ريشه لغوي

کلمه ديزل نام يک مخترع آلماني به نام دکتر رودلف ديزل است که در سال 1892 نوع خاصي از موتورهاي احتراق داخلي را به ثبت رساند، به احترام اين مخترع اينگونه موتورها را موتورهاي ديزل مي‌نامند.

ديد کلي

موتورهاي ديزل ، به انوع گسترده‌اي از موتورها گفته مي‌شود که بدون نياز به يک جرقه الکتريکي مي‌توانند ماده سوختني را شعله‌ور سازند. در اين موتورها براي شعله‌ور ساختن سوخت از حرارت‌هاي بالا استفاده مي‌شود. به اين شکل که ابتدا دماي اتاقک احتراق را بسيار بالا مي‌برند و پس از اينکه دما به اندازه کافي بالا رفت ماده سوختني را با هوا مخلوط مي‌کنند.

همانگونه که مي‌دانيد براي سوزاندن يک ماده سوختي به دو عامل حرارت و اکسيژن نياز است. اکسيژن از طريق مجاري ورودي موتور وارد محفظه سيلندر مي‌شود و سپس بوسيله پيستون فشرده مي‌گردد. اين فشردگي آنچنان زياد است که باعث ايجاد حرارت بسيار بالا مي‌گردد. سپس عامل سوم يعني ماده سوختني به گرما و اکسيژن افزوده مي‌شود که در نتيجه آن سوخت شعله‌ور مي‌شود.

تاريخچه

در سال 1890 ميلادي آکرويد استوارت حق امتياز ساخت موتوري را دريافت کرد که در آن هواي خالص در سيلندر موتور متراکم مي‌گرديد و سپس (به منظور جلوگيري از اشتعال پيش‌رس) سوخت به داخل هواي متراکم شده تزريق مي‌شد، اين موتورهاي با فشار پايين بودند. و براي مشتعل ساختن سوخت تزريق شده از يک لامپ الکتريکي و يا روشهاي ديگر در خارج از سيلندر استفاده مي‌شد.

در سال 1892 دکتر رودلف ديزل آلماني حق امتياز موتور طراحي شده‌اي را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختني ، بلافاصله بعد از تزريق سوخت به داخل سيلندر انجام مي‌گرفت. اين اشتعال عامل حرارت زيادي بود که در اثر تراکم زياد هوا بوجود مي‌آمد. وي ابتدا دوست داشت که موتور وي پودر زغال سنگ را بسوزاند ولي به سرعت به نفت روي آورد و نتايج قابل توجهي گرفت.

طي سالهاي متمادي پس از اختراع موتور ديزل ، از اين نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهاي درجا و سنگين از قبيل توليد برق ، تلمبه کردن آب ، راندن قايق‌هاي مسافري و باري و همچنين براي توليد قدرت جهت رفع بعضي از نيازهاي کارخانجات استفاده مي‌شد. اين موتورها سنگين ، کم سرعت ، داراي يک يا چند سيلندر و از نوع دوزمانه يا چهارزمانه بودند.

پيشرفت بيشتر موتورهاي ديزل ، تا توسعه سيستم‌هاي پيشرفته تزريق سوخت در دهه 1930 طول کشيد. در اين سالها رابرت بوش توليد انبوه پمپ‌هاي سوخت‌پاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپ‌‌هاي سوخت‌پاش (پمپ‌هاي انرژکتور) با توسعه موتورهاي کوچکي که براي استفاده در خودروها مناسب بودند متعادل شد.

موتورهاي ديزل سبکتري که سرعتشان نيز بالا بود در سال 1925 به بازار عرضه شدند. با آنکه پيشرفت در ساخت اين موتورها کند بود. اما در سال 1930 موتورهاي ديزل قابل اطمينان که به خوبي طراحي شده‌بودند و چند سيلندر و سريع نيز بودند به بازار عرضه شد. اين پيشرفت تا پايان جنگ جهاني دوم براي مدتي کند بود. ليکن از آن تاريخ تا کنون طراحي و توليد اين موتورها به طريقي پيشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگير از موتورهاي ديزل را شاهد هستيم.

تقسيمات

موتورهاي ديزل نيز مانند ساير موتورهاي احتراق داخلي بر مبناهاي مختلفي قابل طبقه‌بندي هستند. مثلا مي‌توان موتورهاي ديزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش ميل لنگ به موتورهاي ديزل دوزمانه و يا موتورهاي ديزل چهارزمانه تقسيم‌بندي نموده و يا بر حسب قدرت توليدي که به شکل اسب بخار بيان مي‌گردد. يا بر حسب تعداد سيلندر و يا شکل قرارگيري سيلندرها که بر اين اساس به دو نوع موتورهاي خطي و موتورهاي V يا خورجيني تقسيم بندي مي‌کردند و …

ساختمان

ساختار موتورهاي ديزل نه تنها در سيستم تغذيه و تنظيم سوخت با موتورهاي اشتعال جرقه‌اي تفاوت مي‌کند. بنابراين ساختارهاي بسيار مشابهي ميان اين موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختماني آنها قطعات زير است که در موتورهاي ديزل وجود دارد و در ساير موتورهاي احتراق داخلي وجود ندارد.

