موتور برق چیست؟
موتور برق چیست و چگونه کار می کند؟
در فصل تابستان، که به دلیل گرما مصرف برق افزایش می‌یابد و شبکه قادر به پاسخگویی به همه بارها نیست، احتمالاً تعدادی از مشترکان با قطعی برق مواجه می‌شوند. شاید قطعی چندساعته برق برای خیلی‌ها، علی‌رغم آزاردهنده بودن، قابل تحمل باشد، اما مصرف‌کنندگانی، اغلب تجاری و صنعتی، نیز هستند که قطعی‌های مکرر موجب ضرر و زیان آن‌ها خواهد شد. همین امر سبب می‌شود بسیاری از مصرف‌کنندگان به دنبال راهکارهایی برای تأمین برق در شرایط اضطراری و قطعی برق باشند.
یکی از این راهکارها استفاده از ژنراتور برق یا همان موتور-ژنراتور است که در بین مردم با نام موتور برق شناخته شده است. در این آموزش، با موتور برق گازسوز آشنا می‌شویم، انواع آن را معرفی می‌کنیم و نکات و محاسبات مهم در انتخاب موتور برق را بیان خواهیم کرد. همچنین، نحوه سیم‌کشی و اتصال ژنراتور برق اضطراری به برق ساختمان را شرح خواهیم داد. در نهایت پرسش‌های متداول درباره موتور برق را پاسخ می‌دهیم.
سیستم‌های برق اضطراری
در حالت کلی، می‌توان سیستم‌های برق اضطراری را به دو دسته تقسیم کرد. در دسته اول، سیستم باید به گونه‌ای عمل کند که به صورت خودکار و با کمترین وقفه قطعی را جبران کند. این سیستم‌ها معمولاً برای دستگاه‌های بسیار حساس و مهم به کار می‌روند و یو‌پی‌اس (UPS) شناخته‌ترین راه‌حل برای آن‌هاست که در مطلب قبلی با انواع آن آشنا شدیم و محاسبات آن را بیان کردیم.
در دسته دوم، وصل مجدد برق خودکار نیست و توسط شخص انجام می‌شود. علاوه بر این، مقداری تأخیر در وصل برق نیز پذیرفته‌شده است. این سیستم‌ها برق بارهایی مانند آسانسور، ، پمپ آب و… را تأمین می‌کنند. سیستم‌های برق خورشیدی و موتور-ژنراتور برق از راهکارهای این دسته هستند. در ادامه این مطلب به قیمت موتور برق موجود در بازار و انواع آن می‌پردازیم.
موتور برق چیست؟
موتور برق دستگاهی است که با مصرف سوخت (بنزین، گاز یا گازوئیل) برق تولید میکند. به عبارت بهتر، موتور برق با مصرف سوخت یک موتور را به حرکت در می‌آورد و آن موتور ژنراتور را می‌چرخاند و ژنراتور برق تولید میکند.
موتور-ژنراتورهای برق اضطراری در توان‌هایی در محدوده چند کیلوولت-آمپر تا چندهزار کیلوولت-آمپر وجود دارند و باید با توجه به مصرف وسایل و بارها، از بین آن‌ها بهترین گزینه را انتخاب کرد. راه‌اندازی موتور-ژنراتورها معمولاً در 8 تا 15 ثانیه به طول می‌انجامد و پس از آن می‌توانند به خوبی برق مصرف‌کننده‌ها را تأمین کنند. توان خروجی ژنراتورهای برق اضطراری، مشابه UPS، برحسب (ولت-آمپر) بیان می‌شود. این توان ظاهری برای محاسبات باید به توان اکتیو (P) تبدیل شود و سپس برآورد مصرف انجام شود.
اجزای اصلی مولد برق اضطراری عبارت‌اند از:
- موتور: وظیفه موتور تبدیل انرژی سوخت (گازوئیل، بنزین و گاز طبیعی) به به انرژی مکانیکی است.
- ژنراتور: ژنراتور انرژی مکانیکی تولیدی موتور را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند.
- تنظیم‌کننده ولتاژ: تنظیم کننده خودکار ولتاژ که به AVR معروف است، از یک مدار الکتریکی تشکیل شده که با اندازه‌گیری ولتاژ ژنراتور و مقایسه آن با ولتاژ مرجع (مبنا) که از قبل برای آن تعریف شده است، ولتاژ را با ولتاژ مصرف‌کننده تنظیم میکند.
