موتور ژنراتور که به آن مجموعه موتور-ژنراتور نیز می‌گویند، طرز کار موتور ژنراتور و ساختار آن به این صورت است که یک موتور الکتریکی است که به یک ژنراتور الکتریکی متصل می‌شود تا توان الکتریکی را از یکی به دیگری تبدیل کند. ممکن است مجموعه ای برای تبدیل جریان متناوب موجود صنعتی به جریان مستقیم، مانند برخی از کاربردهای جوشکاری، طراحی شود. یا ممکن است توان جریان متناوب فرکانس بالا را برای گرمایش القایی فراهم کند. چنین ترکیبی را دیناموتور می‌نامند. در برخی از مجموعه‌ها، ممکن است بیش از یک ژنراتور کوپل شده وجود داشته باشد.
برای مطالعه بیشتر: تعمیر موتور ژنراتور
یک ژنراتور چگونه کار می کند؟
طرز کار موتور ژنراتور چگونه است؟ ژنراتور الکتریکی وسیله‌ای است که انرژی مکانیکی به دست آمده از یک منبع خارجی را به انرژی الکتریکی به عنوان خروجی تبدیل می‌کند. درک این نکته مهم است که یک ژنراتور در واقع انرژی الکتریکی “ایجاد” نمی‌کند. در عوض، از انرژی مکانیکی عرضه شده به آن برای وادار کردن حرکت بارهای الکتریکی موجود در سیم پیچ هایش از طریق یک مدار الکتریکی خارجی استفاده می‌کند. این جریان بارهای الکتریکی، جریان الکتریکی خروجی تولید شده توسط ژنراتور را تشکیل می‌دهد. این مکانیسم را می‌توان با در نظر گرفتن مولد به عنوان مشابه پمپ آب درک کرد، که باعث جریان آب می‌شود اما در واقع آب جاری از آن را ایجاد نمی‌کند.
امروزه اساس طرز کار موتور ژنراتور بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی است که توسط مایکل فارادی در سال‌های ۱۸۳۱-۱۸۳۱ کشف شد. فارادی کشف کرد که جریان بارهای الکتریکی را می‌توان با حرکت یک هادی الکتریکی، مانند سیمی که حاوی بارهای الکتریکی است، در میدان مغناطیسی القا کرد. این حرکت باعث ایجاد اختلاف ولتاژ بین دو سر سیم یا هادی الکتریکی می‌شود که به نوبه خود باعث جاری شدن بارهای الکتریکی و در نتیجه تولید جریان الکتریکی می شود.
اجزای اصلی یک ژنراتور
اجزای اصلی یک موتور ژنراتور که موجب طرز کار موتور ژنراتور شده به صورت زیر طبقه بندی می‌شود:
- موتور
- آلترناتور
- سیستم سوخت
- تنظیم کننده ولتاژ
- سیستم‌های خنک کننده و اگزوز
- سیستم روغن کاری
- شارژر باطری
- صفحه کنترل
- مونتاژ اصلی / قاب
شرح اجزای اصلی یک ژنراتور در زیر آورده شده است.
موتور
برای آشنایی بهتر با طرز کار موتور ژنراتور ابتدا بهتر است با قسمت اصلی آن آشنا شوید. موتور منبع انرژی مکانیکی ورودی به ژنراتور است. اندازه موتور به طور مستقیم با حداکثر توان خروجی که ژنراتور می‌تواند تامین کند، متناسب است. چندین فاکتور وجود دارد که باید هنگام ارزیابی موتور ژنراتور خود در نظر داشته باشید. برای به دست آوردن مشخصات کامل عملکرد موتور و برنامه های تعمیر و نگهداری باید با سازنده موتور مشورت شود.