• _پمپ انژکتور :__ وظيفه تنظيم ميزان سوخت و تامين فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.
• انژکتورها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندي اتاقک احتراق مي‌شوند.
• فيلترهاي سوخت : باعث جداسازي مواد اضافي و خارجي از سوخت مي‌شوند.
• لوله‌هاي انتقال سوخت : مي‌بايست غيرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پايداري نمايند.
• توربوشارژر : باعث افزايش هواي ورودي به سيلندر مي‌شوند.

طرزکار

همانگونه که اشاره شد موتورهاي ديزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهاي 4 زمانه و 2 زمانه تقسيم مي‌شوند. ليکن در هر دوي اين موتورها چهار عمل اصلي انجام مي‌گردد که عبارتند از مکش يا تنفس – تراکم – انفجار و تخليه اما بر حسب نوع موتورها ممکن است اين مراحل مجزا و يا بصورت توام انجام گيرند.

سيکل موتورهاي ديزل چهارزمانه

• زمان تنفس :
  پيستون از بالاترين مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پايين‌ترين مکان خود در سيلندر (نقطه مرگ پايين) حرکت مي‌کند در اين زمان سوپاپ تخليه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پايين آمدن پيستون يک خلا نسبي در سيلندر ايجاد مي‌شود و هواي خالص از طريق مجراي سوپاپ هوا وارد سيلندر مي‌گردد. در انتهاي اين زمان سوپاپ هوا بسته شده و هواي خالص در سيلندر حبس مي‌گردد.
• زمان تراکم :
  پيستون از نقطه مرگ پايين به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت مي‌کند و در حاليکه هر سوپاپ بسته‌اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخليه) هواي داخل سيلندر متراکم مي‌گردد و نسبت تراکم به 15 تا 20 برابر مي‌رسد. فشار داخل سيلندر تا حدود 40 اتمسفر بالا مي‌رود و بر اثر اين تراکم زياد حرارت هوا داخل سيلندر به شدت افزايش يافته و به حدود 600 درجه سانتيگراد مي‌رسد.
• زمان قدرت :
  در انتهاي زمان تراکم در حاليکه هر دو سوپاپ همچنان بسته‌اند و پيستون به نقطه مرگ بالا مي‌رسد مقداري سوخت روغني (گازوئيل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشيده مي‌شود و ذرات سوخت در اثر اين درجه حرارت زياد محترق مي‌گردند. پس از خاتمه تزريق سوخت عمل سوختن تا حدود 3/2 از زمان قدرت ادامه پيدا مي‌کند.

  فشار زياد گازهاي منبسط شده (به علت احتراق) پيستون را به طرف پايين و تا نقطه مرگ پايين مي‌راند. حرکت پيستون از طريق شاتون به ميل‌لنگ منتقل مي‌شود و موجب گردش ميل‌لنگ مي‌گردد. در اين مرحله حرارت گازهاي مشتعل شده به 2000 درجه سانتيگراد مي‌رسد و فشار داخل سيلندر تا حدود 80 اتمسفر افزايش مي‌يابد.

• زمان تخليه :
  با رسيدن پيستون به نقطه مرگ پايين در مرحله قدرت ، سوپاپ تخليه باز مي‌شود و به گازهاي سوخته تحت فشار اوليه اجازه مي‌دهد سيلندر را ترک کند. پس پيستون از نقطه مرگ پايين به طرف بالا حرکت مي‌کند و تمام گازهاي سوخته را بيرون از سيلندر مي‌راند. در پايان پيستون يکبار ديگر به طرف پايين حرکت مي‌کند و با شروع زمان تنفس سيکل جديدي آغاز مي‌گردد.

سيکل موتور دوزمانه ديزل

در اين نوع موتورهاي دوزمانه سوپاپ تنفس هواي تازه ، نظير آنچه در موتورهاي چهارزمانه ذکر شد وجود ندارد. و به جاي آن در فاصله معيني از سه سيلندر ، مجراهايي در بدنه سيلندر تعبيه شده است. که پيستون در قسمتي از مسير خود جلوي آنها را مي‌بندد، اصول کار اين موتورها در دوزمان است، که در واقع در هر دور چرخش ميل‌لنگ اتفاق مي‌افتد.