- تنظیم‌کننده سرعت: تنظیم کننده سرعت که به آن «گاورنر» می‌گویند با اندازه‌گیری برق ژنراتور و مقایسه با فرکانس مبنا که از قبل برای آن تعریف شده است، سرعت موتور را تنظیم میکند تا فرکانس برق ژنراتور تنظیم شود.
انواع موتور برق
مولدهای برق اضطراری را معمولاً برا اساس دو عامل دسته‌بندی می‌کنند. اول نوع سوخت مصرفی و دوم نوع روشن شدن موتور. بر اساس نوع سوخت مصرفی، موتور برق‌ها به سه دسته زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
- موتور برق دیزلی (دیزل ژنراتور)
- موتور برق بنزینی
- موتور برق گازی یا گازسوز
موتور برق دیزلی
مولد برق اضطراری دیزلی انرژی حاصل از سوخت گازوئیل را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند و به آن اصطلاحاً «دیزل ژنراتور» می‌گویند. اجزای دیزل ژنراتور در شکل زیر نشان داده شده است.
دیزل ژنراتورها در توان‌های چند کیلوولت-آمپر تا چند مگاولت-آمپر ساخته می‌شوند و برای کاربری دائمی بسیار مناسب و قابل اعتماد هستند. خطرات آتش‌سوزی و انفجار این نوع ژنراتورها را تهدید نمی‌کند و در کل نسبت به سایر مولدهای برق اضطراری ایمن‌تر هستند. برای آشنایی بیشتر با دیزل ژنراتور پیشنهاد می‌کنیم به سایر مقالاتی که در این زمینه در سایت فروشگاه اینترنتی needsanat آماده شده است مراجعه نمایید.
موتور برق بنزینی
بنزین نسبت به سایر سوخت‌ها دردسترس‌تر است. اما نکته‌ای که وجود دارد، عمر مفیدش کم بوده و قابلیت اشتعال آن نسبت به سوخت‌های دیگر بیشتر است. همچنین، در هوای سرد استفاده از آن ایده‌آل نیست.
موتور گازسوز
مولدهای برق اضطراری بنزینی و گازسوز از نظر عملکرد مشابه هم هستند، اما این نوع سوخت آن‌هاست که تفاوت دارد. این موتور برق به دلیل نوع سوخت، کم‌مصرف است و باعث کاهش آلودگی هوا می‌شود. همچنین، هزینه‌های کمتری نسبت به نوع بنزینی دارد. البته نکته مهم این است که منبع سوخت آن به سادگی در دسترس نیست.
در ادامه، انواع موتور برق را بر اساس نوع روشن شدن معرفی می‌کنیم.
موتور برق هندلی
استارت این نوع ژنراتور دستی است و با همان هندل انجام می‌شود. برای روشن کردن این موتور-ژنراتورها باید یک طناب را با دست کشید و موتور را چرخاند.
موتور برق استارتی
این نوع ژنراتورها با دکمه استارت و با استفاده از باتری روشن می‌شوند.
مثال عملی انتخاب موتور برق و نصب آن
فرض کنید می‌خواهیم برق یک ساختمان را با موتور برق تأمین کنیم. در این بخش، مراحل مختلف این کار را بیان می‌کنیم.
برآورد مصرف بار
اولین گام در خرید موتور برق، تعیین اندازه توان یا همان قدرت آن بر اساس مصرف بار است. برای این کار ابتدا باید فهرستی از بارها را مشخص کنیم که می‌خواهیم برق آن‌ها را با موتور برق تأمین کنیم. این بارها شامل لوازم برقی مانند کامپیوتر، یخچال، روشنایی و… است که روشن بودنشان در موارد قطع برق برایمان ضرورت دارد و برای اشخاص مختلف می‌تواند متفاوت باشد. در اینجا توجه به اولویت‌ها و درجه اهمیت آن‌ها بسیار مهم است. برای مثال احتمالاً وسیله‌ای مانند لباس‌شویی در اولویت بسیاری از مردم نیست، چراکه هم چندان ضروری نیست و هم مصرف بسیار بالایی دارد.
