آشنایی با موتور برق و کاربرد آن
حتماً شما هم نام موتور برق را شنیده اید گاهی اوقات آرزو کرده‌اید که کاش یک موتور برق در اختیار داشتید مخصوصاً اگر قطعی برق توی ذوقتان زده باشد. مثلاً یکی از مهمانی‌های باشکوهتان را خراب کرده باشد یا یک دورهمی خانوادگی که مدتها برای آن برنامه‌ریزی میکردید را به هم زده باشد! اما تا حالا فکر کرده‌اید موتور برق چیست و انواع موتور برق و کاربرد هر کدام چیست؟ در این مقاله که یکی دیگر از مقالات آموزشی سایت ما است میخواهیم به همین سوالات پاسخ دهیم.
علاوه بر توضیحات فنی در مورد این ابزار بسیار کاربردی در بخشی از مقاله راهنمای خرید موتور برق را ارائه خواهیم کرد. و اگر میخواهید برای تامین انرژی اضطراری برای دستگاه‌های صنعتی خود و مصارف خانگی یک ژنراتور برقی بخرید بدانید که باید چه نکاتی را رعایت کنید.
موتور برق چیست؟
موتور برق (electric generator) یک وسیله کاربردی با عملکرد نسبتاً ساده است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. در اصل موتور برق برای اینکه بتواند انرژی مکانیکی تولید کند ابتدا باید یک موتور را به حرکت درآورد تا با چرخش این موتور با استفاده از قوانین الکترومغناطیس، جریان الکتریکی تولید کند. برای همین باید ابتدا یک منبع انرژی داشته باشد. این منبع انرژی در موتور برق های مختلف متفاوت است. معمولاً ژنراتورهای برق از سوخت های فسیلی که منبع انرژی بسیار بالایی هستند برای به حرکت درآوردن موتور و در نتیجه تولید برق استفاده میکنند.
این کار در نیروگاه‌های تولید برق بزرگ هم انجام میشود. اما تفاوت موتور برق با آنها این است که موتور برق در واقع یک ژنراتور کوچک و قابل حمل (Portable) است که هم قیمت بسیار پایین‌تری دارد. هم جابجایی آن بسیار ساده است و هم برای خنک کردن نیاز به تجهیزات پیشرفته‌ای ندارد. البته ژنراتورهای بزرگتری هم وجود دارند که در مکان‌هایی مانند بیمارستان‌ها یا مراکز امنیتی بکار گرفته میشوند این موتور برق ها توان تولید بالاتری دارند و به خاطر وزن بسیار زیاد و تجهیزات سنگین امکان جابجایی آنها نیز وجود ندارد.
در یک کلام در پاسخ به این سوال که موتور برق چیست میتوانیم بگوییم در بیشتر موارد، موتور برق یک نیروگاه تولید برق کوچک و قابل حمل با ظرفیت کم است.
حتما بخوانید:
الکتروموتور یا موتور الکتریکی چیست؟
نحوه تولید برق در موتور برق
ژنراتور امروزی بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار میکند که توسط مایکل فارادی در دهه 1830 میلادی کشف شد. او کشف کرد که جریان بارهای الکتریکی با قدرت بالا را میتوان با حرکت یک هادی الکتریکی، مانند یک سیم مسی 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 میشود.
اجزای اصلی یک ژنراتور
اجزای اصلی یک ژنراتور الکتریکی به این صورت است:
- موتور اصلی
- دینام یا تولید کننده برق
- سیستم ذخیره و انتقال سوخت
- تنظیم کننده ولتاژ
- بخش خنک کننده و خروج دود
- شارکننده باطری
- بدنه خارجی
شرح نحوه کار اجزای اصلی یک ژنراتور یا همان موتور برق:
حتما بخوانید: ارت سنج (ارت تستر) چیست؟
موتور اصلی ژنراتور
موتور همان چیزی است که با تولید انرژی مکانیکی و انتقال آن به ژنراتور مهم ترین بخش یعنی تولید انرژی مکانیکی را انجام میدهد. اندازه موتور بطور مستقیم با حداکثر توان خروجی برق که یک ژنراتور میتواند تامین کند، تنظیم میشود. هرچه توان بیشتری نیاز باشد، باید حجم موتور اصلی هم بیشتر باشد.