• زمان اول :
  پيستون از نقطه مرگ پايين به طرف بالا و تا نقطه مرگ بالا حرکت مي‌کند. در اين زمان پيستون پس از عبور از جلو مجاري تنفس هواي تازه را تاحد معيني متراکم مي‌سازد. در طول اين زمان سوپاپ تخليه که در قسمت فوقاني سيلندر و در داخل سه سيلندر قرار دارد کماکان بسته مانده است.
• زمان دوم :
  در انتهاي زمان اول مقداري سوخت روغني (گازوئيل) به صورت پودرشده به درون هواي متراکم شده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشيده مي‌شود و ذرات سوخت محترق مي‌گردد. فشار زياد گازهاي محترق شده پيستون را به طرف پايين مي‌راند. پيستون در مسير حرکت روبه پايين خود جلو مجاري تنفس هواي تازه را باز مي‌کند. در اين موقع هواي تازه به شدت وارد سيلندر مي‌گردد. در همين حال سوپاپ تخليه نيز باز مي‌گردد و گازهاي حاصل از احتراق بوسيله هواي تازه از سيلندر خارج مي‌گردند. پس از رسيدن پيستون به نقطه مرگ پايين سيکل جديدي آغاز مي‌شود

زماني از موتورهاي ديزل تنها در كاميونها و اتوبوسها و وسايل نقليه سنگين نظير قطارها كشتي ها و جرثقيل ها استفاده مي شد اما با پيشرفتهاي عظيمي كه در زمينه فنآوري موتورهاي ديزل صورت گرفته است و با اضافه شدن علم مكاترونيك كه با كمك و ياري مهندسي برق و كنترل الكترونيك موتورها ، در حال حاضر شاهد روي كار آمدن نسل جديدي از خودروهاي سواري ديزلي در اروپا و تا اندازه اي در آمريكا هستيم كه به دلايل مزيت هاي عمده اي كه اين موتورهاي از نظر بازدهي بيشتر و آلايندگي كمتر دارند كاربرد آنها روز بروز گسترده مي شود .

يك سوم از خوردوهاي سوار ي جديدي كه در اروپا فروخته مي شود با استفاده از موتور ديزل ساخته شده اند كه اين رقم بطور فزاينده اي در حال افزايش است . رانندگان تاكسي و ساير خريداران اتومبيل در اروپا به دليل مزيتهايي كه استفاده از خودروهاي ديزلي دارد از جمله كارآيي بيشتر سوخت ، توان بالاتر و دوام بيشتر به سوي استفاده از اين نوع خودروها روي آورده اند . در اين ميان اما تعداد اندكي از آمريكايي ها هستند كه از اين پيشرفتها تازه و مزاياي آن آگاه باشند . فنآوري كه نه تنها باعث كاهش انتشار گازهاي آلاينده مي شود بلكه سودمندي هاي فراوان ديگري هم دارد .

در اروپا هم اكنون استفاده از سواري هاي ديزلي در بخش حمل و نقل شهري و تاكسي ها عموميت يافته است و به به طرف خودروهاي لوكسي مانند :
BMW و AUDI و MERCEDES BENZ و SAAB و VOLVO نيز كشيده شد ه است و خودروهاي ديزلي با عملكرد بالاو دوام زياد دراين شركت ها در حال ساخته شدن مي باشند .
مزيت افزايش عملكرد خودرو:
موتورهاي ديزل از يك مزيت ذاتي نسبت به خودروهاي بنزيني برخوردار هستند كه عبارت است از عملكرد بالادر راندمان سوخت ، دوام بيشتر ، و آلايندگي كمتر .
مزيتهايي كه موتورهاي ديزل داشته است باعث شده است تا سالها به عنوان موتوري مناسب براي نصب در وسائل نقليه سنگين و كاميونها مورد استفاده قرار بگيرد و در سراسر دنيا و از جمله در امريكا كاربرد گسترده اي داشته باشد . هم اكنون با پيشرفتهايي كه در زمينه موتور ديزل صورت گرفته است همان مزيت ها را براي استفاده در خودروها سبك و سواري كه در اروپا توليد مي شوند نيز بكار گرفته اند .
كارآيي بهتر از نظر مصرف سوخت :
ديزل هاي مورد استفاده در خودروها ي سبك نسبت به خودروهاي بنزيني مشابه و با توجه به نوع رانندگي و نوع خودرو بين 20تا 25% سوخت كمتري مصرف مي كنند . تاكسي هاي ديزلي لندن كه مدل آنها مربوط با سالهاي 2002/2003 بوده است در شهربه ازاي هر 25تا 27 مايل يك گالن گازوئيل مصرف كرده اند كه اين رقم براي سفر هاي بيرون از شهر 32تا 34 مايل به ازاي هر يك گالن گازوئيل بوده است .
توان بيشتر :
موتورهاي ديزلي در مقايسه با موتورهاي بنزيني ، نيروي رانشي ( گشتا ور ) بيشتري را در دور پائين تري از موتور ايجاد مي كنند . اين مزيت گشتارو بالاتر باعث مي شود كه فرآيند احتراق كه بنام احتراق تراكمي ناميده مي شود در اين موتورها بهتر صورت بگيرد .
دوام بيشتر :
موتورهاي ديزل نسبت به موتورهاي جرقه اي و بنزيني از دوام بيشتري برخوردار هستند . موتورهاي ديزل مورد استفاده در خودروها سبك هر گاه بخوبي تحت تعمير و نگهداري قرار بگيرند معمولا بيش از 500 هزار مايل مي توانند كار كنند . فواصل تعمير و نگهداري آنها نيز طولاني تر است . مثلا سازندگان موتور ديزلي مدل : فورد 4/2 ليتري توربو توصيه مي كنند كه هر 9000 مايل يك باربازديد و سرويس معمول موتور انجام گيرد در صورتيكه اين رقم براي خودروهاي بنزيني هر 3000 مايل يكبار بايد انجام گيرد .
حتي در اين عصر جهاني سازي كه ما در آن رندگي ميكنيم بازارهاي خودروهاي سبك ديزلي در اروپا و ايالات متحده از يكديگر جدا مانده است . در حاليكه رانندگان تاكسي در اروپا به اهميت استفاده از خودروهاي سبك ديزلي پي برده اند و با تكنولوژي جديد ديزل وضعيت عملكرد خودروهاي خود را بهبود بخشيده اند و از ان بعنوان يك جايگزني قدرتمند براي خودروهاي بنزيتني قديمي استفاده مي كنند در آمريكا اين گستردگي هنوز بوجود نيامده است و همچنان شاهد بالا بودن مصرف سوخت و واردات مواد نفتي و افزايش آلاينده هاي محيط زيستي هستيم .
كاهش انتشار آلاينده ها :
فنآوري جديد موتورهاي ديزل باعث شده است كه به ميزان بسيار وسيعي از انتشار آلاينده هاي : اكسيد نيتروژن NOx و PM كاسته شود . درحال حاضر با راه پيدا كردن بازارهاي آمريكاي شمالي به اروپا رانندگان تاكسي در لندن از موتورهاي فورد ديزلي 4/2 ليتري كه بصورت تزريق مستقيم سوخت و با استفاده از توربوشارژر، اينتركولر كار مي كند. استفاده مي كنند تعداد زيادي از تاكسي ها و ماشينهاي حمل زباله از مزاياي زيست محيطي و صرفه اقتصادي كه اينگونه ديزل هاي دارند بهره مي گيرند .

