موتور-ژنراتور

موتور-ژنراتور (engine-generator) ترکیبی است از یک ژنراتور الکتریکی (electrical generator) و یک موتور (engine) به عنوان محرک اولیه که با هم و به صورت یک تجهیز سوار شده‌اند. این ترکیب همچنین مجموعه موتور-ژنراتور (engine-generator set) و یا جن‌ست (gen-set) نامیده می‌شود. در بسیاری از زمینه‌ها نام موتور حذف و به این دستگاه به سادگی ژنراتور گفته می‌شود.

 

بخش‌های موتور-ژنراتور

علاوه بر موتور و ژنراتور، موتور-ژنراتور به طور کلی شامل بخش‌های زیر است:



منبع سوخت
تنظیم‌کننده سرعت ثابت موتور یا گاورنر (governor)
تنظیم‌کننده ولتاژ ژنراتور
سیستم‌های خنک‌کاری
سیستم اگزوز
سیستم روغن‌کاری

سیستم استارت: برای دستگاه‌های بزرگ‌تر از حدود ۱ کیلووات اغلب شامل باتری و موتور استارت الکتریکی است. دستگاه‌های بسیار بزرگ ممکن است با کمک هوای فشرده استارت بخورند که می‌تواند به وسیله یک موتور استارت هوایی (air driven starter motor) و یا ورود مستقیم هوای فشرده به سیلندر انجام شود. دستگاه‌های تولید برق در حالت آماده به کار (standby) اغلب شامل یک سیستم استارت خودکار و یک سویچ انتقال (transfer switch) هستند که زمانی که قطع برق رخ می‌دهد، بار را از شبکه برق جدا و آن را به ژنراتور متصل می‌کنند.
تنظیم‌کننده توان (power conditioner): برای تغذیه ایمن برخی از انواع تجهیزات الکترونیکی، موتور-ژنراتور پرتابل ممکن است به یک تنظیم کننده توان نیاز داشته باشد.
اینورتر (inverter): ژنراتور‌های کوچک قابل حمل ممکن است از یک اینورتر استفاده کنند. مدل‌های دارای اینورتر می‌توانند در سرعت‌های آهسته‌تر کارکنند تا توان لازم را تولید و در نتیجه سر و صدای موتور را کاهش و راندمان آن را افزایش دهند. ژنراتور‌های اینورتر برای دستگاه‌های حساس الکترونیکی مانند رایانه‌ها و چراغ‌های دارای بالاست بهترین انتخاب هستند.


انواع موتور-ژنراتور

موتور-ژنراتور‌ها در طیف گسترده‌ای از رتبه توان موجود هستند که شامل 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.



صرف نظر از اندازه، ژنراتور ممکن است با بنزین، گازوییل، گاز طبیعی، پروپان، سوخت زیستی، آب، گاز فاضلاب یا هیدروژن کار کند. بسیاری از یونیت‌های کوچک‌تر برای استفاده از بنزین به عنوان سوخت ساخته شده‌اند و واحد‌های بزرگ‌تر سوخت‌های مختلفی همانند دیزل، گاز طبیعی و پروپان (مایع یا گاز) مصرف می‌کنند. همچنین بعضی از موتور‌ها (موتور‌های دوگانه سوز) به صورت همزمان از دیزل و گاز استفاده می‌کنند.



بسیاری از ژنراتور‌های موتوری از یک موتور رفت و برگشتی (reciprocating engine) با سوخت‌های ذکر شده در بالا استفاده می‌کنند. همانند بسیاری از نیروگاه‌های سوخت فسیلی زغال سنگی، موتور می‌تواند یک موتور بخار (steam engine) باشد. برخی از موتور-ژنراتور‌ها از توربینی (turbine) همانند توربین‌های گاز صنعتی (industrial gas turbines) نیروگاه‌های پیک (peaking power plants) و یا میکروتوربین‌های (microturbines) مورد استفاده در برخی از اتوبوس‌های هایبریدی الکتریکی به عنوان موتور استفاده می‌کنند.



رتبه ولتاژ (ولت)، فرکانس (هرتز) و توان (وات) ژنراتور به صورتی انتخاب می‌شوند تا برای بار متصل شده مناسب باشند.

ژنراتور‌های موتوری با سوخت گاز طبیعی اغلب قلب نیروگاه‌های تولید برق و حرارت همزمان (combined heat and power) یا CHP در مقیاس کوچک (کم‌تر از ۱، ۰۰۰ کیلو وات) هستند.

 

بخش‌های مختلف یک موتور-ژنراتور CHP

 

کاربرد موتور-ژنراتور

موتور-ژنراتور‌ها برای تامین برق در مکان‌هایی استفاده می‌شود که در آن برق مرکزی (از نیروگاه) در دسترس نیست و یا برق تنها به طور موقت مورد نیاز است. ژنراتور‌های کوچک گاهی برای تامین برق ابزار‌های قدرت در سایت‌های ساختمانی استفاده می‌شوند. ژنراتور‌های نصب شده روی تریلی برای تامین برق تاسیسات موقت روشنایی، سیستم‌های تقویت صدا، سواری تفریحی و ... به کار می‌روند.



ژنراتور‌های نصب شده روی تریلر (trailer mounted generators) یا ژنراتور‌های موبایل (mobile generators) همچنین برای موارد اضطراری و یا پشتیبان در شرایطی که نیاز به یک سیستم پشتیبان وجود دارد و یا هیچ ژنراتوری در سایت نیست مورد نیاز هستند.



ژنراتور‌های برق آماده به کار (standby power generators) به طور دایمی نصب و آماده تامین توان بار‌های بحرانی در طول وقفه موقت منبع تغذیه برق سراسری هستند. بیمارستان‌ها، تاسیسات خدمات ارتباطات، مراکز پردازش داده‌ها، ایستگاه پمپاژ فاضلاب و بسیاری دیگر از تاسیسات مهم با ژنراتور برق آماده به کار مجهز شده‌اند. برخی از ژنراتور‌های برق آماده به کار بدون نیاز به تعامل انسانی، به طور خودکار از دست رفتن برق شبکه را تشخیص می‌دهند، موتور را استارت می‌کنند، با استفاده از سوخت از یک خط گاز طبیعی به کار می‌افتند، زمانی که برق شبکه دوباره برقرار می‌شود را تشخیص می‌دهند و سپس خود به خود خاموش می‌شوند.



ژنراتور خصوصی به ویژه در مناطقی رواج دارد که برق شبکه قابل اطمینان یا در دسترس نیست. ژنراتور‌های سوار بر تریلر را می‌توان به مناطق فاجعه دیده که در آن برق شبکه به طور موقت مختل شده است یدک کشید.

بهره‌برداری از ژنراتور برق قابل حمل باید در فضا‌های با تهویه مناسب انجام شود تا از مسمومیت با مونواکسید جلوگیری شود.