اجزای دیزل ژنراتور
موتور دیزلی، دستگاهی است که انرژی مکانیکی به دست آمده از یک منبع خارجی را به انرژی الکتریکی قابل استفاده ، تبدیل می نماید. خرید موتور دیزلی جهت تامین جریان الکتریکی است ، که در هنگام قطع برق و جلوگیری از انقطاع از فعالیت های روزانه و یا اخلال در فعالیت های کسب و کار مورد استفاده قرار می گیرد که انواع مختلفی دارد. دیزل ژنراتور ولوو، دیزل ژنراتور کامینز و دیزل ژنراتور پرکینز مواردی از پرفروش ترین انواع این دستگاه می باشند.
اجزای اصلی ژنراتور به صورت زیر تقسیم بندی می شود.
این قسمت حیاتی ترین بخش موتور دیزلی می باشد. و تمام توان مکانیکی که ژنراتور برای حرکت می خواهد تامین می کند. موتور دستگاه 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 و هنگام خرید موتور دیزلی موارد دیگری همانند میزان صدای تولیدی آن و میزان حجم محفظه سوخت نیز مهم هستند که باید به آن ها توجه نمود.
موتورهای دیزلی مانند پرکینز، 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. ژنراتور برق قلب تپنده تولید توان الکتریکی دستگاه می باشد. که انرژی اولیه خود را از موتور گرفته و تولید برق می کند. نوع آن بر حسب نیاز ما تعیین می شود. برای مثال برای تولید توان بالا نیاز به ژنراتور القایی داریم. ساختمان آن اعم ازنوع سیم پیچی روتور و استاتور و جریان تحریک آن، تعیین کننده نحوه عملکرد موتور دیزل است. درهنگام خرید دیزل ژنراتور به این بخش توجه زیاد کنید.
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 کاربردهای تجاری، ممکن است لازم باشد تا بطور مستقیم باشد و روی تانک سوخت خارجی نصب شده باشد. 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. در دیزل ژنراتورها 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 آنها از مایع و در برخی دیگر از گاز هیدروژن برای خنک سازی استفاده می شود.
نحوه کارکرد دیزل ژنراتور
اگر قصد خرید یا فروش دیزل ژنراتور را دارید بهتر است با نکات و مراحل زیر آشنا شوید.
1 – مرحله مکش
در اولین مرحله سوپاپ تخلیه بسته است و پیستون در درون سیلندر به سمت بالا حرکت می کند و سوپاپ هوا باز می شود. سپس هوا با فشار به داخل سیلندر کشیده می شود و در پایان سوپاپ هوا بسته می شود و هوا در داخل سیلندر حبس می شود.
2 – مرحله تراکم
بعد از پایان مرحله مکش، سوپاپ تخلیه و هوا بسته می شود و پیستون در داخل سیلندر به سمت بالا حرکت می کند و باعث متراکم و فشرده شدن هوای داخل سیلندر می شود. در این مرحله هوای متراکم شده بسیار داغ است و دمای آن بین 550 تا 600 درجه است.
3 – مرحله احتراق
در این مرحله پیستون به سمت بالا حرکت می کند و گازوئیل به درون سیلندر پاشیده می شود و با توجه به این که هوای داخل سیلندر بسیار داغ و متراکم است باعث اشتعال سوخت می شود و عمل احتراق و سوختن شروع می شود. با افزایش گازهای منبسط شده به پیستون فشار وارد می شود و شروع به حرکت می کند و این حرکت توسط میل لنگ به ژنراتور منتقل می شود و باعث چرخش آهن ربای درون سیم پیچ ژنراتور می شود. سپس توسط قانون القای الکتریسیته، برق یا انرژی الکتریکی تولید می شود.
4 – مرحله تخلیه
در پایان مرحله سوم سوپاپ تخلیه باز می شود و گاز های سوخته شده از سیلندر خارج می شود و توسط اگزوز به خارج از دیزل ژنراتور منتقل می شود. با خالی شدن گاز های درون سیلندر دوباره پیستون به پایین حرکت می کند و سوپاپ تخلیه بسته و سوپاپ هوا باز می شود و دور جدیدی شروع می شود.
دیزل ژنراتور چگونه برق تولید می کند؟
موتور دیزلی، دستگاهی مستقل است که سوخت دیزلی را تبدیل به الکتریسیته میکند، از دو جز اصلی یکی موتور الکتریکی ودیگری ژنراتور ساخته شده است که با یکدیگر کار می‌کنند. موتور الکتریکی سوخت دیزلی (گازوئیلی) را برای تولید حرکت ژنراتور می‌سوزاند و ژنراتور الکتریکی حرکت تولید شده را تبدیل به برق الکتریسیته میکند.
این دو با یک میل لنگ به هم متصل شده اند که باعث آسان شدن انتقال حرکت از موتور به ژنراتور می‌شود. دقیقا زمانی که میل لنگ توسط موتور می‌چرخد به دلیل اتصال به ژنراتور، محور اصلی ژنراتور نیز می‌چرخد و این حرکت با سرعت بسیار بالایی باعث حرکت چرخش آهنربای درونی سیم پیچ ژنراتور شده و الکتریسیته تولید می‌شود.