نوع سوخت مصرفی: نوع سوخت مصرفی در طرز کار موتور ژنراتورها انواع سوخت‌هایی از جمله گازوئیل، بنزین، پروپان (به شکل مایع یا گاز) یا گاز طبیعی می‌باشد. موتورهای کوچکتر معمولاً با بنزین کار می‌کنند در حالی که موتورهای بزرگتر با گازوئیل، پروپان مایع، گاز پروپان یا گاز طبیعی کار می‌کنند. برخی از موتورها همچنین می توانند با تغذیه دوگانه گازوئیل و گاز در حالت کارکرد دوسوخت کار کنند
موتورهای سوپاپ بالا (OHV) در مقابل موتورهای غیر سوپاپ: موتورهای OHV با موتورهای دیگر تفاوت دارند. زیرا دریچه‌های ورودی و خروجی موتور در سر سیلندر موتور قرار دارند و بر روی بلوک موتور نصب می‌شوند. موتورهای OHV دارای چندین مزیت نسبت به موتورهای دیگر هستند از جمله:
- طراحی فشرده
- مکانیسم عملیات ساده‌تر
- دوام
- کاربر پسند در عملیات
- سر و صدای کم در حین عملیات
- سطوح کم انتشار
با این حال، موتورهای OHV نیز گرانتر از سایر موتورها هستند.
آستر یا همان قالب (CIS) در سیلندر موتور: CIS یک آستر در سیلندر موتور است. ساییدگی و پارگی را کاهش می‌دهد و دوام موتور را تضمین می‌کند. اکثر موتورهای OHV مجهز به CIS هستند، اما بررسی این ویژگی در موتور ژنراتور ضروری است. CIS یک ویژگی گران قیمت نیست، اما نقش مهمی در دوام موتور ایفا می‌کند، به خصوص اگر شما نیاز به استفاده از ژنراتور برای مدت طولانی داشته باشید.
آلترناتور
دینام که به نام ژنراتور نیز شناخته می‌شود، بخشی از طرز کار موتور ژنراتور است که خروجی الکتریکی را از ورودی مکانیکی تامین شده توسط موتور تولید می‌کند که شامل مجموعه‌ای از قطعات ثابت و متحرک است که در یک محفظه محصور شده‌اند. اجزاء با هم کار می‌کنند تا حرکت نسبی بین میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی ایجاد کنند که به نوبه خود الکتریسیته تولید می‌کند.
- استاتور: این جزء ثابت است. شامل مجموعه‌ای از هادی‌های الکتریکی است که در سیم پیچ‌هایی روی یک هسته آهنی پیچیده شده‌اند.
- روتور/آرماتور: این جزء متحرک است که یک میدان مغناطیسی دوار تولید می‌کند. روتور یک میدان مغناطیسی متحرک در اطراف استاتور ایجاد می‌کند که باعث ایجاد اختلاف ولتاژ بین سیم پیچ‌های استاتور می‌شود. این جریان متناوب (AC) خروجی ژنراتور را تولید می‌کند.
موارد زیر عواملی هستند که باید هنگام ارزیابی دینام ژنراتور در نظر داشته باشید:
- محفظه فلزی در مقابل پلاستیک
- بلبرینگ در مقابل بلبرینگ سوزنی
- طراحی بدون برس
سیستم سوخت
در طرز کار موتور ژنراتور مخزن سوخت معمولاً ظرفیت کافی برای کارکرد ژنراتور را به طور متوسط بین ۶ تا ۸ ساعت دارد. برای کاربردهای تجاری، ممکن است نیاز به نصب مخزن سوخت خارجی باشد.
ویژگی‌های مشترک سیستم سوخت رسانی شامل موارد زیر است:
- اتصال لوله از مخزن سوخت به موتور: خط تامین سوخت را از باک به موتور هدایت می‌کند و خط برگشت سوخت را از موتور به باک هدایت می‌کند.
- لوله تهویه مخزن سوخت: مخزن سوخت دارای یک لوله تهویه برای جلوگیری از ایجاد فشار یا خلاء در هنگام پر کردن و تخلیه مخزن است. هنگامی که باک سوخت را دوباره پر می کنید، از تماس فلز به فلز بین نازل پرکننده و مخزن سوخت اطمینان حاصل کنید تا از ایجاد جرقه جلوگیری شود.