جدول زیر متوسط توان مصرفی وسایل مختلف را نشان می‌دهد. البته ممکن است وسایل با نشان‌های تجاری و اندازه‌های مختلف توان مصرفی متفاوتی داشته باشند. آنچه در اینجا نوشته شده، مقادیر رایج است. برای اطلاع دقیق از میزان مصرف برق لوازم برقی خود می‌توانید پلاک روی آن‌ها را بخوانید.
| لامپ LED تزئینی: ۱۰ وات | چخ خیاطی: ۱۰۰ وات | مایکروفر: ۱۰۰۰ وات |
| لامپ فلورسنت کوچک: ۲۰ وات | تلویزیون ال‌ای‌دی ۴۰ اینچ: ۱۳۰ وات | جاروبرقی: ۱۲۰۰ وات |
| لامپ کم مصرف 20: ۲۰ وات | فریزر : ۱۵۰ وات | سشوار: ۱۲۰۰ وات |
| هواکش: ۳۵ وات | آب‌میوه‌گیری: ۳۰۰ وات | ماشین لباس‌شویی: ۱۵۰۰ وات |
| لامپ فلورسنت بزرگ: ۴۰ وات | تلویزیون پلاسما: ۳۵۰ وات | آبگرمکن برقی: ۲۰۰۰ وات |
| لامپ رشته‌ای تزئینی: ۴۰ وات | کامپیوتر، اسکنر، مانیتور: ۴۰۰ وات | اتوی برقی: ۲۰۰۰ وات |
| پنکه: ۷۰ وات | کولر آبی: ۵۰۰ وات | بخاری برقی: ۲۰۰۰ وات |
| یخچال: ۱۰۰ وات | چرخ گوشت: ۵۰۰ وات | کولر گازی: ۲۰۰۰ وات |
| لامپ رشته ای 100: ۱۰۰ وات | پلوپز: ۸۰۰ وات | ماشین ظرف‌شویی: ۲۰۰۰ وات |
| لپ‌تاپ: ۱۰۰ وات | سماور برقی: ۱۰۰۰ وات |
اکنون توان موتور برق را با یک مثال واقعی محاسبه می‌کنیم. فرض کنید در وسایل الکتریکی خانه که باید برق آن‌ها را تأمین کنیم، به صورت جدول زیر باشند. در جدول زیر نکته‌ای وجود دارد و آن ستون توان راه‌اندزای است. در برخی از وسایل برقی، مانند یخچال، توان مصرفی لحظه راه‌اندازی، که لحظه بسیار کوتاهی است، بسیار بزرگ‌تر از توان مصرفی دستگاه در حالت عادی است. بنابراین، حتماً به این نکته در برآورد بار دقت داشته باشید.
| وسیله الکتریکی | توان مصرفی (وات) | توان راه‌اندازی (وات) |
| یخچال | ۱۰۰ | ۱۱۰۰ |
| سماور برقی | ۱۰۰۰ | ۱۰۰۰ |
| تلویزیون | ۳۵۰ | ۳۵۰ |
| آبگرمکن | ۲۰۰۰ | ۲۰۰۰ |
| مایکرویو | ۱۲۰۰ | ۱۳۰۰ |
| روشنایی (۵ عدد لامپ ۱۰۰) | ۵۰۰ | ۵۰۰ |
| جمع | ۵۵۵۰ | ۶۲۵۰ |
با توجه به جدول مصارف بالا، باید یک موتور برق با قدرت اکتیو ۶۲۵۰ وات یا بالاتر را انتخاب کنیم تا توان پاسخگویی بار را داشته باشد. دقت کنید که انتخاب یک موتور برق با توان بسیار بالا، چیزی جز افزایش هزینه، افزایش آلودگی، سختی حمل و نقل و افزایش مصرف سوخت را در پی نخواهد داشت.
نکته: به طور معمول، برای مصارف خانه مسکونی یک ژنراتور با توان اکتیو ۳۰۰۰ تا ۶۵۰۰ کیلوواتی کفایت میکند.
