يعد استخدام المولد الكهربائي قفزة في عالم الطاقة، فمن الرياح والمياه والوقود الأحفوري نصنع الكهرباء التي لا غنى عنها في حياتنا. المولد الكهربائي من اسمه هو آلة تنتج الكهرباء بالتحويل من أشكال الطاقة الأخرى، وليس من فراغ كما يعتقد الكثيرون. المولدات أنواعها كثيرة كمولدات البنزين والعاكس والمنزليّة العاملة على الغاز، والمولدات الصناعية المستهلكة للمازوت. يعتمد على المولدات في تطبيقات حياتيّة كثيرة سواء كانت صغيرة أو كبيرة. وهنا سنهتم بشرح أجزاء مولد الديزل.
أجزاء المولد الكهربائي الديزل
المولد الكهربائي الديزل هو آلة تحول الطاقة الميكانيكيّة إلى كهربائية بالاعتماد على الديزل، ولفهم كيفيّة عمل مولد الطاقة هذا سننظر في أجزاء المولد ودور كل جزء منهم.
محرك الديزل Diesel motor
إنه ببساطة محرك، لا يختلف عن تلك الموجودة في السيارات أو الشاحنات والمركبات الأخرى. حجم المحرك يلعب دوراً في الكمية المنتجة فكلّما كان المحرك أكبر كلمّا زاد الناتج الكهربائي.
المولد Alternator
هو حجر الأساس في المولد الكهربائي، يتكون من أجزاء عديدة أهمها الدوار (rotor). الدوار هو عمود يدور مدفوعاً بالطاقة الميكانيكيّة التي ينتجها المحرك والمغناطيس الثابت فيتحقق قانون فاراداي في خلق مجالاً مغناطيسيّاً. يدور المجال المغناطيسي حول جزء آخر من المولد هو الثابت (stator) وهو سلك مصنوع من مادة موصلة كهربائياً ملفوف حول قلب حديدي. هذه العمليّة نوافق مبدأ الحث الكهرمغنطيسي فإذا استمر المجال بالدوران حول الثابت يتولد تياراً كهربائياً متناوباً. وفي النهاية يمكن القول أن المولد حول الطاقة الميكانيكيّة التي أنتجها المحرك إلى طاقة كهربائيّة.
نظام الوقود Fuel system
يتكون نظام الوقود بشكل أساسي من خزان يتم ملؤه بالوقود، هذا الخزان متصل مع أنبوب ليزود المحرك بالوقود، ومن هنا نعلم أن محركات الديزل سميّت بذلك لأن الديزل هو جوهر عملها. فكلّما كان الوقود أكثر استمر المحرك بالعمل واستمرت إنتاجية الكهرباء.
دولاب الموازنة Flywheel
هو عجلة ذات وزن ثقيل متصل بعمود الدوران لتسهيل توصيل الطاقة من المحرك إلى المولد، يساعد على كبح تقلبات سرعة المحرك ويخففها. وفي ذات الوقت يخزن الطاقة الزائدة للاستهلاك اللاحق.
منظم الجهد Voltage regulator
منظم الجهد كما اسمه هو جهاز ينظم قيمة جهد الخرج على أطراف المولد. عندما ينتج المولد الكهرباء يكون التيار متناوباً والجهد ثابت، لكن ثبات القيمة لا يستمر بل تحدث تقلبات عديدة بسبب سرعة المحرك. ومن شأن هذه التقلبات عرقلة عمل جميع الأجهزة المغذاة من مصدر الكهرباء هذا. لذلك منظم الجهد هو أساسي في مولدات الديزل لجعل جهد الخرج ثابتاً.
نظام التبريد ونظام العادم cooling system & Exhaust
نظام التبريد هو جزء ضروري لمنع ارتفاع درجة المولد الكهربائي. يتم التخلص من الحرارة من خلال مبادل حراري يطلق الحرارة خارجاً ، في بعض الأحيان يكون المبرّد هو الماء. بينما نظام العادم هو نظام يجمع جميع الغازات الناتجة عن احتراق الديزل في المحرك، فيدفعها ضمن أنابيب تطلق تلك الغازات خارجاً.
نظام تشحيم Lubrication system
هو نظام يدعم المحرك بالزيت لضمان عمله هو وباقي الأجزاء بسلاسة دون احتكاك، يكون هذا النظام ضرورياً لأن أي احتكاك يعطل عمل المحرك.
شاحن بطارية Battery charger
إقلاع محركات الديزل أمر صعب أحياناً، لذا يتم تزويده بمحرك صغير جداً ليتم دفع المحرك الأساسي إلى العمل. هذا المحرك الصغير يعمل من خلال البطارية التي يتم شحنها بالشاحن الذي يتغذى من مصدر خارجي غالباً.
لوحة تحكم Control panel
من خلال هذه اللوحة يتم التحكم في جميع أجزاء المولد وتشغيله، فهنا يتم قياس العديد من الكميات ومراقبة عمل المولد وتشغيله وإيقافه والتحكم في قوة المحرك وجميع الأشياء الأخرى المتعلقة به.
إطار التجميع الرئيسي Main assembly frame
يتم تجميع جميع أجزاء مولد الديزل إذا لا يمكن تركها مبعثرة. يتم ضمها في إطار تجميع مفتوحاً أو مغلقاً لتجنب الضجيج وحماية الأجزاء من الضربات وبعض العوامل الخارجيّة فيمكن القول أن الإطار هو واقي المولد.
مبدأ عمل المولد الديزل
الديزل هو الوقود الأحفوري والذي يعد طاقة كيميائيّة، يتم الاستفادة من هذه الطاقة بتحويلها إلى أشكال أخرى. يتم إشعال الديزل بحقنه بشحنة هوائية مضغوطة جداً، تدعى هذه الطريقة بالاشتعال التلقائي. عندما يبدأ الحرق في محرك الديزل تتحول الطاقة الكيميائيّة إلى حرارة وقوة تدعى الطاقة الميكانيكيّة. تقوم الطاقة الميكانيكيّة بتدوير الجزء الدوار من المولد الذي بدوره يحولها إلى طاقة كهربائية حسب مبدأي فارادي والحث الكهرومغنطيسي.
يتم فتح صمام الدخول فيفتح المكبس وينزل فيتم سحب الهواء الناتج عن الاحتراق إلى الأسطوانة إلى حد معين. بعد الوصول إلى هذا الحد يصعد المكبس فينحجز الهواء داخل الهواء مضغوطاً ذو حرارة عالية جداً فيشتعل الديزل ويبدأ بالاحتراق. يتم حقن الهواء المضغوط وذلك يبقي الاحتراق مستمراً عند ضغط ثابت وعندما يصل المكبس إلى الذروة العليا يتم إيقاف إمداد الديزل. يتحرك المكبس من جديد نزولاً ليصل إلى النهاية العظمى ويبقى صمام العادم مغلقاً وكذلك صمام الدخول. يتحرك المكبس مرة أخرى للأعلى ويفتح صمام العادم ويكون الديزل منقطع وصمام المدخل مغلق. يتم إطلاق الغازات إلى الخارج من خلال الصمام المفتوح عبر الحركة الصعودية للمكبس. يغلق صمام العادم وتعاد الدورة من جديد.