- اتصال سرریز از مخزن سوخت به لوله تخلیه: این مورد لازم است تا هرگونه سرریز در حین پر کردن مجدد مخزن باعث ریختن مایع روی مجموعه ژنراتور نشود.
- پمپ سوخت: این پمپ سوخت را از مخزن ذخیره اصلی به مخزن روزانه منتقل می‌کند. پمپ بنزین معمولاً به صورت الکتریکی کار می‌کند.
- فیلتر سوخت: این فیلتر آب و مواد خارجی را از سوخت مایع جدا می‌کند تا از دیگر اجزای ژنراتور در برابر خوردگی و آلودگی محافظت کند.
- انژکتور سوخت: این سوخت مایع را پودر می‌کند و مقدار مورد نیاز سوخت را به داخل محفظه احتراق موتور می‌پاشد.
تنظیم کننده ولتاژ
در طرز کار موتور ژنراتور این قطعه، ولتاژ خروجی ژنراتور را تنظیم می‌کند. مکانیزم در زیر در مورد هر جزء که در فرآیند چرخه‌ای تنظیم ولتاژ نقش دارد، توضیح داده شده است.
- تنظیم کننده ولتاژ یا تبدیل ولتاژ AC به جریان DC: تنظیم کننده ولتاژ بخش کوچکی از خروجی ولتاژ AC ژنراتور را می‌گیرد و آن را به جریان DC تبدیل می‌کند. سپس تنظیم کننده ولتاژ این جریان DC را به مجموعه‌ای از سیم پیچ‌های ثانویه در استاتور که به عنوان سیم پیچ‌های تحریک کننده معروف هستند، تغذیه می‌کند.
- سیم‌پیچ‌های محرک یا تبدیل جریان DC به جریان متناوب: سیم‌پیچ‌های محرک اکنون مشابه سیم‌پیچ‌های استاتور اولیه عمل کرده و جریان متناوب کمی تولید می‌کنند. سیم پیچ‌های تحریک کننده به واحدهایی به نام یکسو کننده‌های دوار متصل می‌شوند.
- یکسو کننده‌های دوار: این یکسو کننده‌ها جریان AC تولید شده توسط سیم پیچ‌های تحریک کننده را تصحیح و آن را به جریان DC تبدیل می‌کنند. این جریان DC به روتور/آرمیچر تغذیه می‌شود تا علاوه بر میدان مغناطیسی چرخشی روتور/آرمیچر یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد کند.
- روتور/آرمیچر: در طرز کار موتور ژنراتور در این بخش روتور/آرمیچر ولتاژ AC بزرگتری را در سیم پیچ‌های استاتور القا می‌کند که اکنون ژنراتور به عنوان ولتاژ AC خروجی بزرگتر تولید می‌کند.
این چرخه تا زمانی ادامه می‌یابد که ژنراتور شروع به تولید ولتاژ خروجی معادل ظرفیت عملیاتی کامل خود کند. با افزایش خروجی ژنراتور، تنظیم کننده ولتاژ جریان DC کمتری تولید خواهد کرد. هنگامی که ژنراتور به ظرفیت کامل عملیاتی رسید، تنظیم کننده ولتاژ به حالت تعادل می‌رسد و جریان DC کافی برای حفظ خروجی ژنراتور در سطح عملیاتی کامل تولید می‌کند.
هنگامی که باری را به یک ژنراتور اضافه می‌کنید، ولتاژ خروجی آن کمی کاهش می‌یابد. این باعث می‌شود که تنظیم کننده ولتاژ وارد عمل شود و چرخه فوق شروع شود. این چرخه تا زمانی ادامه می‌یابد که خروجی ژنراتور به ظرفیت کامل اصلی خود برسد.
