محرك-مولد

تتضمن هذه المقالة قائمة بالمراجع العامة ، لكنها تفتقر إلى الاستشهادات المضمنة الكافية . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة من خلال تقديم استشهادات أكثر دقة. ( سبتمبر 2023 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

المحرك والمولد عبارة عن مجموعة من مولد كهربائي ومحرك ( محرك أولي ) مركبين معًا لتشكيل قطعة واحدة من المعدات. يُطلق على هذه المجموعة أيضًا مجموعة محرك ومولد أو مجموعة مولدات . في العديد من السياقات، يُنظر إلى المحرك على أنه أمر مفروغ منه وتُسمى الوحدة المدمجة ببساطة مولدًا . قد يكون المحرك والمولد عبارة عن تركيب ثابت أو جزء من مركبة أو صغيرًا بما يكفي ليكون محمولاً.

بالإضافة إلى المحرك والمولد، تتضمن المحركات والمولدات عمومًا مصدرًا للوقود ومنظمًا ثابتًا لسرعة المحرك (منظم) في الديزل ومنظم جهد المولد وأنظمة التبريد والعادم ونظام التشحيم. غالبًا ما تحتوي الوحدات التي يزيد تصنيفها عن 1 كيلو وات على بطارية ومحرك بدء تشغيل كهربائي؛ قد تبدأ الوحدات الكبيرة جدًا بالهواء المضغوط المزود إما لمحرك بدء تشغيل يعمل بالهواء أو يتم إدخاله مباشرة إلى أسطوانات المحرك لبدء دوران المحرك. غالبًا ما تتضمن وحدات توليد الطاقة الاحتياطية نظام بدء تشغيل أوتوماتيكي ومفتاح نقل لفصل الحمل عن مصدر طاقة المرافق عند انقطاع التيار الكهربائي وتوصيله بالمولد.

تتوفر المولدات ذات المحرك في مجموعة واسعة من تصنيفات الطاقة. وتشمل هذه الوحدات الصغيرة المحمولة باليد والتي يمكنها توفير عدة مئات من الواط من الطاقة، ووحدات محمولة على عربة يدوية يمكنها توفير عدة آلاف من الواط ووحدات ثابتة أو محمولة على مقطورة يمكنها توفير أكثر من مليون واط. وبغض النظر عن الحجم، قد تعمل المولدات بالبنزين أو الديزل أو الغاز الطبيعي أو البروبان أو الديزل الحيوي أو الماء أو غاز الصرف الصحي أو الهيدروجين . ^[1] تم بناء معظم الوحدات الأصغر لاستخدام البنزين (البنزين) كوقود، وتحتوي الوحدات الأكبر على أنواع مختلفة من الوقود، بما في ذلك الديزل والغاز الطبيعي والبروبان (السائل أو الغاز). قد تعمل بعض المحركات أيضًا بالديزل والغاز في وقت واحد ( عملية ثنائية الوقود ). ^[2]

تستخدم العديد من المولدات المحرك الترددي ، مع الوقود المذكور أعلاه. يمكن أن يكون هذا محرك بخاري ، مثل الذي تستخدمه معظم محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والوقود الأحفوري . تستخدم بعض المولدات المحرك التوربيني كمحرك، مثل التوربينات الغازية الصناعية المستخدمة في محطات الطاقة القصوى والتوربينات الدقيقة المستخدمة في بعض الحافلات الكهربائية الهجينة .

يتم اختيار تصنيفات جهد المولد (فولت) والتردد (هرتز) والقدرة (وات) لتناسب الحمل الذي سيتم توصيله. قد تتطلب المولدات المحمولة ذات المحرك مكيف طاقة خارجي لتشغيل بعض أنواع المعدات الإلكترونية بأمان.

غالبًا ما تشكل المولدات التي تعمل بمحركات تعمل بالغاز الطبيعي قلب محطات توليد الحرارة والطاقة المشتركة الصغيرة الحجم (أقل من 1000 كيلو وات) .

لا يتوفر في الولايات المتحدة سوى عدد قليل من نماذج المولدات المحمولة ثلاثية الطور. معظم الوحدات المحمولة المتاحة هي مولدات أحادية الطور ومعظم المولدات ثلاثية الطور المصنعة هي مولدات صناعية كبيرة الحجم. في البلدان الأخرى حيث تكون الطاقة ثلاثية الطور أكثر شيوعًا في المنازل، تتوفر المولدات المحمولة من بضعة كيلووات وما فوق.

