دیزل ژنراتور (Diesel Generator) یا بهتر بگوییم دیزل ژنراتور که گاهی اوقات موتور الکتریکی نامیده می شود، انرژی مکانیکی (حرکت) را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در واقع دیزل ژنراتور ترکیبی از موتور دیزل (برای راه اندازی موتور) و دینام یا ژنراتور است که برای تولید برق استفاده می شود. دیزل ژنراتورها اغلب در مواقع اضطراری و قطع برق استفاده می شوند.
اصل عملکرد دیزل ژنراتور
اصل کار یک دیزل ژنراتور بر اساس قانون بقای انرژی است. این بدان معناست که "انرژی را نمی توان ایجاد کرد یا از بین برد، فقط می تواند از شکلی به شکل دیگر تبدیل شود." گازوئیل دارای انرژی شیمیایی است و در حین احتراق انرژی شیمیایی به انرژی گرمایی و نیرو تبدیل می شود. این نیرو به عنوان انرژی مکانیکی شناخته می شود و باعث چرخش دینام می شود. چرخش ژنراتور نیز برق تولید می کند. احتراق فرآیند سوزاندن سوخت در هوای بسیار متراکم است که دمای آن به 750 درجه سانتیگراد می رسد.
عملکرد یک دیزل ژنراتور به طور خلاصه شامل چهار مرحله است: مکش، تراکم، احتراق و اگزوز.
مرحله آب
هنگامی که دریچه ورودی باز می شود، پیستون از مرکز خارج می شود و هوا به داخل سیلندر کشیده می شود. هنگامی که هوای کافی فشرده شد، دریچه مکش در پایان این مرحله بسته می شود.
میزان سوختن
در این نقطه، سوخت وارد هوای گرم و متراکم شده و شروع به سوختن می کند و فشار را حفظ می کند و زمانی که پیستون به مرکز بالایی می رسد، عرضه سوخت متوقف می شود. تزریق سوخت در پایان فاز مصرف تا رسیدن به نقطه قطع ادامه می یابد. در این حالت، دریچه های ورودی و خروجی بسته می مانند و گازهای داغ و هوای فشرده در سیلندر به گردش در می آیند و پیستون را مجبور می کنند تا به پایین حرکت کند تا به نقطه پایین برسد.
دستورالعمل تخلیه
در این مرحله، پیستون دوباره به سمت بالا حرکت می کند و دریچه تخلیه را باز می کند و دریچه سوخت را می بندد. گازهای سوخت قابل احتراق به دلیل انبساط خود خارج می شوند و هنگامی که پیستون به سمت بالا حرکت می کند، گازهای باقی مانده از طریق دریچه اگزوز به بیرون رانده می شوند. در پایان این دوره، شیر تخلیه بسته می شود و چرخه کامل می شود.
انیمیشن زیر این مراحل را به خوبی نشان می دهد.
ساخت دیزل ژنراتور
قطعات اصلی دیزل ژنراتور در شکل زیر نشان داده شده است.
در ادامه قسمت های مهم آن را توضیح خواهیم داد.
موتور
موتور همانطور که از نامش پیداست شبیه موتور ماشین است با این تفاوت که منبع انرژی الکتریکی بیشتری دارد و می تواند انرژی الکتریکی بیشتری تولید کند.
دینام
این قسمت انرژی مکانیکی ناشی 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 بیان می کند که وقتی یک سیم (یا هر رسانای الکتریکی) در یک میدان مغناطیسی حرکت می کند، جریان الکتریکی در سیم "القاء" می شود. این پدیده حتی زمانی رخ می دهد که سیم هنوز ثابت است و میدان مغناطیسی در حال حرکت است. حرکت در میدان مغناطیسی باعث می شود که الکترون ها در سیم جریان پیدا کنند. اگر سیم از شمال به جنوب برود، الکترون ها در یک جهت، اگر از جنوب به شمال برگردند، سپس در جهت دیگر می روند.
