دیزل ژنراتور چیست؟

دیزل ژنراتور (Diesel Generator) یا به عبارت بهتر دیزل ژنراتور که گاهی موتور الکتریکی نامیده می شود، انرژی مکانیکی (حرکت) را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در واقع دیزل ژنراتور ترکیبی از موتور دیزل (برای چرخاندن ژنراتور) و دینام یا ژنراتور الکتریکی است که برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود. دیزل ژنراتورها اغلب در مواقع اضطراری و شرایطی که برق شبکه در دسترس نیست استفاده می شود. دیزل ژنراتور ایوول و دیزل ژنراتور بادوین پرکاربرد ترین دیزل ژنراتور ها هستند.

اصول کار دیزل ژنراتور

اصول عملیاتی مهندسی مکانیک بر اساس قانون بقای انرژی است. به عبارت دیگر، «انرژی را نمی توان ایجاد کرد یا از بین برد، اما می تواند از شکلی به شکل دیگر تغییر کند». دیزل انرژی شیمیایی است و در حین احتراق انرژی شیمیایی به انرژی گرمایی و الکتریسیته تبدیل می شود. این نیرو را نیروی مکانیکی می گویند که دینام را می چرخاند. چرخش مبدل برق تولید می کند. احتراق فرآیند سوزاندن سوخت در هوای بسیار متراکم است که دمای آن می تواند به 750 درجه سانتیگراد برسد.

فاز احتراق

در این مرحله، سوخت وارد هوای گرم متراکم شده و شروع به سوختن می کند و فشار را حفظ می کند و زمانی که پیستون به مرکز می رسد، سوخت رسانی متوقف می شود. سوخت رسانی تا نقطه قطع در پایان فاز مصرف ادامه می یابد. در این حالت دریچه های ورودی و خروجی بسته می مانند و هوای گرم و فشرده در سیلندر به گردش در می آید و پیستون را به سمت پایین حرکت می دهد.

مرحله حذف

در این مرحله، پیستون دوباره به سمت بالا حرکت می کند، به طوری که دریچه تخلیه باز می شود و دریچه سوخت بسته می شود. گازهای سوخت سوخته به دلیل انبساط خود خارج می شوند و گازهای باقیمانده از طریق دریچه اگزوز با بالا رفتن پیستون به بیرون رانده می شوند. در پایان این مرحله شیر تخلیه بسته می شود و چرخه کامل می شود.

ساختار اصلی ژنراتور

موتور

موتور همانطور که از نامش پیداست شبیه موتور خودرو است با این تفاوت که منبع انرژی الکتریکی بیشتری دارد و می تواند انرژی الکتریکی بیشتری تولید کند.

دینام

این قسمت انرژی مکانیکی حاصل از چرخش شفت را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. دینام یکی از جذاب ترین قطعات دیزل ژنراتور است. فارادی در اوایل دهه 1830 القای الکترومغناطیسی را کشف کرد (یا حداقل توصیف کرد).

القای الکترومغناطیسی اگر یک سیم (یا هر رسانای الکتریکی) را در یک میدان مغناطیسی حرکت دهیم، می گویند جریان الکتریکی در سیم “القاء” شده است. اگر سیم ثابت باشد و میدان مغناطیسی در حال حرکت باشد، این پدیده ادامه دارد. حرکت در میدان مغناطیسی باعث می شود که الکترون ها در سیم جریان پیدا کنند. اگر سیم به عقب و جلو برود، الکترون ها در یک جهت جریان دارند، اما اگر به عقب و جلو رفت، الکترون ها در جهت دیگر جریان می یابند.

هرچه میدان قوی تر و سیم طولانی تر باشد، جریان القایی بیشتر می شود. ژنراتورهای مدرن با قرار دادن چندین آهنربا بزرگ و قدرتمند در یک خوشه حول یک محور چرخش مرکزی کار می کنند. قسمت دوار ژنراتور «روتور» نامیده می شود. مولدهای میدان مغناطیسی می توانند آهنرباهای دائمی یا آهنرباهای الکتریکی باشند، اما موتور باید یک میدان دوار تولید کند. یکی دیگر از اجزای مهم “استاتور” ژنراتور است که اساساً مجموعه ای از سیم پیچ های محکم در نزدیکی و اطراف روتور است. هنگامی که یک نیروی خارجی (مانند یک موتور دیزل) شفت مرکزی را می‌چرخاند، قطب‌های شمال و جنوب میدان مغناطیسی روتور در امتداد سیم‌پیچ‌های استاتور حرکت می‌کنند. این باعث ایجاد مقدار زیادی جریان الکتریکی در سیم پیچ می شود که به آن جریان متناوب می گوییم.

