ژنراتورهای برق

ژنراتورهای برق که به نام دینام نیز شناخته می شوند، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. آنها می توانند به عنوان پشتیبان برای برق اضطراری یا به عنوان دینام در داخل وسیله نقلیه استفاده شوند. ژنراتورها می توانند برق AC یا DC تولید کنند و معمولاً توسط یک موتور سوختی تغذیه می شوند.

نمایش تمام سازندگان ژنراتورهای برق

خصوصیات

ژنراتورها برق را از ورودی های مکانیکی از طریق فرآیند فیزیکی القای الکترومغناطیسی تولید می کنند. ژنراتورها در ساده‌ترین شکل خود، انرژی مکانیکی را با چرخاندن یک سیم‌پیچ از طریق یک میدان مغناطیسی یا آهن‌رباهای الکتریکی در اطراف یک سیم پیچ ثابت به منظور القای جریان الکتریکی مهار می‌کنند.

القای الکترومغناطیسی توسط مایکل فارادی در سال 1830 کشف شد و فرآیند فیزیکی که نیروی الکتروموتور (EMF) تولید می کند را می توان با قانون القای الکترومغناطیسی فارادی به بهترین شکل توضیح داد:

کجا:

        نیروی محرکه الکتریکی (EMF)

     تعداد حلقه‌های یکسان سیم محکم زخمی شده

       نرخ تغییر در شار مغناطیسی

این فرمول نتیجه می گیرد که مقدار الکتریسیته تولید شده به سرعت تغییر شار مغناطیسی و همچنین تعداد چرخش سیم در سیم پیچ بستگی دارد. علاوه بر این، سرعت تغییر در شار مغناطیسی به سرعت چرخش بین سیم پیچ و آهنربا و قدرت میدان مغناطیسی بستگی دارد.

یک ژنراتور به طور معکوس مشابه یک موتور الکتریکی است

ویژگی ها

اصطلاح ژنراتورهای برق در درجه اول برای توصیف ژنراتورهایی با موتور احتراق یکپارچه استفاده می شود. تفسیر گسترده‌تر شامل مواردی است که می‌توان از آنها به عنوان ژنراتورهای انرژی جایگزین نام برد که از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، حرارتی و باد استفاده می‌کنند. اطلاعات بیشتر در مورد ژنراتورهای برق جایگزین را می توان در راهنمای انتخاب منتشر شده برای ژنراتورهای برق جایگزین یافت .

انواع

ژنراتورها از منابع سوخت معمولی مانند بنزین، گازوئیل، پروپان و گاز طبیعی استفاده می کنند. از آنجایی که هر منبع سوخت دارای خواص حرارتی منحصر به فردی است، هر ژنراتور در درجه اول برای مصرف یک منبع سوخت خاص طراحی شده است.

ژنراتورهای دیزلی

دیزل سوختی با اکتان بالا است که به راحتی تصفیه می شود در حالی که کمبود آن ناشی از میزان آلاینده های موجود در آن است. دیزل ژنراتورها در مقایسه با بنزین دارای راندمان بالا هستند و انرژی بیشتری را بر اساس عادی تولید می کنند. سوخت دیزل داغ تر می سوزد و باقیمانده های کمتری در محفظه های احتراق داخلی باقی می گذارد و همچنین عمر موتور را افزایش می دهد. پیشرفت‌های اخیر برای یکپارچه‌سازی اسکرابر اگزوز بر راندمان ژنراتورهای دیزلی تأثیر گذاشته است، در حالی که آنها هنوز از سایر ژنراتورها در بهره‌وری انرژی بهتر عمل می‌کنند.

ژنراتورهای بنزینی

بنزین یک سوخت معمولی سبک و فرار است که به سرعت تبخیر می شود. ژنراتورهای بنزینی گرمای احتراق کمتری دارند و در مقایسه با دیزل ژنراتورها انرژی کمتری بر اساس حجم نرمال تولید می کنند. در بیشتر موارد، ژنراتورهای بنزینی به دلیل آلاینده‌های هوا و در دسترس بودن سوخت کمتر نسبت به ژنراتورهای دیزلی انتخاب می‌شوند.

ژنراتورهای پروپان (LPN) و گاز طبیعی

پروپان و گاز طبیعی از سوخت های سازگار با محیط زیست محسوب می شوند. اکثر ژنراتورهایی که از پروپان یا گاز طبیعی استفاده می کنند می توانند برای سوزاندن هر دو سوخت تبدیل شوند، در حالی که برخی از ژنراتورهای سه سوختی نیز می توانند برای سوزاندن بنزین تنظیم شوند. پروپان جایگزین کارآمد انرژی است در حالی که گاز طبیعی منبع سوخت ارزان تری است. هر دو سوخت در ژنراتورهای بدون سوخت استفاده می شوند که از مخلوط سوخت و هوا به منظور کاهش انتشار اکسیدهای نیتریک (NOx) و افزایش بهره وری سوخت استفاده می کنند.

