ژنراتور

مقدمه

موتور ژنراتور (Emergency generator) به عنوان پشتیبان و تولید برق اضطراری در زمان قطع برق شبکه سراسری برای منازل، مصارف صنعتی و تجاری، یا در کمپ های تفریحی به دلیل عدم دسترسی به شبکه سراسری برق، استفاده می شوند.

بطور خلاصه می توان گفت تهیه یک موتور ژنراتور به عنوان مثال برای تامین برق اضطراری یک منزل به این صورت انجام می شود که ابتدا باید لیست اولویت لوازم برقی به عنوان مثال برای یک منزل نظیر روشنایی، تلویزیون، یخچال و وسایل پخت و پز برقی، که با قطع برق استفاده از آن ها ضروری است تهیه شود. سیستم های تهویه و سرمایشی گرمایشی برقی، ماشین لباسشویی و ظرفشویی ضمن اینکه پرمصرف هستند ضرورت روشن کردن آن ها با مولد برق اضطراری به هنگام قطع برق باید با دقت بررسی شود. بعد از انتخاب مصرف کننده های ضروری، توان مجموع آن ها در نظر گرفته شود.

توان الکتریکی مصرفی هرکدام از لوازم خانگی روی پلاک مشخصات آن وسیله آورده شده است. با مشخص شدن توان الکتریکی مصرف کننده ها، توان الکتریکی مولد برق تشخیص و با پیش بینی مدت زمان قطع برق، مدت زمان کار موتور ژنراتور و نوع آن تعیین می شود.

 

مولد برق اضطراری

مولدهای برق اضطراری (موتور ژنراتور) در توان های چند کیلو وات تا چند هزار کیلو ولت آمپر ساخته می شود و هنگامی که به درستی انتخاب، نصب و نگهداری شود قادر خواهد بود در مدت 8 الی 15 ثانیه راه اندازی و مصرف کننده ها را تغذیه نماید. قدرت خروجی مولد های برق اضطراری (موتور ژنراتورها) مانند UPS برحسب توان ظاهری ولت آمپر و کیلوولت آمپر می باشد. این توان ظاهری برای محاسبات باید به توان اکتیو (P) تبدیل شود. سپس برآورد مصرف انجام می شود.

اجزای اصلی مولد برق اضطراری عبارتند از:

الف) موتور
ب) ژنراتور
ج) تنظیم کننده ولتاژ
د) تنظیم کننده سرعت

 

الف) موتور انرژی حاصل از سوخت های فسیلی نظیر گازوییل، بنزین و گاز طبیعی را به انرژی مکانیکی تبدیل می نماید.

ب) ژنراتور، انرژی مکانیکی موتور حاصل از سوخت های فسیلی را به انرژی الکتریکی تبدیل می نماید.

ج) تنظیم کننده اتوماتیک ولتاژ که به اختصار آن را (AVR) نیز می گویند. شامل یک مدار الکتریکی است که با نمونه گیری از ولتاژ ژنراتور و مقایسه آن با ولتاژ مبنا که از قبل برای آن تعریف شده است، به تنظیم و تثبیت ولتاژ می پردازد.

د) تنظیم کننده سرعت که به آن (گاورنر) می گویند با نمونه گیری از فرکانس برق ژنراتور و مقایسه با فرکانس مبنا که از قبل برای آن تعریف شده است، به تنظیم سرعت موتور می پردازد تا فرکانس برق ژنراتور تثبیت شود.
ولتاژ و فرکانس مبنا، ولتاژ و فرکانس نامی مصرف کننده می باشد.
ارتباط اجزای اصلی مولد برق اضطراری (موتور ژنراتور) در شکل زیر نشان داده شده است.

انواع مولد برق اضطراری 

مولد برق اضطراری یا موتور ژنراتور‌ها از نظر مقدار توان در طیف گسترده‌ای از قبیل دستگاه‌های کوچک دستی قابل حمل تامین کننده چند صد وات توان، یونیت‌های نصب شده روی چرخ که می‌توانند چند هزار وات را تامین کنند و یونیت‌های ثابت و یا نصب شده روی تریلی که می‌توانند بیش از یک مگاوات را تامین کنند، تولید می شوند.

از نظر سوخت مصرفی نیز می توان مولدهای برق اضطراری (موتور ژنراتور ها) را بصورت زیر تقسیم بندی و نام گذاری کرد:

مولد برق اضطراری دیزلی یا دیزل ژنراتور

مولد برق اضطراری بنزینی یا موتور ژنراتور بنزینی

مولد برق اضطراری گاز سوز یا موتور برق گازسوز

 

مولد برق اضطراری دیزلی

مولد برق اضطراری دیزلی انرژی حاصل از سوخت گازوئیل را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و آن را اصطلاحا (دیزل ژنراتور) گویند. اجزای دیزل ژنراتور در شکل زیر نشان داده شده است.