قد تستخدم المولدات المحمولة الصغيرة عاكسًا . يمكن تشغيل نماذج العاكس بسرعة دوران أبطأ لتوليد الطاقة اللازمة، وبالتالي تقليل ضوضاء المحرك وجعله أكثر كفاءة في استهلاك الوقود. تعد مولدات العاكس هي الأفضل لتشغيل الأجهزة الإلكترونية الحساسة مثل أجهزة الكمبيوتر والأضواء التي تستخدم الصابورة، حيث تتمتع بتشوه توافقي إجمالي منخفض .

نظرًا لأن الحمل على المولد الكهربائي يتسبب في انخفاض سرعة المحرك، فإن هذا يؤثر سلبًا على تردد وجهد الخرج الكهربائي. باستخدام عاكس إلكتروني لإنتاج خرج التيار المتردد المطلوب، يمكن أن يكون جهده وتردده مستقرين على مدى نطاق قدرة المولد.

تتمثل ميزة أخرى في أن الطاقة الكهربائية المولدة من المولد الذي يعمل بالمحرك يمكن أن تكون خرجًا متعدد الأطوار بتردد أعلى وبشكل موجة أكثر ملاءمة للتصحيح لإنتاج التيار المستمر لتغذية العاكس. وهذا يقلل من وزن وحجم الوحدة.

ينتج مولد العاكس الحديث النموذجي 3 كيلو فولت أمبير ويزن حوالي 26 كجم مما يجعله مناسبًا للتعامل معه بواسطة شخص واحد.

إن المحرك الثابت متوسط ​​الحجم الموضح هنا هو مجموعة 100 كيلو فولت أمبير تنتج 415 فولت عند حوالي 110 أمبير . وهي تعمل بمحرك بيركنز فيزر 1000 سلسلة بشاحن توربيني سعة 6.7 لتر ، وتستهلك حوالي 27 لترًا من الوقود في الساعة، على خزان سعة 400 لتر. يمكن لمحركات الديزل في المملكة المتحدة أن تعمل بالديزل الأحمر وتدور بسرعة 1500 أو 3000 دورة في الدقيقة. ينتج هذا طاقة عند 50 هرتز، وهو التردد المستخدم في أوروبا . في المناطق التي يبلغ فيها التردد 60 هرتز مثل أمريكا الشمالية، تدور المولدات بسرعة 1800 دورة في الدقيقة أو قاسم آخر لـ 3600. يمكن لمجموعات مولدات محركات الديزل التي تعمل عند نقطة كفاءتها القصوى أن تنتج ما بين 3 و 4 كيلو وات في الساعة من الطاقة الكهربائية لكل لتر من وقود الديزل المستهلك، مع انخفاض الكفاءة عند الأحمال الجزئية.

تنتج العديد من المولدات ما يكفي من الكيلووات لتشغيل أي شيء من شركة إلى مستشفى كامل الحجم. هذه الوحدات مفيدة بشكل خاص في توفير حلول الطاقة الاحتياطية للشركات التي لديها تكاليف اقتصادية كبيرة مرتبطة بالإغلاق الناجم عن انقطاع التيار الكهربائي غير المخطط له. ^[3] على سبيل المثال، يحتاج المستشفى باستمرار إلى الكهرباء، لأن العديد من الأجهزة الطبية المنقذة للحياة تعمل بالكهرباء، مثل أجهزة التنفس الصناعي.

الاستخدام الأكثر شيوعًا هو قاطرة الديزل الكهربائية للسكك الحديدية ، حيث تتمتع بعض الوحدات بقوة تزيد عن 4000 حصان (2983 كيلو وات).

تُستخدم أيضًا المولدات الكبيرة على متن السفن التي تستخدم نظام نقل الحركة الذي يعمل بالديزل والكهرباء . قد تختلف الفولتية والترددات في التركيبات المختلفة.