سیستم خنک کننده
سیستم خنک کننده: در طرز کار موتور ژنراتور سیستم خنک کننده بخش مهمی از ژنراتور است. استفاده مداوم از ژنراتور باعث گرم شدن اجزای مختلف آن می‌شود. داشتن یک سیستم خنک کننده و تهویه برای برداشت گرمای تولید شده در این فرآیند ضروری است.
در طرز کار موتور ژنراتور استفاده از آب گاهی اوقات به عنوان خنک کننده دستگاه استفاده می‌شود، اما اینها عمدتاً به موقعیت‌های خاص مانند ژنراتورهای کوچک در کاربردهای شهری یا واحدهای بسیار بزرگ بیش از ۲۲۵۰ کیلووات و بالاتر محدود می‌شوند. از هیدروژن گاهی اوقات به عنوان خنک کننده برای سیم پیچ‌های استاتور واحدهای بزرگ ژنراتور استفاده می‌شود چرا که در جذب گرما نسبت به سایر خنک کننده‌ها کارآمدتر است.
هیدروژن، گرما را از ژنراتور حذف می‌کند و آن را از طریق یک مبدل حرارتی به مدار خنک کننده ثانویه منتقل می‌کند که حاوی آب غیر معدنی به عنوان خنک کننده است. به همین دلیل است که ژنراتورهای بسیار بزرگ و نیروگاه‌های کوچک اغلب برج‌های خنک کننده بزرگی در کنار خود دارند. برای همه کاربردهای رایج دیگر، اعم از مسکونی و صنعتی، یک رادیاتور و فن استاندارد روی ژنراتور نصب شده و به عنوان سیستم خنک کننده اولیه کار می‌کند.
در هنگام آشنایی با طرز کار موتور ژنراتور دانستن این نکته ضروری است که سطح مایع خنک کننده ژنراتور به صورت روزانه بررسی شود. سیستم خنک کننده و پمپ آب باید پس از هر ۶۰۰ ساعت شستشو و مبدل حرارتی پس از هر ۲۴۰۰ ساعت کارکرد ژنراتور تمیز شود. ژنراتور باید در یک منطقه باز و دارای تهویه هوا قرار گیرد که هوای تازه کافی داشته باشد. قانون ملی الکتریک (NEC) دستور می‌دهد که حداقل فضای ۳ فوتی باید در همه طرف‌های ژنراتور در نظر گرفته شود تا جریان آزاد هوای خنک کننده تضمین شود.
سیستم اگزوز
در طرز کار موتور ژنراتور سیستم اگزوز وجود دارد. دود اگزوز ساطع شده از یک ژنراتور درست مانند اگزوز هر موتور دیزلی یا بنزینی دیگر است و حاوی مواد شیمیایی بسیار سمی است که باید به درستی مدیریت شوند. از این رو، نصب یک سیستم اگزوز کافی برای دفع گازهای خروجی ضروری است. این نکته را نمی توان به اندازه کافی مورد تاکید قرار داد زیرا مسمومیت با مونوکسید کربن یکی از شایع ترین علل مرگ و میر است.
لوله‌های اگزوز معمولا از چدن، فرفورژه یا فولاد ساخته می شوند. لوله های اگزوز معمولا با استفاده از اتصال دهنده های انعطاف پذیر به موتور متصل می شوند تا لرزش‌ها را به حداقل برسانند و از آسیب به سیستم اگزوز ژنراتور جلوگیری کنند. لوله اگزوز به بیرون ختم می‌شود و از درها، پنجره‌ها و دیگر منافذ به خانه یا ساختمان منتهی می‌شود. باید مطمئن شوید که سیستم اگزوز ژنراتور شما به هیچ تجهیزات دیگری متصل نیست.
سیستم روانکاری
از آنجایی که ژنراتور شامل قطعات متحرک در موتور خود است، برای اطمینان از دوام و عملکرد روان برای مدت طولانی، نیاز به روغن کاری دارید. در هنگام آشنایی با طرز کار موتور ژنراتور شما باید سطح روغن روانکار را هر ۸ ساعت کارکرد ژنراتور بررسی کنید. همچنین باید نشتی روان کننده را بررسی کنید و هر ۵۰۰ ساعت کارکرد ژنراتور روغن روان کننده را تعویض کنید.