انتخاب توان موتور برق
توان موتور-ژنراتور را با توان ظاهری برحسب کیلووت-آمپر (kVA) بیان می‌کنند که «کا وِ آ» تلفظ می‌شود. آنچه که در بخش قبل برای مصرف به دست آوردیم، توان اکتیو یا حقیقی بود. برای به دست آوردن توان ظاهری موتور برق باید توان حقیقی را بر (کسینوس فی) بارها تقسیم کنیم. ضریب توان بارها را در این محاسبات معمولاً ۰٫۸ درنظر می‌گیرند. بنابراین، قدرت ظاهری موتور برابر خواهد بود با:
$\large S= \frac {P}{\cos \phi} = \frac {6250}{0.8}= 7.8\; \text{kVA}$
نزدیک‌ترین ژنراتور به این عدد یک ژنراتور ۸ کاوآ است. اگر در اینترنت جست‌وجو کنیم، به یک ژنراتور مشابه شکل زیر می‌رسیم.
همان‌طور که مشاهده می‌کنید، این موتور بنزینی است، ظرفیت مخزن آن ۲۵ لیتر است، توان ظاهری آن 8 کاوآ و توان حقیقی‌اش ۶٫۵ کیلووات است.
نصب موتور برق
همان‌طور که گفتیم، هنگام قطع برق شبکه سراسری، برای تأمین برق وسایل الکترکیی از موتور ژنراتور استفاده می‌کنیم. اما این موتور ژنراتور باید در محل مناسبی نصب شود تا گازهای خروجی از اگزوز و سروصدای ناشی از کارکرد موتور موجب ناراحتی افراد و خطرات احتمالی نشود. مخصوصاً ژنراتورهای گازسوز و بنزینی را باید در فضای آزاد و با فاصله مناسب از ساختمان و پنجره قرار دهید. قبل از هر چیز، رعایت چند نکته زیر ضروری است:
- هرگز نباید سیم خروجی مولد را مستقیماً به شبکه برق وصل کنید.
- همواره موتور برق را با یک کابل مناسب به تابلو برق متصل کنید. اندازه این کابل باید کمتر از 30 متر باشد.
- هیچگاه هنگام کار کردن موتور برق به آن سوخت اضافه نکنید. حداقل ۱۰ دقیقه پس از خاموش شدن دستگاه صبر کنید و پس از آن این کار را انجام دهید.
قبل از همه چیز دقت کنید که برق ساختمان را قطع کرده باشید. پس از آن، باید موتور برق را در محلی مناسب قرار داده و سطح روغن آن را بررسی کنید. سپس موتور را روشن کنید و اجازه دهید اصطلاحاً گرم شود. پس از آن می‌توانید ژنراتور را به سیستم برق متصل کنید.
نکته بسیار مهمی که باید به آن دقت کنید، این است که حتماً باید از کلید تبدیل یا چنج آور استفاده کنید. کلید چنج آور کلیدی است که در واقع شما با آن تغذیه ساختمان را انتخاب می‌کنید. برای مثال، در اینجا می‌توانید بین برق شهر و موتور ژنراتور یکی را انتخاب کنید.
کلید چنج آور سه حالت دارد:
- GEN: در این وضعیت، برق ساختمان از مسیر موتور ژنراتور تأمین می‌شود.
- OFF: در این وضعیت، برق قطع بوده و ساختمان از هیچ منبعی تغذیه نمی‌شود.
- LINE یا MAIN: در این وضعیت، برق از مسیر شبکه تأمین می‌شود.
بعد از آنکه کلید را نصب و سه حالت را مشاهده کردید، آن را روی حالت GEN قرار دهید. سپس کلید اصلی تابلوی توزیع خانه را در وضعیت OFF قرار دهید. سه‌شاخه موتور ژنراتور را به پریز وصل کنید. این پریز باید از نوع بارانی و دارای IP مناسبی باشد. قبل از اینکه موتور را روشن کنید، وضعیت سوخت و روغن را بررسی کنید.
روشن کردن موتور ژنراتور
در این مرحله دکمه روی موتور را در حالت ON قرار داده و دسته استارت را بکشید تا موتور روشن شود و شروع به کار کند. بعضی استارت‌ها الکتریکی هستند و با فشردن دکمه می‌توانید دستگاه را راه‌اندازی کنید. اکنون می‌توانید وضعیت کلید اصلی تابلوی توزیع را روی ON قرار دهید تا برق به ساختمان وارد شود.