تُستخدم المولدات التي تعمل بالمحرك لتوفير الطاقة الكهربائية في المناطق التي لا تتوفر فيها الكهرباء من المرافق العامة (المحطة المركزية)، أو حيث تكون هناك حاجة مؤقتة للكهرباء فقط. تُستخدم المولدات الصغيرة أحيانًا لتوفير الكهرباء لأدوات الطاقة في مواقع البناء. توفر المولدات المثبتة على المقطورات تركيبات مؤقتة للإضاءة وأنظمة تضخيم الصوت وركوب الملاهي وما إلى ذلك. يمكن استخدام مخطط القوة الكهربائية لحساب استخدام الطاقة المقدر لأنواع مختلفة من المعدات لتحديد عدد الواط اللازمة لمولد محمول. ^[4]

تُستخدم المولدات المثبتة على المقطورات أو المولدات المتنقلة أو المولدات التي تعمل بالديزل أيضًا في حالات الطوارئ أو الاحتياطية حيث يلزم وجود نظام احتياطي أو لا يوجد مولد في الموقع. لجعل التوصيل أسرع وأكثر أمانًا، يتم تثبيت لوحة ربط بشكل متكرر بالقرب من معدات التبديل في المبنى والتي تحتوي على موصلات مثل أقفال الكامات. قد تحتوي لوحة الربط أيضًا على مؤشر دوران الطور (للأنظمة ثلاثية الطور) وقاطع دائرة. تم تصنيف موصلات قفل الكامات لأنظمة 400 أمبير حتى 480 فولت وتستخدم مع كابل W من النوع 4/0 المتصل بالمولد. تصميمات لوحة الربط شائعة بين تطبيقات 200 و3000 أمبير.

يتم تركيب مولدات الطاقة الاحتياطية بشكل دائم واستخدامها لتوفير الكهرباء على الفور للأحمال الحرجة أثناء الانقطاعات المؤقتة لإمدادات الطاقة. المستشفيات ومنشآت خدمات الاتصالات ومراكز معالجة البيانات ومحطات ضخ مياه الصرف الصحي والعديد من المرافق المهمة الأخرى مجهزة بمولدات طاقة احتياطية. يمكن لبعض مولدات الطاقة الاحتياطية اكتشاف فقدان طاقة الشبكة تلقائيًا، وتشغيل المحرك، والتشغيل باستخدام الوقود من خط الغاز الطبيعي، واكتشاف متى يتم استعادة طاقة الشبكة، ثم إيقاف تشغيل نفسها - دون أي تدخل بشري. ^[5]

تحظى المولدات الكهربائية المملوكة للقطاع الخاص بشعبية كبيرة بشكل خاص في المناطق التي لا يمكن الاعتماد على شبكة الطاقة فيها أو لا تتوفر فيها. يمكن سحب المولدات الكهربائية المثبتة على مقطورة إلى مناطق الكوارث حيث انقطعت شبكة الطاقة مؤقتًا.

في كل عام، يؤدي استخدام المولدات المحمولة بشكل غير صحيح إلى وفيات بسبب التسمم بأول أكسيد الكربون . ^{[7] [8]} سيولد مولد محمول بقوة 5.5 كيلو وات نفس كمية أول أكسيد الكربون التي تنتجها ست سيارات، والتي يمكن أن تتراكم بسرعة إلى مستويات مميتة إذا تم وضع المولد في الداخل. ^{[9] [10]} يمكن أن يؤدي استخدام المولدات المحمولة في المرائب، أو بالقرب من النوافذ المفتوحة أو فتحات تكييف الهواء أيضًا إلى التسمم بأول أكسيد الكربون. ^[11]

بالإضافة إلى ذلك، من المهم منع التغذية العكسية عند استخدام مولد كهربائي محمول، والذي قد يضر بعمال المرافق أو الأشخاص في المباني الأخرى. قبل تشغيل مولد يعمل بالديزل أو البنزين، يجب على المستخدمين التأكد من أن القاطع الرئيسي في وضع "إيقاف التشغيل"، لضمان عدم انعكاس التيار الكهربائي. ^{[12] [7]}

يمكن تفريغ غازات المداخن شديدة السخونة من المولدات الكهربائية باستخدام مداخن الضغط الإيجابي المصنعة في المصنع (المعتمدة وفقًا لمعيار الاختبار UL 103) أو أنابيب الحديد الأسود من الجدول 40 للمرافق العامة. يوصى باستخدام العزل لتقليل درجة حرارة غلاف الأنبوب وتقليل اكتساب الحرارة المفرط في الغرفة الميكانيكية. تتوفر أيضًا صمامات تخفيف الضغط المفرط لتخفيف الضغط من الارتداد المحتمل والحفاظ على سلامة أنبوب العادم . ^[13]

• مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها: السلامة الكهربائية والمولدات