مشخصات

ژنراتورهای برق یک ولتاژ AC تک فاز یا سه فاز را تامین می کنند. این خروجی مستقیم از دینام است در حالی که از گاورنرهای ولتاژ، مبدل های فرکانس و یکسو کننده ها برای تنظیم خروجی به منظور تامین ولتاژ و فرکانس ثابت استفاده می شود. فرکانس ولتاژ AC از دینام به سرعت چرخش موتور احتراقی و تعداد قطب های مغناطیسی بستگی دارد. فرمول زیر رابطه بین فرکانس، تعداد قطب های مغناطیسی و سرعت چرخش دینام را نشان می دهد:

کجا:

    فرکانس (هرتز)

  سرعت چرخش موتور (دور در دقیقه)

   تعداد قطب های مغناطیسی (#)

با افزایش بار روی ژنراتور، گشتاور اعمال شده روی روتور افزایش می‌یابد و به نیروی EMF اضافی برای حفظ ولتاژ و فرکانس مشخص شده نیاز دارد. بار روی ژنراتور نباید روی سرعت چرخش موتور تأثیر بگذارد، بلکه بر مصرف سوخت تأثیر می گذارد.

توان خروجی

ژنراتورهای برق دارای رتبه بندی توان اسمی هستند. یک مشخصات مهم شامل رتبه قدرت AC اولیه است که بر حسب ولت آمپر (VA) بیان می شود. برای دستگاه های DC، یک مشخصات مهم شامل توان DC است که بر حسب وات (W) بیان می شود. به عنوان یک اصل کلی، هر دو ژنراتور برق AC و DC نباید با حداکثر توان خروجی بیش از 30 دقیقه یا برای مدت زمانی بیش از توصیه های سازنده کار کنند.

قابل حمل بودن

ژنراتورها برای نصب دائمی یا بسته بندی شده برای سهولت قابل حمل طراحی شده اند . به طور معمول، ژنراتورهای قابل حمل واحدهای کوچکتر هستند در حالی که واحدهای بزرگ در یک مکان ثابت نصب می شوند. ژنراتورهای قابل حمل ممکن است قاب نصب شده باشند، شامل یک تریلر یکپارچه، قلاب بالابر یا در غیر این صورت شامل سخت افزاری باشند که امکان حمل و نقل واحد را فراهم می کند.

استانداردها

استانداردها و مقررات صنعتی شیوه های پذیرفته شده برای نصب، بهره برداری و نگهداری ژنراتورهای برق را مشخص می کند. استانداردها یا مقررات ممکن است مختص سازمان های دولتی باشد (به عنوان مثال، وزارت دفاع (DoD) )، یا ممکن است قوانین ایالتی و محلی را مشخص کند که الزامات خاصی را برای استفاده صنعتی، تجاری و مسکونی الزامی می کند (به عنوان مثال استانداردهای ملی تاسیسات الکتریکی (NEIS) ).

استانداردهای ملی نصب و راه اندازی برق (NEIS).  یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌هایی که NECA روی آن کار می‌کند، استانداردهای ملی نصب و راه‌اندازی برق (NEIS) است که توسط NECA و با مشارکت سایر سازمان‌های صنعتی تهیه شده است. NEIS استانداردهای ساخت و ساز الکتریکی است. علاوه بر الزامات ایمنی اساسی موجود در کد ملی برق (NEC)، استانداردهای ملی نصب و راه اندازی برق به وضوح دستورالعمل های نصب محصولات و سیستم ها را تعریف می کند. ذکر این نکته ضروری است که NEIS برای تایید توسط موسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI) ارائه شده است.

وزارت دفاع ایالات متحده (DoD).  وزارت دفاع ایالات متحده (DOD) استانداردسازی مواد، تأسیسات و شیوه های مهندسی را به منظور بهبود آمادگی عملیاتی نظامی و کاهش هزینه های کل مالکیت و زمان چرخه تملک ترویج می کند. استانداردهای DOD الزامات را از نظر عملکرد به منظور استفاده حداکثری از استانداردهای غیر دولتی و فناوری‌ها، محصولات و شیوه‌های تجاری بیان می‌کنند. برنامه استانداردسازی دفاعی این فرآیند را مدیریت می کند و مجموعه ای یکسان از مشخصات، استانداردها و اسناد مرتبط را ارائه می دهد.

منبع

globalspec