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 اطراف یک محور چرخان مرکزی کار می کنند. قسمت دوار ژنراتور «روتور» نامیده می شود. مولدهای میدان مغناطیسی می توانند آهنرباهای دائمی یا الکترومغناطیس باشند، اما باید میدان مغناطیسی تولید کنند که باعث چرخش موتور شود. یکی دیگر از اجزای مهم «استاتور» دینام است که اساساً مجموعهای از سیمپیچها است که در نزدیکی و اطراف روتور پیچیده شدهاند. هنگامی که یک نیروی خارجی (مانند یک موتور دیزل) شفت مرکزی را می چرخاند، قطب شمال و جنوب میدان مغناطیسی روتور در امتداد سیم پیچ استاتور حرکت می کند. این باعث می شود که جریان الکتریکی زیادی در سیم پیچ القا شود که به آن جریان متناوب می گوییم.
سیستم تامین روغن
سوخت دیزل ژنراتورها دیزل یا سوخت دیزل است. برجسته ترین قسمت این قسمت مخزنی است که سوخت لازم را برای حداقل 6 تا 8 ساعت کار نگه می دارد. در واحدهای کوچک و قابل حمل، این مخزن ممکن است داخل محفظه ژنراتور باشد یا برای واحدهای بزرگتر، ممکن است در یک ساختار بیرونی جداگانه و دائمی باشد. سایر قسمت های سیستم سوخت شامل خط سوخت به موتور، پمپ، فیلتر و لوله یا دریچه دریچه مخزن سوخت است که از فشار بیش از حد یا خلاء داخل باک جلوگیری می کند. همچنین یک درگاه تخلیه برای اطمینان از ریختن سوخت بر روی سطح موتور یا دینام در صورت پر بودن باک وجود دارد.
کنترل ولتاژ
این بخش از دیزل ژنراتور بسیار پیچیده، اما مهم است. بدون این سیستم، ولتاژ و آمپر با تغییر دور موتور تغییر می کند. از آنجایی که لوازم خانگی امروزی باید از یک منبع بسیار مطمئن تغذیه شوند، الزامات خاصی بر روی خروجی ژنراتور اعمال می شود. توضیح ساختار رگولاتور کمی پیچیده تر است و در این آموزش توضیح داده نمی شود. در اینجا کافی است بدانید که وظیفه رگلاتور تنظیم ولتاژ خروجی روی مقدار صحیح و استاندارد است.
سیستم خنک کننده
مانند وسایل نقلیه، موتورها علاوه بر انرژی مکانیکی، گرمای زیادی تولید می کنند. جریان در دینام نیز با عبور از سیم مقاومت تولید گرما می کند. و مانند یک ماشین، این گرما توسط خنک کننده خنک می شود، اغلب اما نه لزوما آب. پس از خنک شدن، مایع خنک کننده از مبدل حرارتی عبور می کند و گرما را معمولاً به هوا یا گاهی اوقات به خنک کننده ثانویه آزاد می کند.
سیستم زهکشی
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. لوله های اگزوز لوله هایی هستند که از یک جاده عبور می کنند و به سمت هوای بیرون هدایت می شوند. اغلب مقررات ایمنی و بهداشتی در مورد نحوه و مکان قرارگیری سیستم های اگزوز وجود دارد و این موارد باید قبل از نصب دینام جدید در نظر گرفته شوند.
سیستم روغن کاری
هر موتوری نیاز به روغن کاری دارد که توسط یک پمپ روغن و یک مخزن متصل به موتور انجام می شود. این موضوع برای ژنراتور موتور دیزلی نیز صادق است.
سیستم راه اندازی و باتری
باز هم، مانند یک خودرو، یک موتور دیزلی برای راه اندازی به یک موتور الکتریکی کوچک نیاز دارد. این ژنراتور برقی برق خود را از باتری یا ژنراتور متصل به بار دیگر تامین می کند.
صفحه کنترل
کنترل پنل جایی است که عملکرد ژنراتور کنترل می شود. کنترل ها و خروجی های رایج در کنترل پنل ها اغلب شامل اجزای زیر است:
کنترل روشن/خاموش (دستی، خودکار یا هر دو)
کلید انتخاب قطعه
دکمه فرکانس
دکمه حالت موتور
موتور دو قابل احتراق
روغن موتور
سرعت موتور
دمای خنک کننده
شارژ باتری
ولتاژ خروجی ژنراتور
جریان خروجی ژنراتور
توان خروجی ژنراتور (بر حسب کیلوولت آمپر)
چرخه برق AC