موتورهای ژنراتور با انواع سوخت‌ها مانند گازوئیل، بنزین یا گاز کار میکنند. موتورهای کوچکتر معمولاً با بنزین کار میکنند. اما موتورهای بزرگتر با گازوئیل، پروپان مایع، گاز پروپان یا گاز کار میکنند. برخی موتورها میتوانند با تغذیه دوگانه گازوئیل و گاز یعنی با دو نوع دوسوخت متفاوت کار کنند.
دینام
دینام که به آن ژنراتور هم گفته میشود، بخشی از ژنراتور است که انرژی مکانیکی تامین شده توسط موتور اصلی را میگیرد و آن را به انرژی الکتریکی تولید میکند.
سیستم ذخیره و انتقال سوخت
برای سوخت رسانی به موتور برق یک مخزن یا باک لازم است که سوخت را نگه دارد. همچنین باید شلنگ و ابزاری باشند که این سوخت را به موتور اصلی منقل کنند. اگر موتور برق خیلی بزرگ باشد مخزن سوخت آن را بطور جداگانه میسازند.
تنظیم کننده ولتاژ
تنظیم کننده ولتاژ برق خارج شده از ژنراتور را که از نوع متناوب یعنی AC است میگیرد و آن را به جریان DC تبدیل میکند. سپس آن را به سیم پیچ‌های تحریک کننده که در استاتور قرار دارد ارسال میکند. سپس یک جریان چرخش ولتاژ AC به DC و برعکس در استاتور و روتور ایجاد میشود و این چرخه آنقدر تکرار میشود که ژنراتور شروع به تولید برق با ولتاژ خروجی معادل ظرفیت کامل خود کند.
بخش خنک کننده و خروج دود
استفاده از ژنراتور و سوزاندن سوخت باعث گرم شدن آن میشود. اینجاست که استفاده از یک سیستم خنک کننده ولو ساده و کوچک ضروری است. در برخی مواقع از آب بعنوان خنک کننده برای ژنراتورها استفاده میشود، اما این کار مخصوص ژنراتورهای غول پیکر و بزرگ است. موتور برق‌های کوچک چون گرمای زیادی ندارند. فن های معمولی هم خنک میشوند و نیاز به خنک کننده آبی یا هیدروژنی ندارند. علاوه بر این، برای هدایت دود ناشی از سوزاندن سوخت‌های فسیلی یک سیستم انتقال دود یا همان اگزوز وجود دارد که آلودگی‌ها را به خارج هدایت میکند.
شارژر باطری
در موتور برق‌ها یک باطری وجود دارد که مثل باطری خودروها عمل میکند و برخی از سیستم‌های موجود در ژنراتور را فعال نگه میدارد. مثلاً برای استارت خودکار ژنراتوری که قرار است با قطع برق شهری خود به خود شروع بکار کند، نیاز به باطری وجود دارد.
همچنین بعضی تجهیزات مثل نشانگرهای ولتاژ و توان یا گیج روغن و سوخت و… مانند گیج‌های ماشین، یک دستگاه برقی هستند و با باطری کار میکنند. اگر شارژر باطری کار نکند بعد از مدتی باطری میخوابد و باید آن را بکلی تعویض کرد.
بدنه خارجی
بیرونی ترین بخش ژنراتور یا همان موتور برق هم محفظه خارجی یا بدنه آن است که معمولا از فلز ساخته میشود تا سیستم‌ها را کنار هم نگه دارد و جلوی آسیب‌های احتمالی ناشی از ضربه و… را بگیرد.
بعضی از ژنراتورها برای اینکه قابل حمل باشند و بتوان راحت‌تر آنها را حمل کرد روی پایه‌های چرخدار نصب میشوند و میتوان مثل فرغون آنها را جابجا کرد.
حتما بخوانید:
انواع موتور برق‌ها
همانطور که در بخش‌های قبلی گفتیم، ژنراتور تولید برق باید یکی از انواع انرژی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند و سپس با به حرکت درآوردن موتور الکترومغناطیسی، انرژی مکانیکی را به جریان الکتریکی تبدیل کند. اولین موضوعی که باعث دسته‌بندی انواع موتور برق میشود سوختی است که قرار است انرژی اولیه را تامین کند. طبق این ملاک، موتور برق ها به دسته‌های زیر تقسیم میشوند:
- موتور برق گازسوز (gas generator)
- موتور برق دیزلی (diesel generator)
- موتور برق بنزینی (petrol generator)
موتور برق گازی
موتور برق های گازی از سوخت گاز کپسولی یا همان گاز مایع برای به حرکت درآوردن موتور خود استفاده میکنند. این موتورها نوع پیشرفته‌تری از مدل‌های دیزلی هستند. اما از جهت مصرف انرژی بهینه ترند و ایمنی بیشتری دارند. همچنین استهلاک آن نیز بسیار کمتر از نمونه‌های مشابه بنزینی و گازوئیلی است.