دیزل ژنراتور‌ها را می‌توان برای بار‌های کم مانند خانه و بار‌های بزرگ مانند بیمارستان‌ها و یا کارخانه‌ها و یا ساختمان‌های اداری استفاده کرد. دیزل ژنراتور‌ها هم می‌توانند تأمین‌کننده‌ی اصلی توان برق در صورت نبودن شبکه‌ی برق باشند و یا این‌ که در صورت قطعی برق شبکه در مدار قرار بگیرند.

ارزان تر بودن سوخت مصرفی دیزل ژنراتورها نسبت به موتور برق های بنزینی و همچنین مصرف سوخت کمتر (دیزل ژنراتورها نصف سوختی که ژنراتورهای بنزینی مصرف می کنند، نیاز دارند )، مهمترین مزیت آنها محسوب می شود. عمر مفید دیزل ژنراتورها چندین برابر موتور برق های بنزینی می باشد.

دیزل ژنراتورها در توان های چند کیلو وات آمپر تا چند مگا ولت آمپر ساخته می شوند و برای کاربری دائمی بسیار مناسب و قابل اعتماد می باشند. خطر آتش سوزی و انفجار آن ها را تهدید نمی کند و نسبت به سایر مولدهای برق اضطراری ایمن تر هستند.

ژنراتور بنزینی

مولد برق اضطراری بنزینی یکی از پرکاربرد ترین انواع موتور برق های موجود می باشد. این ژنراتور ها جهت استفاده در جاهایی که دسترسی به گاز ندارند یکی از بهترین انتخاب ها به شمار می رود. مهم ترین ویژگی ژنراتورهای بنزینی، دسترسی آسان به سوخت مورد استفاده آنها یعنی بنزین می باشد و هیچ گاه مشکلی بابت تامین سوخت به وجود نخواهد آمد.

اکثر مدل های موتور برق بنزینی (ژنراتور بنزینی) کوچک بوده و وزن سبکی دارد و می توان آن ها را به راحتی حمل نمود. با وجود ابعاد کوچک، موتور برق های بنزینی می توانند توان های بالایی را تولید کنند که باعث کاربرد گسترده آن ها در مصارف گوناگون شده است. در شکل زیر بخش های مختلف یک ژنراتور بنزینی (موتور برق بنزینی) را مشاهده می کنید.

قیمت ژنراتورهای بنزینی در مقایسه با سایر انواع موتور برق پایین تر است و هزینه های پایین جهت تعمیر و نگهداری و تجهیزات جانبی از دیگر ویژگی های ژنراتور بنزینی می باشد.

مولد برق اضطراری گازی

موتور برق گازی از لحاظ سوخت مصرفی نیاز به گاز شهری (CNG) و یا کپسول مایع (LPG) برای تامین برق اضطراری دارد. موتور برق گازسوز به دلیل نوع سوخت آن کم مصرف و کم هزینه است و آلودگی کمتری نسبت به دیگر موتور برق ها از جمله موتور برق دیزلی و بنزینی دارد.

این نوع از موتور برق ها برای مکان هایی که دسترسی به لوله کشی گاز دارند مانند پشتیبانی UPS منازل، ویلا ها و مجتمع های مسکونی در مواقع قطع برق، مناسب است. در صورت استفاده از موتور برق گازی و عدم دسترسی به لوله کشی گاز می توان از کپسول گاز استفاده کرد.

 

راهنمای خرید ژنراتور

در هنگام خرید ژنراتور (موتور برق) لازم است به یک سری پارامترها دقت کنید تا ژنراتوری که انتخاب می کنید کاملا متناسب با نیاز شما باشد و بتواند عملکرد مطلوبی داشته باشد. 

1. نوع سوخت مصرفی موتور ژنراتور

2. یکی از مهم ترین پارامترها در انتخاب یک موتور ژنراتور، توجه به سوخت مصرفی آن است. طبیعتا انتخاب یک سوخت در دسترس و یا انتخاب نوع خاصی از سوخت که برای شما ارزان تر تمام می شود، سبب پیشگیری از مشکلات تامین سوخت در آینده می شود.

3. توان موتور ژنراتور

4. در هنگام خرید ژنراتورانتخاب توان مناسب با توجه به توان کل مصرفی لوازم برقی مورد نظر از اهمیت بالایی برخوردار است.

5. ابعاد و وزن ژنراتور

6. ابعاد و وزن ژنراتور (موتور برق) مخصوصا برای مواردی که قصد جابجا کردن دائم آن را داریم به عنوان مثال برای افرادی که به کوه نوردی و کمپین های تفریحی علاقه مند هستند و به دنبال خرید یک موتور برق مسافرتی هستند، بسیار حائز اهمیت است. 