تمامی توضیحات ارائه شده در خصوص دیزل ژنراتورهای مدرن بر مبنای القای الکترومغناطیس توسط مایکل فارادی در سال ۱۸۳۱ می‌باشد. کشف فارادی این بود که جریان بالای بار الکتریکی می‌تواند توسط حرکت رسانای الکتریکی مانند سیمی که شامل بار الکتریکی در میدان مغناطیسی است القا شود. این حرکت تفاوت ولتاژی را بین دو انتهای سیم یا رسانای الکتریکی ایجاد میکند که در عوض باعث می‌شود بار الکتریکی جریان بیابد و جریان الکتریکی تولید شود.
نحوه‌ی عملکرد ژنراتور به چه صورت است؟
ژنراتور الکتریکی دستگاهی است که انرژی مکانیکی دریافتی از یک منبع خارجی را به عنوان خروجی به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. این نکته قابل ذکر است که ژنراتور انرژی الکتریکی را «تولید» نمی‌کند. در عوض از انرژی مکانیکی دریافتی به منظور ایجاد حرکت بارهای الکتریکی موجود در سیم سیم پیچ‌ها از طریق مدار الکتریکی خارجی استفاده میکند. این جریان بارهای الکتریکی، خروجی جریان الکتریکی تامین شده به وسیله ژنراتور را تغییر می‌دهد. در صورتی که ژنراتور را با یک پمپ آب که سبب ایجاد یک جریان آبی بوده اما خود تولید کننده آبی جاری نیست، مقایسه کنیم به درک بهتری از این مکانیزم دست خواهیم یافت.
ژنراتورهای امروزی بر مبنای قانون القای الکترومغناطیس که در سال ۳۲-۱۸۳۱ توسط مایکل فارادی کشف شد، عمل می‌کنند. فارادی دریافت که جریان بارهای الکتریکی بالا را می‌توان با حرکت یک رسانای الکتریکی مانند یک سیم با بار الکتریکی در یک میدان مغناطیسی، القا نمود. این حرکت موجب ایجاد اختلاف ولتاژ در دو سر سیم یا رسانای الکتریکی می‌شود. که در ادامه موجب جریان بار الکتریکی و در نهایت موجب تولید جریان الکتریکی می‌گردد.
اجزای اصلی یک ژنراتور
به طور کلی اجزای اصلی یک ژنراتور الکتریکی به صورت زیر طبقه بندی می‌شوند:
- موتور
- آلترناتور (دستگاه تولید برق متناوب)
- مخزن سوخت
- تنظیم کننده ولتاژ
- سیستم‌های خنک کننده و اگزوز
- سیستم روغنکاری
- شارژر باتری
- پنل کنترل
- قالب/ چارچوب اصلی
در ادامه توضیحاتی در خصوص اجزای اصلی ژنراتور ارائه شده است.
۱. موتور
موتور منبع انرژی مکانیکی ورودی ژنراتور است. اندازه ژنراتور مستقیما متناسب با حداکثر توان خروجی تامین شده توسط ژنراتور، در نظر گرفته می‌شود. در زمان بررسی موتور ژنراتور می‌بایست چند عامل را به درستی بررسی کنید. به منظور دستیابی به بهترین عملکرد موتور و نگهداری مناسب از آن، حتما با تولیدکننده موتور مشورت کنید.
الف) نوع سوخت مورد استفاده- موتور ژنراتور با انواع سوخت‌ها از جمله دیزل، بنزین، پروپان (به شکل گاز یا مایع) و یا گاز طبیعی کار میکند. موتورهای کوچکتر معمولا با بنزین کار می‌کنند، در حالی که سوخت رایج موتورهای بزرگتر دیزل، بنزین، پروپان، گاز پروپان یا گاز طبیعی است. برخی از موتورهای خاص، در حالت دوگانه‌سوز از گاز و دیزل به طور همزمان استفاده می‌کنند.
ب) موتور با سوپاپ رو (OHV) در مقایسه با موتور بدون سوپاپ- موتورهای OHV متفاوت از سایر موتورها هستند. در این نوع موتورها، سوپاپ خروجی و ورودی به جای بدنه موتور، بر روی سر سیلندر موتور قرار گرفته است. موتورهای OHV نسبت به سایر موتورها مزایای بسیاری دارند:
- طراحی فشرده
- مکانیزم عملکرد ساده تر
- ماندگاری بیشتر
- کاربری آسان در عملیات
- تولید سر و صدای کمتر در عملیات
- انتشار دود کمتر
گرچه موتورهای OHV نسبت به سایر موتورهای هزینه‌های بالاتری دارند.