مزیت دیگر آن این است که در این نوع ژنراتور پرتابل تولید برق خبری از بوی بد بنزین و گازوئیل و روغنی شدن دستگاه نیست. نکته مثبت دیگر این است که دود زیاد و بدبویی ندارد و آلایندگی کمتری دارد. موتور برق گازی یکی از بهترین انتخاب‌ها برای افرادی است که برای کمپینگ و اقامت‌های شبانه در طبیعت میخواهند از یک موتور برق استفاده کنند.
موتور برق دیزلی
در اصل موتور برق دیزلی با سوخت گازوئیل کار میکند و یکی از قدیمی ترین انواع ژنراتورهای تولید برق با استفاده از سوخت‌های فسیلی است. یکی از مزایای این نوع ژنراتور این است که قیمت گازوئیل پایین است و از نظر مالی استفاده از آن بسیار بصرفه است.
اما یکی از معایب بزرگ موتور برق دیزل این است که در دمای بسیار پایین (حدود منفی هشت درجه سانتیگراد) یا در مناطقی که هوا سرد است نمیتوان از آنها استفاده کرد. مگر اینکه مراقب مخزن سوخت آن باشید تا گازوئیل درون آن منجمد نشود! عیب دیگر آن بوی گازوئیل و چرب شدن مداوم قطعات اطراف آن است که البته با رسیدگی منظم و تمیز کاری مرتب میتوان آن را برطرف کرد. بیشتر ژنراتورهای تولید برق عظیم الجثه که در بیمارستان ها و مراکز صنعتی، مراکز تفریحی، هتل ها و… به کار گرفته می شوند، از این نوع ژنراتور ها هستند.
موتور تولید برق بنزینی
موتور برق بنزینی ساز و کار تقریباً مشابهی باموتور قبلی دارد. اما بجای گازوئیل از بنزین به عنوان سوخت پایه برای به حرکت درآوردن موتور الکترومغناطیسی خود استفاده میکند. مزیت این نوع دستگاه این است که امکان به کارگیری آن در مناطق بسیار سرد براحتی وجود دارد. همچنین بنزین به راحتی در دسترس است و میتوان از آن استفاده کرد. اما نکات منفی آن این است که به خاطر اشتعال پذیری بالای بنزین، این موتور برق ایمنی پایین‌تری نسبت به دیگر انواع آن برخوردار است.
البته نگران نباشید با رعایت نکات ایمنی که معمولاً شرکت سازنده آنها را به شما اعلام میکند. هیچ خطری شما را تهدید نمی‌کند حتی میتوانید از این موتور برق بعنوان یک موتور برق خانگی استفاده کنید.
نکته منفی دیگر درباره این نوع ژنراتورهای پرتابل تولید برق این است که قیمت بنزین در مقایسه با گازوئیل و گاز شهری بالاتر است و شاید استفاده مداوم از این نوع ژنراتور مناسب و بصرفه نباشد البته برای کاربردهای صنعتی که به هیچ وجه نمیتوان روی آنها حساب کرد اما برای مصارف خانگی، کمپینگ، اردو و تورهای طبیعت‌گردی انتخاب بدی نیست.
کاربرد موتور برق و ژنراتور تولید برق
هر جا که نیاز به انرژی الکتریکی و برق داشته باشیم و دسترسی به شبکه توزیع برق شهری نداشته باشیم نیاز به موتور برق ژنراتور تولید برق احساس میشود. گاهی اوقات هم دسترسی به شبکه توزیع برق داریم. اما قطعی‌های پیوسته ممکن است در عملکرد مورد نیاز اختلال ایجاد کند و لازم باشد با افزودن یک دستگاه جایگزین دیگر برای مواقعی که برق قطع میشود. این خلأ را پر کنیم و جلوی اختلالات را بگیریم.