7. میزان صدای ژنراتور

8. اگر قصد استفاده از ژنراتور در مناطق مسکونی را دارید، میزان صدایی که تولید می کند بسیار مهم است. در حال حاضر انواع موتور ژنراتورهای سایلنت یا بی صدا با تکنولوژی روز دنیا در حال توسعه می باشند.

9. قیمت ژنراتور

10. قیمت ژنراتور با توجه به نوع آن، برند سازنده، کارکرد، توان خروجی، ابعاد و ... متفاوت است. طبیعتا ژنراتورهای با توان بالا که کاربردهای صنعتی دارند در مقایسه با سایر موتور ژنراتورها، بسیار گران تر هستند.

 

آشنایی با نحوه تامین برق اضطراری

در این بخش قصد داریم با مثالی کاربردی بطور خلاصه شما را با نحوه تامین برق اضطراری آشنا کنیم. 

تامین برق اضطراری یک ویلا با استفاده از موتور ژنراتور

تجهیزات لازم:
   موتور ژنراتور متناسب با توان مصرفی 
    کابل رابط
    کلید Chang Over یا تبدیل
    ولت متر

مراحل کار

 برآورد مصرف: مصرف کننده های ضروری در این ویلا به شرح جدول زیر می باشد:

    
توجه: توان نشان داده شده در جدول برای مصرف کننده ها تقریبی است.

جریان راه اندازی اولیه و کار دائم بعضی از مصرف کننده ها که دارای الکتروموتور می باشند، با هم متفاوت است. و به همین دلیل هنگام راه اندازی افزایش توان مصرف دارد. مانند : یخچال، فن ها، ماشین لباسشویی و نظایر آن.

به طور متوسط برای تولید انرژی الکتریکی یک خانه مسکونی بین 3000 تا 6500 وات توان مورد نیاز است که به نوع مصرف مورد نیاز بستگی دارد. توان موتور ژنراتور (موتور برق) مورد نیاز بر مبنای توان مجموع توان راه اندازی است. به همین دلیل در برگه مشخصات انواع مولدها دو محدوده توان درج می شود.

تذکر: اگر توان ژنراتوری که انتخاب می کنید از توان مورد نیاز بیشتر باشد پیامد های از قبیل افزایش هزینه ها، آلودگی بیشتر، ابعاد بزرگ و سختی حمل و نقل، مصرف سوخت بیشتر و ... را به دنبال دارد.

مصرف همزمان نشان داده شده در جدول، حدود 6250 وات است. بنابراین به یک موتور برق با توان 6250 وات یا بیشتر مورد نیاز است.

 

انتخاب توان موتور ژنراتور: توان ژنراتورها برحسب کیلو وات آمپر ( توان ظاهری) معرفی می شود. چون توان مصرف کننده ها بر حسب وات به دست آمده است باید این توان ظاهری به توان اکتیو تبدیل شود. ضریب توان (cosⱷ) مولد برق اضطراری برای بارهای مختلف برابر 0.8 است. بنابراین طبق رابطه P=S* cosⱷ توان مولد برابر است با S=6250/(0/8)=7/8KVA . بنابراین توان موتور برق برابر 7/8 کیلو ولت آمپر خواهد بود.

 

نصب موتور ژنراتور

موتور ژنراتورهای بنزینی و گاز سوز تولید آلودگی هوا و صوت می کنند، بنابراین برای جلوگیری از خطرات ناشی از آلودگی (بیشتر آلودگی هوا) آن ها باید در فضای باز و در فاصله مناسب از محل مصرف قرار گیرند. (نکته : هرگز از موتور ژنراتور در محیط های بسته و یا نزدیک به پنجره باز استفاده نکنید.)

هرگز سیم رابط خروجی مولد را به شبکه برق متصل نکنید.
همیشه از یک کابل مناسب برای اتصال مولد به تابلو استفاده کنید. طول این کابل کمتر از 30 متر باشد.
هرگز هنگام روشن بودن مولد داخل باک سوخت اضافه نکنید. حداقل 10 دقیقه بعد از خاموش شدن دستگاه این کار را انجام دهید.
 

راه اندازی مولد برق اضطراری 

راه اندازی مولد برق اضطراری پس از قطع برق انجام می شود. قبل از راه اندازی ابتدا مولد برق اضطراری را با رعایت نکات ایمنی در محلی مناسب مستقر و پس از بازدید سطح روغن موتور اقدام به راه اندازی شود. سپس موتور باید مدت زمان کوتاهی در همین شرایط کار کند. پس از اینکه موتور گرم شد و به دمای مطلوب کار رسید اینک ژنراتور به شبکه برق واحد مسکونی یا تجاری اتصال می یابد.
 