پ) روکش چدنی (CIS) در سیلندر موتور- CIS در سیلندر موتور به عنوان یک آستری عمل میکند. ساییدگی و خراشیدگی‌ها را کاهش داده و موجب افزایش ماندگاری موتور می‌گردد. بیشتر موتورهای OHV به CIS مجهز هستند اما لازم است که از وجود این ویژگی در موتور ژنراتور اطمینان یابید. CIS چندان گران قیمت نیست اما نقش مهمی در ماندگاری موتور، به خصوص در هنگامی که به مدت طولانی از ژنراتور استفاده می‌کنید، ایفا میکند.
۲. آلترناتور ( دستگاه تولید برق متناوب)
آلترناتور یا دینام، بخشی از ژنراتور است که از ورودی مکانیکی به دست آمده از موتور، خروجی الکتریکی تولید میکند. دینام از قطعات ثابت و متحرکی تشکیل شده که درون یک محفظه قرار دارند. این اجزا به منظور ایجاد حرکت نسبی بین میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی، با یکدیگر کار می‌کنند که در نهایت سبب تولید الکتریسیته می‌شوند.
الف) استاتور- یکی از اجزای ثابت است. استاتور از مجموعه ای از رساناهای الکتریکی تشکیل شده که در درون فنرهایی بر روی مرکز آهنی قرار دارند.
ب) روتور/ آرمیچر- یکی از اجزای متحرک است که به یکی از سه روش زیر یک میدان مغناطیسی چرخشی ایجاد میکند:
- با استفاده از القا- این نوع از آلترناتورها با عنوان آلترناتورهای جاروبک (براشلس) شناخته می‌شوند و اغلب در ژنراتورهای بزرگ به کار می‌روند.
- با استفاده از مغناطیس دائم- معمولا در واحدهای آلترناتور کوچک از آنها استفاده می‌شود.
- با استفاده از یک محرک- محرک یک منبع کوچک جریان مستقیم (DC) است که از طریق مجموع حلقه‌های لغزش رسانا جاروبک‌ها در روتور تولید برق میکند.
در ادامه برخی از نکات ضروری در هنگام ارزیابی آلترناتور ژنراتور را مشاهده می‌نمایید:
- محفظه فلزی و یا پلاستیکی- یک طراحی تمام فلزی ماندگاری آلترناتور را تضمین میکند. محفظه‌های پلاستیک در طول زمان تغییر شکل داده و سبب بیرون آمدن برخی از اجزای متحرک آلترناتور می‌شوند. همین موضوع سبب ساییدگی و خراشیدگی و از همه مهم‌تر، ایجاد خطر برای کاربر خواهد شد.
- بلبرینگ یا بلبرینگ سوزنی- همه بیرینگ‌ها مناسب بوده و طول عمر بیشتری خواهند داشت.
- طراحی جاروبک (براشلس)- آلترناتورهای بدون جاروب، به مراقبت و نگهداری کمتری نیاز داشته و برق پایدارتری تولید میکند.
۳. مخزن سوخت
معمولا مخزن سوخت، ظرفیت کافی برای عملکرد ۶ تا ۸ ساعته (به طور میانگین) ژنراتور را داراست. در صورتی که واحدهای ژنراتور کوچکتری داشته باشید، مخزن سوخت بخشی از پایه ژنراتور شده و یا در بالای بدنه ژنراتور قرار می‌گیرد. ممکن است برای کاربردهای تجاری، لازم باشد که یک مخزن سوخت خارجی جدید نصب کنید. همه این نوع نصب‌ها می‌بایست با تایید سازمان برنامه ریزی شهری صورت گیرد.
ویژگی‌های مشترک سیستم سوخت شامل موارد زیر می‌شوند:
- اتصال لوله از مخزن سوخت به موتور- خط تغذیه سوخت داخل مخزن را به موتور متصل کرده و خط بازگشت، سوخت را از موتور به مخزن باز‌می‌گرداند.
- لوله تهویه برای مخزن سوخت- در مخزن سوخت یک لوله تهویه قرار داده شده که از افزایش تدریجی فشار یا ایجاد خلا در زمان سوخت‌گیری مجدد یا زهکشی مخزن جلوگیری می‌نماید.
- اتصال سر ریز از مخزن سوخت به لوله زهکشی- در زمان سوخت‌گیری مجدد مخزن این اتصال بسیار کارآمد خواهد بود، زیرا از نشت مایع بر روی ژنراتور جلوگیری می‌نماید.
- لوله سوخت- این لوله، سوخت را از مخزن ذخیره اصلی به مخزن روزانه انتقال می‌دهد. لوله سوخت معمولا با برق کار میکند.
- جداکننده آب از سوخت/ فیلتر سوخت- این وسیله آب و عوامل خارجی را از سوخت جدا کرده و از دیگر اجزای ژنراتور در مقابل پوسیدیگ و آلودگی جلوگیری می‌نماید.
- تزریق کننده سوخت- این مورد، سوخت مایع را تجزیه نموده و مقدار مورد نیاز سوخت را به داخل محفظه احتراق موتور اسپری میکند.