موتورهاي ديزل دو زمانه چگونه کار مي کند؟

 مقاله ي موتورهاي ديزل چگونه کار مي کند توضيحي در مورد موتور هاي چهار زمانه است که عموما در خودروها و ماشين هاي باربري يافت مي شود.مقاله موتور هاي ديزل دو زمانه چگونه کار مي کند ،توضيحي در مورد موتور هاي کوچک دو زمانه است که در چيزهايي شبيه اره موتوري،موتور سيکلت هاي کوچک وجت اسکي ها يافت مي شود.ترکيب تکنولوژي موتور ديزل با موتور ديزل دو زمانه غالبا نتيجه ي مطلوبي را در موتورهاي ديزل  بزرگ جثه که در لوکوموتيو،کشتي هاي بزرگ و مولدهاي برق  يافت مي شود بوجود آورده است.

نحوه ي کار چرخه

 اگر شما مقاله ي موتورهاي دوزمانه چگونه کار مي کنند را خوانده باشيد ، فرا مي گيريد که يک تفاوت بزرگ بين موتورهاي دوزمانه و چهارزمانه در مقدار قدرتي است که موتور مي تواند توليد کند.شمع درموتور دو زمانه دوبارجرقه مي زند،هر کدام در هرچرخش ميل لنگ،اما در موتور چهار زمانه يکبارجرقه در هر دو چرخش ميل لنگ زده مي شود.اين بدين معني است که موتور دوزمانه پتانسيل توليد قدرت دوبرابرازموتورچهارزمانه ي هم اندازه ي خود را داراست.

 مقاله ي موتور دوزمانه ،چرخه ي موتورگازوئيلي را نيز توضيح مي دهد،که گاز و هوا مخلوط  و با هم فشرده مي شوند،که واقعا به طور کامل با نحوه ي کار موتور دوزمانه در تطابق نيست.مسئله اين است که مقداري از سوخت سوزانده نشده که هر بار از سيلندر خارج مي شود دوباره براي مخلوط هوا-سوخت مورد استفاده قرار گيرد.(براي جزئيات موتورهاي دوزمانه چگونه کار مي کنند را ببينيد)

به نظر مي رسد که رويه ديزل ، که در آن هوا به تنهايي فشرده مي شود و سپس سوخت را مستقيما درون هواي فشرده تزريق مي کنند، خيلي بهتر با چرخه دو زمانه سازگاري داشته باشد.از اين رو بسياري از توليد کنندگان موتورهاي ديزل بزرگ از اين رويه براي توليد موتورهايي با قدرت بالا استفاده مي کنند.

در بالاي سيلندر،نوعأ دو يا چهار دريچه ي خروج وجود دارد که هم زمان با هم باز مي شوند.همچنين تزريق کننده ي سوخت ديزل نيز وجود دارد ( در بالا با رنگ زرد مشخص شده است). پيستون کشيده (دراز) در نظر گرفته شده، مانند موتور دو زمانه ي بنزيني، بنابراين مي تواند به عنوان دريچه ي مکش هوا عمل کند.در حرکت به سمت پايين پيستون،پيستون ورودي مکش هوا را باز مي نمايد.هواي ورودي توسط يک توربو شارژر يا يک سوپرشارژر تنظيم فشار مي شود (آبي روشن). محفظه کارتل آب بندي شده و حاوي روغن مي باشد همچون يک موتور چهار زمانه.