نگهداری مولد برق اضطراری

زمان مناسب برای تعویض روغن موتور ژنراتور:

زمان مناسب برای تعویض روغن 5 ساعت بعد از اولین استفاده از موتور ژنراتور، سپس هر 100 ساعت 1 بار می باشد، برای اطمینان از نوع و زمان تعویض روغن موتور از دفترچه راهنمای دستگاه استفاده نمایید. 

انبار کردن موتور ژنراتور:

در صورت تمایل به عدم استفاده از دستگاه برای مدتی بیش از 2 هفته مراحل زیر انجام دهید:

1. 1-    شیر بنزین دستگاه را ببندید
2. 2-    موتور ژنراتور را روشن کنید و اجازه دهید دستگاه بدون بار روشن بماند.
3. 3-    پس از خاموش شدن دستگاه شرایط انبار کردن آن را مهیا و اقدام نمایید.
4. 4-    توجه: مطالعه دفترچه راهنمای سازنده دستگاه بسیار مهم و ضروری است.
5.  

استفاده ماهانه: 

در هر ماه موتور ژنراتور را به مدت 20 دقیقه روشن کنید. این امر باعث از بین رفتن رطوبت در داخل موتور و حفظ شرایط مناسب برای کارکرد دستگاه می گردد. همچنین با روشن شدن دستگاه و شارژ شدن باتری موتور ژنراتور از آسیب رسیدن به آن جلوگیری می شود. در تست برق دهی دستگاه را بررسی کنید تا در صورت بروز مشکل برای رفع آن اقدام شود. 
 

سرویس قطعات موتور ژنراتور

با توجه به دفترچه راهنمای موتور ژنراتور اقدام به سرویس و یا تعویض فیلتر های هوا و سوخت کنید. در حالت کلی برای سرویس فیلتر هوا می توان آن را با آب و صابون شست و شو داد و پس از خشک کردن در جای خود جایگزاری نمود. برای سرویس فیلتر سوخت نیز آن را از محافظه تانک دستگاه خارج کرده و پس از سرویس در جای خود قرار دهید.

 

اتصال مولد برق اضطراری به تابلو برق

اتصال مولد برق اضطراری به مصرف کننده های الکتریکی پس از قطع برق شبکه سراسری و راه اندازی موتور با رعایت نکات ایمنی انجام می شود. بدین منظور دو روش دستی و اتوماتیک پیش بینی و مدارهای الکتریکی آن ها طراحی و در یک تابلو برق به نام (تابلو برق اضطراری) جاسازی می شود.

روش دستی

مدار الکتریکی تابلو برق اضطراری دستی به گونه ای طراحی می شود که کلیه فرایندهای اتصال ژنراتور به مصرف کننده های الکتریکی به هنگام قطع برق شبکه سراسری و بعد از راه اندازی موتور توسط فرد صاحب صلاحیت به صورت دستی انجام می شود. فرایند اتصال ژنراتور به مصرف کننده های الکتریکی به شرح زیر است:

1-    قطع کلید محافظ ورودی از شبکه سراسری

2-    قطع کلیه کلید های محافظ مربوط به مدارهای مصرف کننده ها

3-    وصل کلید محافظ ژنراتور

4-    وصل کلید محافظ مصرف کننده ها به ترتیب از توان زیاد به توان کم که در لیست الویت اتصال به برق اضطراری قرار دارند.

5-    در صورت برقراری برق شبکه سراسری، اکنون ژنراتور باید از مصرف کننده های الکتریکی جدا شود و کلیه مصرف کننده های الکتریکی مجددا به شبکه های سراسری برق اتصال یابند.

این فرایند به شرح زیر است:

الف) قطع کلید محافظ مصرف کننده ها به ترتیب از توان کم به توان زیاد که در لیست اولویت اتصال به برق اضطراری قرار دارند.
ب) قطع کلید محافظ ژنراتور
پ) وصل کلید محافظ برق ورودی از شبکه سراسری 
ت) وصل به ترتیب کلیدهای محافظ مربوط به مدارهای مصرف کننده ها
ث) خاموش کردن مولد برق اضطراری
 

توجه :

دسترسی به تابلو مولدهای برق اضطراری فقط باید توسط فرد صاحب صلاحیت صورت گیرد و از دسترسی افراد فاقد صلاحیت جدا جلوگیری شود که باعث بروز خسارت خواهد شد.

مدار الکتریکی تابلو مولدهای برق اضطراری دستی دارای تنوع است اما اصول کار کردن آنها شبیه همان مواردی است که اشاره شد. فقط تفاوت در افزایش حفاظت تجهیزات در مقابل خطاهای الکتریکی است.

 

1. منبع : کتاب طراحی و نصب تاسیسات حفاظتی و ساختمان های هوشمند / پدید آورنده : سازمان پژوهش و برنامه ریزی آموزشی