اتصال موتور برق به تابلوی برق اضطراری
اتصال موتور-ژنراتور به بارها پس از قطع برق شبکه سراسری و راه‌اندازی موتور با رعایت نکات ایمنی انجام می‌شود. بدین منظور دو روش دستی و خودکار وجود دارد و در اضطراری تعبیه می‌شود. در ادامه، این روش‌ها را شرح می‌دهیم.
روش دستی
مدار الکترکی تابلوی دستی طوری طراحی می‌شود که کلیه فرایندهای اتصال موتور-ژنراتور به بارهای الکتریکی در هنگام قطع برق شبکه سراسری و بعد از راه‌اندازی موتور توسط فرد مطمئن به صورت دستی انجام شود. فرایند اتصال ژنراتور در این حالت به شرح زیر است:
- قطع کلید محافظ برق ورودی از شبکه سراسری
- قطع همه کلیدهای محافظ بارها
- وصل کلید محافظ موتور-ژنراتور
- وصل کلید محافظ بارها به ترتیب از توان زیاد به توان کم طبق اولویت اتصال به برق
اگر برق شبکه وصل شد، اکنون ژنراتور باید از بارها جدا شود و کلیه بارها را مجدداً به شبکه سراسری برق متصل کنیم. این فرایند به شرح زیر است:
- قطع کلید محافظ بارها به ترتیب از توان کم به توان زیاد طبق اولویت اتصال اضطراری
- قطع کلید محافظ موتور برق
- وصل کلید محافظ برق ورودی از شبکه سراسری
- وصل کلیدهای محافظ بارها به ترتیب
- خاموش کردن مولد برق اضطراری
توجه: کار با تابلو برق اضطراری تنها باید توسط فرد ماهر و آشنا صورت گیرد و از دسترسی افراد فاقد صلاحیت جداً جلوگیری شود که باعث بروز خسارت خواهد شد.
مدار الکتریکی تابلوی ژنراتورهای اضطراری دستی متنوع است، اما اصول کاری آن‌ها مشابه آن چیزی است که گفتیم. یک نمونه از تابلو برق اضطراری در شکل زیر نشان داده شده است.
روش خودکار
مدار الکتریکی تابلو برق اضطراری خودکار به گونه‌ای طراحی می‌شود که کلیه فرایندهای اتصال ژنراتور به بارهای الکتریکی به هنگام قطع برق شبکه سراسری و بعد از راه‌اندازی موتور توسط کلیدهای قابل برنامه‌ریزی معروف به PLR انجام می‌شود. با برقراری برق شبکه سراسری اتصال ژنراتور از بارهای الکتریکی قطع و کلیه مصرف‌کننده‌ها به شبکه وصل می‌شوند.
نگهداری از موتور ژنراتور
در این بخش، مواردی را درباره نگهداری از موتور برق بیان می‌کنیم که باید به آن‌ها توجه کنید.
چه زمانی روغن موتور را تعویض کنیم؟
زمان مناسب تعویض روغن ۵ ساعت بعد از اولین استفاده از موتور ژنراتور است. پس از آن، هر ۱۰۰ ساعت یک بار باید این کار را انجام دهید. البته برای اطلاع دقیق از برای اطمینان از نوع و زمان تعویض روغن موتور باید به دفترچه راهنمای دستگاه مراجعه کنید.
چگونه از موتور در انبار نگهداری کنیم؟
اگر نمی‌خواهید برای مدتی بیش از ۲ هفته از دستگاه استفاده کنید، مراحل زیر را انجام دهید:
- شیر بنزین دستگاه را ببندید.
- موتور را روشن کنید و اجازه دهید دستگاه بدون بار روشن بماند.
- پس از خاموش شدن دستگاه شرایط انبار کردن آن را مهیا و اقدام کنید.
توجه: مطالعه دفترچه راهنمای سازنده دستگاهتان بسیار مهم و ضروری است.
استفاده ماهانه از دستگاه
در هر ماه موتور-ژنراتور را به مدت تقریبی ۲۰ دقیقه روشن کنید. این امر باعث از بین رفتن رطوبت در داخل موتور و حفظ شرایط مناسب برای کارکرد دستگاه خواهد شد. همچنین با روشن شدن دستگاه و شارژ شدن باتری از آسیب‌دیدگی آن جلوگیری می‌شود.