 چرخه موتور دوزمانه ي ديزل بدين صورت است:

١- وقتي پيستون در حرکت به سمت بالا مي باشد،سيلندر شامل يک هواي بسيار فشرده مي باشد.سوخت ديزل توسط تزريق کننده به درون سيلندر اسپري مي شود و به دليل گرما و فشار درون سيلندر به سرعت مشتعل مي شود.اين همان رويه اي است که در موتور هاي ديزل چگونه کار مي کنند توضيح داده شده است.

 ۲- فشار توليد شده توسط احتراق سوخت، پيستون را به سمت پايين مي راند.اين مرحله ي قدرت مي باشد.

 ٣- زماني که پيستون به نزديکي پايين حرکتش مي رسد تمامي دريچه هاي خروج باز مي شوند، گازهاي سوخته شده (دود) از سيلندر خارج مي شوند وفشار کاهش مي يابد.

 ٤- زماني که پيستون به پايين ترين نقطه ي حرکتش مي رسد، ورودي ها ي مکش هوا را باز مي نمايد وهواي فشرده سيلندر را پر مي کند و گازهاي سوخته شده ي (دود)  باقي مانده را خارج مي کند.

 ۵- دريچه هاي سوخت بسته مي شوند و پيستون به سمت بالا برگردد و ورودي هاي مکش هواي فشرده را مي بندد.اين مرحله ي تراکم مي باشد.

۶- زماني که پيستون به بالاي سيلندر نزديک مي شود ، چرخه دوباره از مرحله ي اول تکرار مي شود.

 با اين توضيح ,شما مي توانيد تفاوت بزرگ بين يک موتور دو زمانه ديزل  و يک موتور دو زمانه ي بنزيني را درک کنيد.در موتورديزل فقط هوا وارد سيلندر مي شود، به جاي اينکه مخلوط هوا و سوخت وارد شود.اين بدين معني است که موتور ديزل دو زمانه هيچ کدام از مشکلات محيطي که موتور دو زمانه ي بنزيني باعث آن مي شود را ايجاد نمي کند.در مقابل يک موتور دوزمانه ي ديزلي بايد يک توربو شارژر يا يک سوپرشارژر داشته باشد و اين بدين معني است که شما هرگز يک موتور ديزل دو زمانه را روي يک اره موتوري نخواهيد يافت.چون در اين صورت بسيار گران تمام مي شود.

موتورهاي General Motors EMD

 موتورهاي General Motors EMD نوعي از موتورهاي دوزمانه ديزلي هستند.اين موتورها در دهه ي ١٩٣۰مطرح شدند و قدرت تعداد زيادي از لوکوموتيو ها در ايالات متحده را تامين مي کردند.سه سري موفقيت آميز در رشته يEMD  وجود داشته : سري ۵۶۷ , سري ۶۵٤ و سري۷١۰. شماره ها مربوط به حجم بر حسب اينچ مکعب هر سيلندر مي باشد. براي يک نوع موتور که ١۶ سيلندر دارد (با يک جا به جايي کلي به بزرگي 10,000 اينچ مکعب يا ١۶٤ ليتر). يک موتور۵ ليتري (٣۰۵اينچ مکعب) به عنوان يک موتور خيلي بزرگ براي يک خودرو مطرح است ، و شما متوجه مي شويد که يک موتورEMD   چقدر سنگين و حجيم است.

 در اينجا تعدادي از مشخصات براي موتور EMD 645E3   آورده شده است:

 قطر سيلندر :  ۵/٩ اينچ ( ۲٤ سانتي متر)

حرکت پيستون : ١۰اينچ ( ۲۵ سانتي متر)

جابجايي هر سيلندر: ۶۵٤ اينچ مکعب ( حدود ١١ ليتر)

تعداد سيلندر :  ١۶ يا ۲۰

ضريب تراکم :  ١: ۵/١٤

دريچه هاي خروج درهر سيلندر: ٤

وزن موتور:

 ١۶ سيلندر :٣٤۵۲۶ پوند / ١۵۶۶١ کيلو گرم

۲۰سيلندر : ٤۰١٤٤ پوند / ١۸۲۰٩ کيلوگرم (وزن کارتل به تنهايي به بيش از يک تن مي رسد!)

دور موتور در حالت بدون بار: ٣١۵ دور در دقيقه

بيشينه دور موتور: ٩۰۰ دور در دقيقه

قدرت بر حسب اسب بخار براي نوعي از اين موتورها ٤٣۰۰ hp  مي باشد.

موتور هاي ديزل چگونه کار مي کنند؟ (ترجمه از شهروز ستاري و احمد همتي)

يکي از محبوب ترين مقالات سايت HowStuffWorks طرز کار موتور خودرو است ، که در مورد اساس اوليه موتور هاي احتراق داخلي توضيح مي دهد و در مورد سيکل چهار زمانه بحث مي کند و در موتور تمام سيستم هاي کمکي که به موتور کمک مي کنند تا کار انجام دهد صحبت مي کند. براي يک مدت طولاني بعد از انتشار اين مقاله ، يکي از سوالهاي بسيار متداولي که مي پرسند اين است: که چه تفاوتي بين موتور هاي بنزيني و ديزلي وجود دارد ؟

رودولف ديزل ايده موتور هاي ديزل را توسعه داد و در سال 1892 حق ثبت اختراع آلمان را بدست آورد . هدف او بوجود آوردن موتوري با بازده بالا بوده است . موتور هاي بنزيني در سال 1876 اختراع شد ، که خصوصاً در آن موقع بازده بالايي نداشتند  .