شارژر باتری
عملکرد استارت در طرز کار موتور ژنراتور به این صورت است که با باتری کار می‌کند. شارژر باتری، باتری ژنراتور را با تامین ولتاژ «شناور» دقیق، شارژ نگه می‌دارد. اگر ولتاژ شناور بسیار کم باشد، باتری کم شارژ باقی می‌ماند. اگر ولتاژ شناور بسیار بالا باشد، عمر باتری را کاهش می‌دهد. شارژرهای باتری معمولا از فولاد ضد زنگ برای جلوگیری از خوردگی ساخته می‌شوند. آن‌ها همچنین کاملاً خودکار هستند و نیازی به تنظیمات یا تغییر تنظیمات ندارند. ولتاژ خروجی DC شارژر باتری ۲.۳۳ ولت در هر سلول تنظیم شده است که ولتاژ شناور دقیق برای باتری‌های اسید سرب است. شارژر باتری دارای یک خروجی ولتاژ DC ایزوله است که در عملکرد طبیعی ژنراتور اختلال ایجاد می‌کند.
کنترل پنل
کنترل پنل در طرز کار موتور ژنراتور رابط کاربری ژنراتور است و همچنین حاوی مقرراتی برای پریزهای برق و کنترل است. سازندگان مختلف ویژگی‌های مختلفی را در کنترل پنل واحدهای خود ارائه می‌دهند. در زیر به برخی از این موارد اشاره شده است.
- راه اندازی و خاموش شدن برقی: پنل‌های کنترل استارت خودکار به طور خودکار ژنراتور شما را در هنگام قطع برق روشن می‌کنند، ژنراتور را در حین کار نظارت می‌کنند و در صورت عدم نیاز به طور خودکار دستگاه را خاموش می‌کنند.
- میله اندازه گیری روغن موتور (گیج‌های موتور): گیج‌های مختلف در طرز کار موتور ژنراتور پارامترهای مهمی مانند فشار روغن، دمای مایع خنک کننده، ولتاژ باتری، سرعت چرخش موتور و مدت زمان کارکرد را نشان می‌دهند. اندازه‌گیری و پایش مداوم این پارامترها باعث می‌شود تا زمانی که هر یک از این پارامترها از سطح آستانه مربوطه خود عبور کنند، ژنراتور را خاموش کند.
- سنج‌های ژنراتور: صفحه کنترل همچنین دارای مترهایی برای اندازه گیری جریان و ولتاژ خروجی و فرکانس کاری است.
- سایر کنترل‌ها: کلید انتخاب‌گر فاز، سوئیچ فرکانس، و کلید کنترل موتور (حالت دستی، حالت خودکار)
مونتاژ/ قاب اصلی
همه ژنراتورها، قابل حمل یا ثابت، دارای محفظه های سفارشی هستند که پایه ساختاری را پشتیبانی می‌کنند. قاب در طرز کار موتور ژنراتور همچنین اجازه می‌دهد تا برای ایمنی محصول تولید شده به زمین متصل شود.
سخن پایانی | طرز کار موتور ژنراتور به طور خلاصه
در این مقاله با همان طور که در بالا اشاره شد ژنراتورها نیروی الکتریسیته و برق را تولید می‌کنند و از قطع فعالیت‌های روزانه یا اختلال در عملیات کاری پیشگیری می‌کنند. موتور ژنراتورها در شکل‌های فیزیکی و الکتریکی برای کاربردهای مختلف در دسترس هستند. ژنراتورها انرژی الکتریکی را خلق نمی‌کنند به این معنا که استفاده از انرژی مکانیکی تولید شده و با ایجاد حرکت و تولید بار در سیم پیچ‌ها برق را به عنوان خروجی سیستم تولید می‌کنند.
