موتور_ژنراتور  

موتور_ژنراتور چیست؟

می توان گفت تولید انرژی الکتریکی یکی از مسائلی بوده است که طی سالیان دراز پژوهشگران بسیاری را بر آن داشته با انجام آزمایش ها و تست های مختلف روش های تولید آن را مورد بررسی قرار دهند. نتیجه برخی از این آزمایش ها منتهی به معرفی روش هایی برای تولید این انرژی بوده که از مهمترین آن ها می توان به تولید برق از طریق انرژی باد، انرژی خورشید، انرژی اتمی وغیره اشاره نمود. هر یک از روش های نام برده شده دارای مزایا و معایبی بوده که جهت بکارگیری باید مورد توجه قرار گیرند. در این میان تولید برق با استفاده از موتورهای احتراق داخلی که از سوخت های فسیلی برای ایجاد کار استفاده می کنند بسیار رایج می باشد و در سراسر دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش از یک موتور احتراق داخلی بنزینی، گازوئیلی و یا گاسوز مورد استفاده قرار می گیرد. نحوه تولید برق در این روش به اینصورت است که شفت خروجی موتور احتراق داخلی با محور ژنراتور کوپل شده و سبب دوران روتور می گردد که در نتیجه این دوران ژنراتور برق متناوب تولید می کند. موتورهای مورد استفاده در این روش انواع مختلفی داشته که متناسب با نوع سوخت مصرفی، تعداد سیلندر، مقدار توان خروجی و ... طبقه بندی می شوند. همچنین موتورهای احتراق داخلی از نظر سیکل عملکردی به دوگروه دو زمانه و چهارزمانه تقسیم می شوند. در موتورهای دو زمانه به ازای هر دور گردش میل لنگ یک احتراق و در موتورهای چهار زمانه به ازای هر دو دور گردش میل لنگ یک مرحله احتراق اتفاق می افتد. در این موتورها انرژی شیمیایی مخلوط سوخت از طریق احتراق آزاد شده و سبب حرکت پیستون ها و تولید انرژی مکانیکی می گردد. حرکت خطی پیستون ها از طریق قطعاتی به نام شاتون به حرکت دورانی تبدیل و به میل لنگ موتور انتقال می یابد. با توجه به این مسئله که میل لنگ موتور با استفاده از روش های مختلفی نظیر استفاده از کوپلینگ ثابت، استفاده از مبدل گشتاور، استفاده از پولی و تسمه و غیره به شفت روتور کوپل شده است، حرکت دورانی میل لنگ سبب گردش روتور شده و سبب تولید برق می گردد.

اجزای اصلی موتور_ژنراتور

موتور_ژنراتورهای مورد استفاده جهت تولید انرژی الکتریکی دارای قسمت هایی نظیر شاسی، اتاقک پوشاننده، مجموعه موتور احتراق داخلی، ژنراتور، مجموعه کنترلی و تابلو برق و مجموعه تولید گرما می باشند. در موتور_ژنراتور ها شاسی به گونه ای طراحی می گردد تا مجموعه موتور_ژنراتور بر روی آن نصب گردد. اتاقک پوشاننده نیز جهت محافظت و کاهش صدا مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در این مجموعه موتور احتراق داخلی وظیفه تولید انرژی مکانیکی را برعهده دارد که سبب حرکت روتور می گردد. موتورهای احتراق داخلی بسته به نوع سوخت مصرفی دارای انواع مختلف سیستم سوخت رسانی و جرقه زنی می باشند. سیستم های سوخت رسانی و جرقه زنی می تواند به صورت مکانیکی و یا به صورت الکترونیکی باشند که وظیفه تامین سوخت مورد نیاز موتور و ایجاد جرقه در زمان احتراق در بارهای مختلف را برعهده داشته و می بایست این کار را به گونه ای انجام دهند تا دور موتور در تمامی شرایط ثابت باشد. ژنراتور نیز وظیفه تولید برق را برعهده دارد. یکی از مهمترین مسائلی که باید در استفاده از موتور_ژنراتورها مورد توجه قرار گیرد فرکانس برق تولیدی ژنراتور می باشد. فرکانس برق تولیدی ژنراتور وابسته به دور تعداد دوران روتور در هر دقیقه و تعداد قطب های آن می باشد.

مقدار فرکانس برق تولیدی ژنراتور از طریق رابطه زیر محاسبه می گردد: f (Hz)= (Ns (RPM)*P)/120 در رابطه فوق f معادل فرکانس برق تولیدی بوده که واحد اندازه گیری آن هرتز می باشد. همچنین NS تعداد دوران روتور در هر دقیقه و P تعداد قطب های روتور می باشند.

با توجه به اینکه فرکانس برق شهر برابر 50 هرتز می باشد، لذا لازم است فرکانس برق تولیدی ژنراتور نیز برابر 50 هرتز باشد. به همین منظور در صورتیکه تعداد قطب های روتور برابر 4 باشد، روتور باید 1500 دور بر دقیقه دوران نماید تا فرکانس برق تولیدی ژنراتور برابر 50 هرتز باشد. از این رو در اکثر موارد از موتوری استفاده می گردد که حداکثر توان آن در دور 1500 حاصل شود و در صورتیکه حداکثر توان تولیدی موتور در دور بالاتری حاصل گردد، سیستم کنترل موتور دور آن را در محدوده تولید حداکثر توان تثبت نموده و مقدار دور با استفاده از روش هایی نظیر پولی و تسمه، مبدل گشتاور و ... به روتور انتقال می یابد. مجوعه کنترلی و تابلو برق نیز وظایفی نظیر کنترل مقدار بار اعمالی به موتور، برقراری ارتباط موتور_ژنراتور با شبکه و یا قطع آن را برعهده دارد. همچنین این مجموعه می تواند وظایفی مانند استارت اتوماتیک موتور، کنترل موارد ایمنی موتور (خاموش کردن موتور در صورت افت فشار روغن و افزایش دمای مایع خنک کننده) را به انجام رساند. مجموعه تولید گرما نیز در مسیر گازهای خروجی از اگزوز قرار گرفته که این امکان را فراهم می آورد تا  آب گرم مصرفی را با استفاده از انرژی حرارتی گازهای خروجی گرم نموده و از هدر رفت آن جلوگیری نمود.

 

 

 

نحوه استفاده از انرژی الکتریکی موتور_ژنراتورها

شرکت های سازنده مجموعه موتور_ژنراتورها موارد استفاده و نحوه مصرف انرژی الکتریکی توسط موتور_ژنراتورها را در 4 گروه اصلی اضطراری، پایه، دائم و چند منظور طبقه بندی می کنند. در حالت اضطراری در صورت قطع برق شهری، موتور_ژنراتور به صورت خودکار فعال شده و اقدام به تأمین برق مشترکین می‌کند. در چنین شرایطی ممکن است برخی از موتور_ژنراتورها در ماه فقط مدت زمان محدودی فعال شده و انرژی الکتریکی مورد نیاز را تامین نمایند و در برخی از شرایط ممکن است عملکرد بیشتری در یک ماه داشته باشند. مولد پایه نیز معمولاً در اماکنی مانند اردوگاه ها، نمایشگاه ها و غیره که موقتاً به برق نیاز دارند به کار می‌آیند. مولد دائم برای امور نیروگاهی مورد استفاده قرار گرفته و به برق سراسری متصل می گردد. مولد چند منظوره نیز کاربردهای متفاوتی دارند ولی توصیه می‌شود برای کاربردهایی با رویکرد اقتصادی از این نوع مولدها استفاده نشود.