Rudolf Diesel ،مخترع موتور ديزل       

تفاوت موتور هاي ديزلي و موتور هاي بنزيني:

يک موتور بنزيني مخلوط هوا و گاز را مکش مي کند و آنرا متراکم مي کند و بعد مخلوط را با جرقه مشتعل مي کند  يک موتور ديزلي فقط هوا را مي گيرد و آنرا متراکم مي کند و بعداً سوخت را به داخل هواي متراکم تزريق مي کند . گرماي حاصل از متراکم شدن هوا موجب مشتعل شدن خود به خودي سوخت مي شود .

نسبت تراکم موتور هاي بنزيني8:1   تا 12:1 است، در حاليکه نسبت تراکم موتور هاي ديزلي 14:1 به بالا مثلاً 25:1 است . نسبت تراکم بالاي موتور هاي ديزلي منجر به بهتر شدن بازده مي شود .

  موتور هاي بنزيني معمولاً از کاربراتور استفاده مي کنند که هوا و سوخت را قبل از ورود به داخل سيلندر مخلوط مي کند يا دريچه تزريق سوخت دارند که فقط سوخت را پيش از مرحله مکش مي پاشد(بيرون سيلندر). موتور هاي ديزل از تزريق سوخت مستقيم استفاده مي کنند  يعني سوخت را مستقيماً به داخل سيلندر مي پاشند .

انيميشن زير سيکل ديزل را در يک کنش نشان مي دهد، شما مي توانيد آن را با ايميشن موتورهاي بنزيني مقايسه کنيد و تفاوت آنرا ببينيد .

توجه کنيد که موتور هاي ديزل شمع ندارند . آنها هوا را مي مکند ( مکش مي کنند ) و آنرا متراکم مي کنند و سپس سوخت را مستقيماً به داخل محفظه احتراق تزريق مي کنند ( تزريق يا پاشش مستقيم)  و در نتيجه گرمايي حاصل از متراکم شدن هوا موجب مشتعل شدن سوخت در يک موتور ديزل مي شود . در بخش بعدي ما مرحله تزريق سوخت ديزل را بررسي خوايم کرد. 

 تزريق سوخت در موتور هاي ديزل:

 انژکتور در موتور هاي ديزل از اجزاي  بسيار پيچيده اي تشکيل شده است و موضوع بسياري از آزمايشات بزرگ بوده است . ممکن است در هر موتور خاصي در يک مکان مختلف جاي گرفته باشد . انژکتور بايستي قادر باشد تا دما و فشار داخلي سيلندر را تحمل کرده و سوخت را به قطرات ريز تبديل کند . گردابي کردن قطرات در داخل سيلندر که باعث پخش متناسب آنها مي شود ، نيز يک چالش است .  بنابراين بعضي موتور هاي ديزلي سوپاپ مکش مخصوصي قبل از محفظه احتراق به کار مي گيرند يا از وسايل ديگري براي گردابي (چرخشي) کردن هوا در داخل محفظه احتراق استفاده مي کنند و يا در غير اين صورت جرقه زني و فرآيند احتراق بهبود مي دهند . يکي از تفاوتهاي بزرگ بين موتور هاي ديزلي و بنزيني در فرآيند تزربق سوخت است . اکثر موتور خودرو ها از دريچه تزريق ( انژکتور) يا يک کاربراتور استفاده مي کنند که نسبت به تزريق مستقيم ترجيح دارد . بنابراين در يک موتور خودرو ، همه سوخت در داخل سيلندر در طي مرحله مکش بارگذاري شده و سپس متراکم مي شود . مقدار تراکم مخلوط سوخت و هوا محدود به نسبت تراکم موتور است . اگر موتور هوا را بيش از اندازه متراکم کند ، مخلوط سوخت و هوا به طور خود به خودي مشتعل مي شود و سبب ضربه زدن مي شود . موتور هاي ديزل تنها هوا را متراکم مي کنند، بنابراين نسبت تراکم مي تواند خيلي بالا باشد. نسبت تراکم بالا، قدرت بيشتري توليد مي کند .

بعضي موتور هاي ديزل شامل يک شمع گرمکن* از انواع آن است. موقعي که يک موتور ديزل سرد است، مرحله کمپرس ممکن است دماي هوا را به اندازه کافي براي مشتعل کردن سوخت بالا نبرد . شمع گرمکن (glow plug ) يک سيم گرمکن الکتريکي است (مانند سيم هاي داغي که شما در يک برشته کن مي بيننيد) که محفظه احتراق را گرم مي کند و دماي هوا را موقعي که موتور سرد کار مي کند را افزايش مي دهد بنابراين موتور مي تواند روشن شود .