سرویس قطعات دستگاه
با توجه به دفترچه راهنمای موتور-ژنراتورتان، حتماً به سرویس و یا تعویض فیلترهای هوا و سوخت آن مبادرت کنید. برای سرویس فیلتر هوا می‌توانید آن را با آب و صابون بشویید و سپس آن را خشک کرده و در جای خود قرار دهید. برای سرویس فیلتر سوخت نیز آن را از محفظه تانک دستگاه خارج کرده و پس از سرویس در جای خود قرار دهید.
اطلاعات موتور برق
مشخصات موتور برق در کاتالوگ آن و در سه بخش ژنراتور، موتور و مشخصات از سوی شرکت سازنده ارائه می‌شود. بری مثال، تصویر زیر برگه مشخصات چند مدل دیزل ژنراتور را نشان می‌دهد.
همان‌طور که می‌بینیم، مواردی چون توان خروجی، نوع استارت، وزن، میزان سر و صدا، ولتاژ، میزان مصرف سوخت و… در این برگه بیان شده است.
پرسش‌های رایج درباره موتور برق
در این بخش، به رایج‌ترین پرسش‌ها درباره موتور برق پاسخ می‌دهیم.
موتور برق چقدر بنزین مصرف میکند؟
برای تولید هر 2 کیلووات برق حدوداً 1٫2 لیتر بنزین در ساعت مصرف میکند. البته برای اطلاع دقیق از میزان مصرف سوخت موتور-ژنراتور بهتر است مشخصات آن را مشاهده کنید.
موتور برق چند ساعت کار میکند؟
مدت کارکرد موتور برق به میزان مصرف سوخت آن و ظرفیت مخزن دستگاه بستگی دارد.
موتور برق سایلنت چیست؟
همان‌طور که می‌دانیم، کار موتور برق‌ها همراه با سر و صدا و آلودگی همراه است. موتور برق سایلنت نوعی موتور برق است که پوشش آن به گونه‌ای است که کمترین سر و صدا را تولید میکند. این موتور برق‌ها در بازار موجود هستند و در صورتی که با سر و صدا مشکل دارید، می‌توانید این انواع را تهیه کنید.
تفاوت موتور برق با ژنراتور چیست؟
همان‌طور که گفتیم، موتور برق همان موتور-ژنراتور (ژنراتوری که با موتور می‌چرخد و انرژی جنبشی موتور را به برق تبدیل میکند) است که بین مردم به این نام شناخته شده است. اگر می‌خواهید کلمه دقیقی به کار ببرید از ژنراتور استفاده کنید.
موتور برق چقدر برق تولید میکند؟
موتور برق‌ها در اندازه‌ها و توان‌های مختلف و بسیار متنوعی ساخته می‌شوند و شما می‌توانید با توجه به نیاز خود یکی از آن‌ها را تهیه کنید. مثلاً یک موتور برق ۵ کیلوولت-آمپری ممکن است برای مصارف ساده یک خانه کافی باشد، اما برای تأمین برق یک مجتمع کوچک تجاری از یک موتور برق ۱۰۰ کیلوولت-آمپری استفاده شود.
موتور برق بنزینی بخرم یا دیزلی؟
اگر موتور برق را برای کار در مدت زمان زیاد نمی‌خواهید و میزان مصرف بارهایتان نیز کم است، ژنراتور بنزینی گزینه مناسب‌تری خواهد بود. ژنراتور دیزلی برای مواردی با مصرف بالا و با زمان بیشتر توصیه می‌شود.
معایب موتور برق چیست؟
شاید مهم‌ترین عیب یک موتور برق را بتوان سوخت آن دانست که یک سوخت فسیلی است و قطعاً در برابر گزینه‌ای مانند پنل خورشیدی، از نظر سازگاری با محیط زیست، نقطه ضعف خواهد داشت. البته سر و صدای تولیدی آن هنگام کار را نیز می‌توان یکی از معایب این مولد برق به شمار آورد. نیاز به سریس و نگهداری و خطرانی بالقوه ناشی از وجود سوخت‌های فسیلی نیز نکات قابل ذکری است.