در این مطلب، به بررسی ژنراتور برق یا تولید کننده برق که معمولاً در اصطلاح عامیانه، به موتور برق شهرت دارد، می‌پردازیم. ژنراتورهای برق، دستگاه‌های الکترومکانیکی هستند که انرژی مکانیکی را به انرژی برقی تبدیل می‌کنند. این دستگاه‌ها، اصلی‌ترین منبع تأمین برق در مراکز تولید و برقراری شبکه‌های برق به حساب می‌آیند. ژنراتورهای برق در انواع گوناگون و با ظرفیت‌های مختلفی وجود دارند و می‌توانند توان قابل توجهی از برق را تولید کنند.
تاریخچه ژنراتور برق به سال‌های ۱۸۳۱ بازمی‌گردد که مایکل فارادی در بریتانیا دستگاهی مبتنی بر پدال برای تولید برق مهره‌ای اختراع کرد. اما، طراحی اولین ژنراتور برق قابل استفاده، به دست آلساشاندر انجام گرفت. او در سال ۱۸۶۶ روتوری که مقطع درشت‌تری داشت را به جای مهره در ژنراتور خود قرار داد. پس، توانست تولید برق را با ظرفیت بالاتری انجام دهد. در ادامه، توماس ادیسون با اختراع چراغ الکتریکی و به کمک این ژنراتورها، نخستین شبکه برق را در منطقه نیویورک ایجاد کرد. (سال 1879)
از آن زمان به بعد، انواع ژنراتورهای برق با تکنولوژی‌های پیشرفته‌تری توسعه یافته‌اند. امروزه، با توجه به نیاز روزافزون به برق، تحقیقات بر روی ژنراتورهای برق برای بهبود راندمان و کاهش هزینه‌ها، همچنان ادامه دارد.
آنچه خواهید خواند
تاریخچه و مفهوم ژنراتور برق چیست؟
انواع موتور ژنراتور از لحاظ سوخت مصرفی
انواع ژنراتور برق، بر اساس نوع سوخت مصرفی، عبارت است از: دیزلی، گازی، بنزینی، بادی و غیره. در ادامه، دو نوع رایج ژنراتور دیزلی و ژنراتور گازی را توضیح داده‌ایم:
- موتور ژنراتور برق دیزلی، برای تولید برق از سوخت گازوییل استفاده می‌کند. این نوع موتورها، بیشتر در محل‌هایی با کاربری صنعتی و تجاری استفاده می‌شوند. موتورهای دیزلی به دلیل ویژگی‌ها و برتری‌هایی که دارند، بسیار محبوب هستند. عملکرد و قدرت موتور بالاتر، بازدهی بیشتر، عمر طولانی و نیاز به تعمیر و نگهداری کمتر، برخی از مزایای آنها می‌باشند. همچنین، مصرف سوخت کمتری نیز دارند و صرفه‌جویی در هزینه سوخت را فراهم می‌کنند.
- از طرفی، موتورهای ژنراتور گازی، از سوخت گاز طبیعی یا گاز مایع استفاده می‌کنند. این نوع موتورها به دلیل سوخت قابل دسترس و ارزان‌تر، محبوبیت بیشتری در برخی مصارف خانگی دارند. علاوه بر این، آلاینده‌های محیطی و صدای کمتری هم تولید می‌کنند. با این حال، این نوع ژنراتور برق، معمولاً نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتر و همینطور بازدهی کمتری نسبت به موتورهای دیزلی دارد.
اجزای ژنراتورهای برق (موتور برق)
دستگاه ژنراتور برق از چندین جزء ضروری تشکیل شده است که برای تولید انرژی الکتریکی، بصورت هماهنگ با یکدیگر کار می‌کنند. موتور این ژنراتورها، به عنوان محرک اصلی عمل کرده و انرژی مکانیکی مورد نیاز برای چرخش را تأمین می‌کند. در واقع، قلب ژنراتور موتور است و نوع و قدرت آن، مشخص کننده راندمان و ظرفیت کلی ژنراتور می‌باشد. از این رو کیفیت موتور، نقش بسزایی در قیمت ژنراتور برق خواهد داشت. دینام متشکل از استاتور و روتور بوده و انرژی مکانیکی موتور را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. دینام از یک استاتور ثابت و یک روتور چرخان تشکیل شده است. استاتور دارای سیم‌پیچی است که هنگام عبور جریان الکتریکی از آنها، میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند.
در نهایت، تنظیم‌کننده ولتاژ با تنظیم ولتاژ تولید شده، وظیفه حفظ عملکرد مناسب در خروجی پایدار را بر عهده دارد. یعنی، ولتاژ تولید شده توسط دینام را با نظارت بر بار الکتریکی و تنظیم قدرت میدان مغناطیسی تولید شده در روتور، تنظیم می‌کند. این مقررات، از نوسانات ولتاژ جلوگیری کرده و دستگاه‌های متصل را از آسیب احتمالی ناشی از نوسانات ولتاژ، محافظت می‌کند. بعلاوه، تنظیم کننده ولتاژ، نقش مهمی در راه‌اندازی و خاموش کردن ژنراتور، کنترل عملکرد روان و محافظت در برابر خطرات الکتریکی احتمالی ایفا می‌کند.
مکانیزم موتور برق؛ ساختار ژنراتور برق
ژنراتورهای برق چگونه کار می‌کنند؟
عملکرد ژنراتور برق بر اساس اصل الکترومغناطیسی فارادی بنا شده است. در این اصل، جابجایی نسبی بین میدان مغناطیسی و رسانه‌ای که در آن قرار دارد، باعث ایجاد نیروی الکتروموتوری در رسانه می‌شود. در ژنراتورهای برق، نیروی مکانیکی منجر به دوران توربینی می‌شود. قسمت توربین، شامل سیم‌های رسانا است. با این حساب، دوران توربین به جابجایی در سیم‌ها منجر می‌شود. نهایتاً، نیروی الکتروموتوری ایجاد شده و در نتیجه، انرژی الکتریکی در خروجی ژنراتور به دست می‌آید.
بهترین ژنراتور برق کدام است؟
واضح است که انواع موتورهای ژنراتور برق، مزایا و معایب خاص خودشان را دارند. پس انتخاب مناسب، بایستی با توجه به نیازها و شرایط استفاده، صورت گیرد. در مجموع، ژنراتور دیزلی به علت قدرت بیشتر، صرفه‌جویی در سوخت و عمر طولانی‌تر، بیشتر مناسب استفاده صنعتی می‌باشد. در حالی که ژنراتورهای گازی به علت هزینه سوخت کمتر و پایین بودن آلاینده‌های محیطی، برای مصارف خانگی در اولویت هستند. پس، برای بهترین انتخاب متناسب با نیاز و شرایط محیطی، می‌توانید از تجربیات چندین ساله کارشناسان ماهنیرو، کمک بگیرید.