همه وظايف در موتور هاي جديد توسط ارتباط ECM ** با مجموعه از سنسور هاي پيچيده اي که هر چيزي را از دور موتور تا دماي روغن و مايع خنک کننده را اندازه گيري مي کنند ، حتي وضعيت موتور(i.e. T.D.C.)  کنترل مي شود . امروزه گرمکن ها به ندرت در موتور هاي بزرگ استفاده مي شود . ECM دماي هواي محفظه را حس مي کند و تايمينگ موتور را در هواي سرد ريتارد مي کند ، بنابراين انژکتور سوخت را ديرتر تزريق مي کند. هوا در داخل سيلندر بيشتر متراکم مي شود در نتيجه گرماي زيادي ايجاد شده، که به روشن شدن موتور کمک مي کند .

موتور هاي کوچک و موتورهاي که کنترل کامپيوتري پيشرفته ندارند از گرمکن براي حل اين مشکل(روشن شدن در هواي سرد) استفاده مي کنند .

البته تنها تفاوت بين موتور هاي ديزلي و موتور هاي بنزيني دلايل مکانيکي نيست ،بلکه از لحاظ سوخت مصرفي شان نيز داراي تفاوت هستند .

 سوخت ديزل:

  اگر شما سوخت ديزل (گازوئيل) با بنزين مقايسه کنيد ، شما مي دانيد که آنها متفاوت هستند . آنها مطمئناً بوي متفاوتي دارند . سوخت ديزل (گازوئيل) سنگين تر و روغني تر است . گازوئيل نسبت به بنزين ديرتر تبخير مي شود، در واقع نقطه جوش آن نسبت به آب بالاتر است. معمولاً وقتي صحبت از سوخت ديزل مي شود تمام توجهات معطوف به گازوئيل مي شود . 

نونه اي از سوخت ديزل

ساختمان كلي موتورهاي پله اي

بطور كلي عملكرد موتورهاي پله اي به صورت تبديل يكسري پالسهاي ديجيتال به تغيير زاويه مناسب با آن پالسها در روتور مي باشد. روتور به ازاي هر پالس يك پله دوران مي نمايد و اگر اين پالسها به طور پياپي به موتور اعمال شوند روتور به صورت پيوسته دوران خواهد كرد.

موتورهاي فوق قابليت دوران در هر دو جهت را دارا مي باشند و به علت نوع ساختمانشان داراي مزايا و معايبي هستند كه در زير به آنها مي پردازيم.

مزايا

1- اين موتورها بطور لحظه اي قابليت توقف دارند بدون اينكه اينرسي دوراني منجر به چرخش چند دور اضافه گردد.

2- فرمانهاي حركت براي موتور ديجيتال بوده لذا به راحتي مي توان آنها را توسط گيتهاي منطقي و يا ميكروپروسسور كنترل كرد.

3- نياز به فيدبكهاي گران قيمت و پيچيده براي كنترل دور و يا وضعيت (تاكومتر و چرخ دنده و …) ندارند.

4- كوپل ماكزيمم همواره به بار وارد مي شود.

5- موتورهاي پله اي مسئله كموتاسيون زغالها را ندارند.

معايب

1- حداكثر سرعت كاري اين موتورها كم مي باشد.

2- در حركت آرام داراي Over Shoot  مي باشند.

با وجود اين معايب در صورتيكه تغذيه سيستم به صورت مناسبي انجام شده و مشخصات موتور با موقعيت و شرايط كاري تطبيق داده شود امكان هرگونه خطا در اين موتورها به صفر خواهد رسيد.

طبق يك دسته بندي مي توان موتورهاي پله اي را به دو دسته Unipolar و Bipolar  تقسيم كرد كه در نوع Unipolar‌ جهت جريان سيم پيچها تنها در يك جهت بوده و در Bipolar  جهت جريان دو طرفه مي باشد

روش تحريك پله كامل ( Full Step )

با توجه به شكل زير در اين روش در هر لحظه دو سيم پيچ در حالت تحريك مي باشند.

استفاده از اين روش خصوصا در فركانسهاي پايين و حالت Start – Stop  پاسخ بهتري خواهد داشت و گشتاور بيشتري ايجاد مي نمايد. در اين روش با هر تغيير حالت در تحريك فازها موتور يك پله دوران خواهد نمود.

روش تحريك نيم پله ( Half Step )

در اين روش قبل از تحريك سيم پيچ دوم در يك فاز سيم پيچ اول قطع مي گردد. به همين دليل در بعضي از حالات تنها يكي از سيم پيچها در حالت تحريك مي باشد. اين نحوه عملكرد باعث مي شود كه روتور در يك زاويه بين دو حالت پايدار بايستد و زاويه هر پله نصف مي گردد. بنابراين با اين روش مي توان دقت موتورهاي پله اي را افزايش داد. اين روش در فركانسهاي پايين نسبت به حالت قبل كوپل كمتري ايجاد مي نمايد ولي در سرعتهاي بالاتر تقريبا كوپلهاي يكسان دارند.