سیستم روغن

سوخت دیزل دیزل یا گازوئیل است. بارزترین قسمت این قسمت مخزنی است که سوخت مورد نیاز را برای حداقل 6 تا 8 ساعت کارکرد ذخیره می کند. برای واحدهای کوچک قابل حمل این مخزن در داخل ساختمان تولیدی قرار می گیرد و یا برای واحدهای بزرگ می توان آن را در سازه خارجی دائمی نصب کرد. سایر قسمت های سیستم سوخت شامل لوله هایی است که سوخت را به موتور، پمپ، فیلتر و شیلنگ ها یا سوپاپ های سوخت می فرستند که از فشار یا خلاء بیش از حد در باک جلوگیری می کنند. همچنین یک اتصال سرریز وجود دارد تا در صورت پر بودن باک، سوخت به داخل موتور یا دینام نریزد.

قدرت نظارتی

این بخش از دیزل ژنراتور بسیار پیچیده است، اما مهم است. بدون این سیستم، ولتاژ و آمپر با تغییر دور موتور تغییر می کند. از آنجایی که تجهیزات الکتریکی امروزی باید توسط یک منبع قابل اعتماد تغذیه شوند، الزامات خاصی بر روی توان خروجی ژنراتور اعمال می شود. توضیح ساختار رگولاتور کمی پیچیده است و در این آموزش گنجانده نشده است. در اینجا کافی است بفهمیم که کار رگولاتور تنظیم ولتاژ خروجی روی مقدار مناسب و استاندارد است.

فرآیند خنک سازی

مانند یک ماشین، یک موتور بیشتر از نیروی مکانیکی گرما تولید می کند. محتویات دینام نیز با عبور جریان از سیم های مقاومت گرما تولید می کند. باز هم مانند یک ماشین، این گرما توسط یک خنک کننده خنک می شود، معمولاً اما نه آب. پس از خنک شدن، مایع خنک کننده از یک مبدل حرارتی عبور می کند و گرما را آزاد می کند و معمولاً هوا را آزاد می کند یا گاهی اوقات یخ می زند.

سیستم آبیاری

همه موتورهای احتراق داخلی گاز تولید می کنند. این گازها گاهی اوقات سمی هستند و باید از خود موتور و افراد اطراف آن دور نگه داشته شوند. اگزوزها لوله هایی هستند که از مسیر عبور کرده و به هوای بیرون هدایت می شوند. معمولاً مقررات بهداشتی و ایمنی در مورد نحوه و مکان قرارگیری سیستم های اگزوز وجود دارد و اینها باید قبل از نصب ژنراتور جدید در نظر گرفته شوند.

سیستم پولیش

هر موتوری نیاز به روغن کاری دارد که از طریق یک پمپ روغن و مخزن متصل به موتور انجام می شود. این امر در مورد موتورهای دیزل ژنراتور نیز صدق می کند.

سیستم راه اندازی و باتری

باز هم مانند خودروها، موتورهای دیزلی برای راه اندازی به یک موتور الکتریکی کوچک نیاز دارند این موتور برقی توسط یک باتری شارژ می شود که توسط یک شارژر جداگانه یا با خروجی ژنراتور شارژ می شود.

صفحه کنترل

کنترل پنل برای کنترل عملکرد ژنراتور است. کنترل ها و راه حل های متداول برای کنترل پنل ها اغلب شامل اجزای زیر است:

فعال/غیرفعال کردن کنترل (دستی، خودکار یا هر دو)

کلید انتخاب فاز

کلید فرکانس

کلید حالت موتور

سوخت موتور

روغن موتور

سرعت موتور

دمای خنک کننده

پشته ماکارونی

ولتاژ خروجی ژنراتور

مولد جریان

توان خروجی ژنراتور (کیلو ولت آمپر)

فرکانس جریان AC

دیزل ژنراتور در یک محفظه ضد آب، قاب ساختاری یا واحد قابل حمل قرار می گیرد. همه چیز در مورد نگه داشتن اجزای متصل به هم است. علاوه بر این، پوشش تضمین می کند که قطعات الکتریکی به طور ایمن به زمین متصل شوند.

گنبد چتر نجات

دیزل ژنراتور را می توان در یک پوشش عایق صدا به نام کانوپی قرار داد که صدای ناشی از آن را تا حد زیادی کاهش می دهد. در این حالت موتور دیزل را ژنراتور بی صدا می نامند.