مثلاً در مراکز حساسی مثل بیمارستان ها، اتصال مداوم تجهیزات برقی به شبکه توزیع برق برای حفظ سلامت بیماران ضروری‌اند همچنین عمل‌های جراحی مختلفی در حال انجام است و با این حساب، حتی یک لحظه قطعی برق میتواند عواقب جبران ناپذیری داشته باشد، در چنین مراکزی حتما از ژنراتور های پرقدرت و بهینه تولید برق استفاده میشود.
همچنین مکان‌های احساس دیگری مثل مراکز انتظامی بانک‌ها صرافی‌ها و مرکز شهر جمعیت بسیار زیادی در آن حضور دارند نمی‌تواند حتی یک لحظه بدون برق باشد در چنین مکان‌هایی نیز موتور برق استفاده میشود و بدون آن نمیتوان کاری از پیش برد.
حتما بخوانید: ژنراتور چیست؟ کاربرد آن
یکی دیگر از کاربردهای موتور برق مصارف کشاورزی است. مثلاً گلخانه‌هایی که امکان استفاده از برق شهری را ندارند گاهی اوقات به دنبال موتوربرق های حجم بالا میروند که البته در کشور ما تقریباً بصرفه نیست. همچنین برای ساخت وساز در مناطقی که هنوز برقکشی برای آن انجام نشده است، از موتور برق برای تأمین روشنایی یا برق لازم برای دستگاه‌هایی مثل موتور جوش و… استفاده میشود.
راهنمای خرید موتور برق
قبل از اقدام به خرید موتور برق ژنراتور برق اضطراری حتماً باید به چند نکته توجه کنید اول اینکه هدف شما از خرید موتور برق چیست مثلاً برای کمپینگ و اقامت شبانه در طبیعت نیاز به آن دارید یا میخواهید هنگام قطعی برق در خانه از آن استفاده کنید یا اینکه برای کاربردهای صنعتی و کشاورزی یک موتور برقی نیاز دارید؟ در هر کدام از این موارد باید به نکات خاصی توجه کنید. مثلا اگر دنبال خرید موتور برق برای استفاده دائمی هستید و میخواهید به طور مداوم از آن استفاده کنید حتماً باید دقت کنید وسیله‌ای که میخرید برای این کار تولید شده باشد و نه استفاده های موقت و چند ساعته. همچنین باید به توان مورد نیاز و فاکتورهای هزینه‌بری مانند سرویس قطعات، هزینه اولیه و مهمتر از همه هزینه سوخت توجه کنید.
اگر برای کمپینگ و حضور در طبیعت میخواهد از موتور برق استفاده کنید عوامل دیگری مثل وزن کم، صدای پایین و قیمت مقرون بصرفه اولویت پیدا میکند در چنین مواردی میتوانید از موتور برق‌های سایلنت یاهمان ژنراتورهای تولید برق بیصدا استفاده کنید. این دستگاه‌ها طوری عایق کاری شده اند که تمام صدای موتور به بیرون درز نمی کند و بخش زیادی از آن توسط عایق ها گرفته می شود.
موضوع دیگر این است که باید حتماً برندی را انتخاب کنید مطمئن باشید تا چند سال بعد قطعات آن به راحتی در بازار کشور در دسترس خواهند بود و در صورت نیاز به تعمیر و سرویس دوره ای با مشکلی مواجه نخواهید شد.
موتور برق بی صدا و سایلنت
شاید برایتان جالب باشد بدانید موتور برق‌هایی تولید شده اند که مخصوص استفاده‌های کوتاه مدت و بدون سر و صدا هستند. این موتور برق‌ها بدقت عایق کاری شده‌اند، ظاهر بسیار مرتب‌تری دارند و صدای موتور آن ها بسیار کم تر شده است. البته قیمت آنها به اندازه قابل توجهی افزایش پیدا کرده اما اگر کم صدا یا بیصدا بودن موتور برق برای شما اولویت دارد، خرید موتور برق بی صدا سایلنت گزینه مناسبی است.
نتیجه گیری
با توجه به آنچه گفتیم، موتور برق انواع مختلفی دارد که قبل از خرید باید بطور دقیق مشخص کنیم بیشترین استفاده ما از آن چیست همچنین باید تعیین کنیم آن را برای استفاده طولانی مدت میخواهیم یا موقتی. در کنار همه اینها باید به مزایا و معایب انواع موتور برق هم توجه داشته باشیم.
توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه خط تولید و ساخت دستگاه موتور برق فعالیتی ندارد.