرژی می شود تا اینکه توسط خود ژنراتور این کار انجام شود. ژنراتور های AC سرعت پایینی دارند و با تعداد زیادی قطب در حدود 100 قطب ساخته می شوند، هم برای بهبود بازه و هم برای دست یافتن به فرکانس دلخواه به آسانی. آلترناتور ها با توربین های سرعت بالا راه اندازی می شوند. فرکانس جریان گرفته شده توسط ژنراتور AC مساوی است با نیمی از تعداد قطب ها و تعداد چرخش آرمیچر در ثانیه.

بخاطر احتمال جرقه زنی بین جاروبک ها و حلقه های لغزان و خطر شکست های مکانیکی ممکن است سبب اتصال کوتاه شود. آلترناتور ها به یک سیم پیچ ساکن که به دور یک روتور می چرخد ساخته می شوند. این روتور شامل تعدادی آهنربای مغناطیسی میدان هستند. اصل عملکرد آنها نیز دقیقا مشابه عملکرد ژنراتور های AC توصیف شده اند.

ژنراتور با ولتاژ بالا

ژنراتور های با ولتاژ بالا بدون نیاز به ترانسفورماتور افزاینده بطور مستقیم به شبکه قدرت متصل می گردد. ایده جدید بکار گرفته شده در این طرح استفاده از کابل به عنوان سیم پیچ استاتور می باشد. ژنراتور ولتاژ بالا برای هر کاربرد در نیروگاه های حرارتی و آبی مناسب می باشد. راندمان بالا، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری، تلفات کمتر، تاثیرات منفی کمتر بر محیط زیست (با توجه به مواد بکار رفته) از مزایای این نوع ژنراتور می باشد. ژنراتور ولتاژ بالا در مقایسه با ژنراتور های معمولی در ولتاژ بالا و جریان پائین کار می کند. ماکزیمم ولتاژ خروجی این ژنراتور با تکنولوژی کابل محدود می گردد که در حال حاضر با توجه به تکنولوژی بالای ساخت کابل ها می توان ولتاژ آن را تا سطح 400 کیلوولت طراحی نمود. هادی استفاده شده در ژنراتور ولتاژ بالا بصورت دوار می باشد در حالیکه در ژنراتور های معمولی این هادی مثلثی است. در نتیجه میدان الکتریکی در ژنراتور های ولتاژ بالا یکنواخت تر می باشد. ابعاد سیم پیچ بر اساس ولتاژ سیستم و ماکزیمم قدرت ژنراتور تعیین می گردد. در ژنراتور های ولتاژ بالا لایه خارجی کابل در تمام طول کابل زمین می گردد، این امر موجب می شود که میدان الکتریکی در طول کابل محدود گردد و دیگر مانند ژنراتور های معمولی نیاز به کنترل میدان در ناحیه انتهایی سیم پیچ نباشد.

تخلیه جزیی (Partial Discharge) در هیچ ناحیه ای از سیم پیچ وجود ندارد و ایمنی افراد بهره بردار و یا تعمیرکار افزایش می یابد. سربندی ها و اتصالات معمولا در فضای خالی در دسترس در محل انجام می گیرد، بنابراین محل این اتصالات در یک نیروگاه نسبت به نیروگاه دیگر متفاوت می باشد. اما در هر حال این اتصالات خارج از هسته استاتور هستند. برای مثال اتصالات و سربندی ها ممکن است زیر ژنراتور یا خارج از قاب استاتور (Stator Frame) انجام گیرد. بدین ترتیب اتصالات و سربندی ها، مشکلات ناشی از ارتعاشات و لرزش های بوجود آمده در ماشین های معمولی را نخواهند داشت.

در طرح کنونی ژنراتور ولتاژ بالا دو نوع سیستم خنک کنندگی وجود دارد. روتور و سیم پیچ های انتهایی توسط هوا خنک می گردند در حالی که استاتور توسط آب خنک می گردد. سیستم خنک کنندگی آب شامل لوله های XLPE قرار گرفته شده در هسته استاتور می شود. آب از این لوله ها جریان می یابد و هسته استاتور را خنک نگه می دارد.

مقایسه جریان اتصال کوتاه در نیروگاه مجهز به ژنراتور ولتاژ بالا با نیروگاه مجهز به ژنراتور معمولی نشان می دهد که چون در نیروگاه با ژنراتور ولتاژ بالا راکتانس ترانسفورماتور حذف می گردد جریان های خطا کوچکتر هستند.

ژنراتور القایی

ژنراتور القایی نوعی ژنراتور الکتریکی است که به لحاظ مکانیکی و الکتریکی شبیه به موتور القایی است. ژنراتور های القایی هنگامی که شافتشان از فرکانس سنکرون موتور القایی معادل سریع تر بچرخد، توان الکتریکی تولید می کنند. ژنراتور های القایی غالبا در توربین های باد و برخی سازه های آبی میکرو استفاده می شوند. نسبت به ژنراتور های نوع دیگر، ساده تر هستند. این ژنراتورها نیرومند بوده و نیاز به شانه و جابجاگر ندارند.

ژنراتور های القایی خودالقا کننده نیستند، این به معنی این است که نیاز به یک منبع خارجی برای تولید شار دوار مغناطیسی است و به توان مورد استفاده برای این کار، جریان باز فعال (Reactive) گفته می شود. منبع خارجی می تواند از شبکه الکتریکی یا از خود ژنراتور تأمین شود. شار مغناطیسی دوار استاتور، باعث القای جریان در روتور و تولید میدان مغناطیسی می شود. اگر روتور با سرعتی کمتر از نرخ شار دوار بچرخد، ماشین مانند یک موتور القایی کار می کند. در صورتی که موتور تندتر بچرخد، مانند ژنراتور کار می کند و در فرکانس سنکرون، توان تولید می کند. مشکل رایج این ژنراتورهای القایی در توربین باد، دنده است. معمولاً موتورهای القایی برای کار کردن در سرعت های بیشتر از 1500 دور بر دقیقه برای همگام شدن، نیاز به دنده دارند.

جایگزین های مغناطیس دائم

جایگزین های مغناطیس دائم (PMA) از یک مجموعه آهنرباهای الکتریکی و یک مجموعه آهنرباهای دائم تشکیل شده است. معمولا آهنرباهای دائم بر روی روتور و آهنرباهای الکتریکی بر روی استاتور سوار می شوند. موتورهای آهنربایی دائم و تکنولوژی ژنراتور در چند سال اخیر پیشرفت بسیار زیادی کرده است و آهنرباهای زمینی کمیابی ساخته شده اند. معمولا کویل ها در سه فاز استاندارد Why یا Delta سیم پیچی می شوند.

جایگزین های مغناطیس دائم می توانند بسیار پربازده و در محدوده بین 60 تا 95 درصد باشد. ژنراتور برخلاف موتور نیاز به کنترل سه فازی ندارد. به راحتی می توان توان آنها را یکسو کرده و بانک باتری را شارژ کرد.

موتور Brushed DC

موتورهای Brushed DC معمولا برای ساخت توربین های بادی خانگی استفاده می شوند. در موتور Brushed DC، آهنرباهای الکتریکی روی روتور با توان ورودی جابجاگر (Commutator) می چرخند. این عمل باعث ایجاد توان خروجی یکسو شده می شود. یک موتور Brushed DC می تواند راندمان خوبی تا 700 درصد داشته باشد.

مزایایی بسیاری در استفاده از موتور Brushed DC وجود دارد. یکی از این مزایا، عدم نیاز به دنده و شارژ باتری حتی در باد کم است. همچنین این موتور ها به راحتی یافت می شوند.