سروموتورهاي AC همانطـور که قبلا ذکر شد انتخاب مناسبي براي کاربـــردهاي با توان پايين هستند و به همين دليل است که موتورهاي AC هميشه به  موتورهاي DC ترجيح داده ميشوند. مزاياي  سروموتورهاي  AC به سروموتورهاي DC شامل موارد زير است :

 1- روتورهاي قفس سنجابي ساده هستند و در مقايسه با سيم پيچي آرميچر ماشينهاي DC از نظر ساختاري ،  محکمتر هستند.

2- سروموتورهاي AC داراي جاروبک براي کموتاسيـون نيستنـد و نياز به تعمير ونگهداري دائم ندارند.

3- هيچ عايقي در اطراف هادي آرميچر آنچنان که در موتور DC وجود دارد نيست پـس آرميـچر مي تواند بسيار بهتر گرما را پخش کند.

4- بدليل اينکه آرميـچر،  سيـم پيچي هاي عايـق دار پيچـيده اي ندارد ،  قطر آن مي توانـد براي کاهش اينرسي روتور بسيار کاهش يابد . اين امر به جلوگيري از  Over Shoot  در مکـانيسم سـرو کمک مي کند .

سروموتورهاي AC همانطـور که قبلا ذکر شد انتخاب مناسبي براي کاربـــردهاي با توان پايين هستند و به همين دليل است که موتورهاي AC هميشه به  موتورهاي DC ترجيح داده ميشوند. مزاياي  سروموتورهاي  AC به سروموتورهايDC شامل موارد زير است :

 1- روتورهاي قفس سنجابي ساده هستند و در مقايسه با سيم پيچي آرميچر ماشينهاي DC از نظر ساختاري ،  محکمتر هستند.

2- سروموتورهاي AC داراي جاروبک براي کموتاسيـون نيستنـد و نياز به تعمير ونگهداري دائم ندارند.

3- هيچ عايقي در اطراف هادي آرميچر آنچنان که در موتور DC وجود دارد نيست پـس آرميـچر مي تواند بسيار بهتر گرما را پخش کند.

4- بدليل اينکه آرميـچر،  سيـم پيچي هاي عايـق دار پيچـيده اي ندارد ،  قطر آن مي توانـد براي کاهش اينرسي روتور بسيار کاهش يابد . اين امر به جلوگيري از  Over Shoot  در مکـانيسم سـرو کمک مي کند .

يک سروموتور AC  اصولا يک موتور دوفاز القايي است به جز در مورد جنبه‌هاي خـاص طراحي آن.

 توان مکانيکي خروجي يک سروموتور DC از 2 وات تا چند صد وات تغيير مي کند . مــوتورهاي بزرگتر از اين توان بسيار کم بازده اند واگربامشـخصات گشتـاور سرعت مطلوب ساخته شده باشند براي استفاده در کاربردهاي سرو بسيار مشکل ساز خواهند شد . سرو موتورهاي دقيق در کامپيوترها ابزارهاي سرو و شماري ازکاربردها که به دقت بالايي نياز است بکار مي روند.

سرو موتور

در کاربردهاي مـدرن ، واژه سرو يا مکانيــسم سرو به يک سيستم کنـترلي فيدبک که متغير کنترل شونده ، موقعيت يا مشتق موقعيت مکانيکي به عنوان سرعت و شتاب است، محدود مي شود.
يک سيستم کنترلي فيدبک ، سيـستم کنـترلي است که به نگهـداشتن يک رابطه مفروض بين يک کميت کنـترل شده و يک کميـت مرجع ، با مقايسه توابع آنها و اسـتفاده از اختلاف به عنوان وسيله کنترل منجر مي شود.
سيستم کنـترلي فيدبک الکتريکي ، عموما براي کار به انرژي الکتـريکي تکيه مي کند . مشخصـات مهمي که معمولا براي چنين کنترلي مورد نياز است ، عبارتند از :
1- پاسخ سريع ،

2- دقت بالا ،
3- کنترل بدون مراقبت و
4- کارکرد از راه دور .
نياز هاي چنين کنترلي عبارتست از :
1- وسيله آشکار سازي خطا ،
2- تقويت کننده و
3- وسيله تصحيح خطا ،
كه در شكل 1 نشان داده شده است .
هر عنـصر هدف ويژه اي در هماهنگ کردن کميت مرجع با کميت کنترل شده ايفا مي کند . وسيله آشکـــارسازي خـطا هنــگامي که کميـت تنظيم شده متفاوت از کميت مرجع است ، خطا را آشکار مي کند . سپـس يک سيگنـال خطا به تقويت کنـنده اي که قــدرت وسيله تصـحيح خطا را فراهم مي کند مي فرسـتد . با اين تـوان وسيـله تصـحيح خطا ، کمـيت کـنترل شـده را آنـچنـــان تغيير مي دهد که با ورودي مرجع هماهنگ گردد .
به موتورهـايي که به سرعـت به سيگنال خطا پاسخ مي دهنـد و سريعا به بار شتاب مي دهنـد سرو موتور گفته مي شود . نسبت گشتاور به اينرسي (t/j) يک جنبه بسيار مهم يک سرو مـوتور است ، زيرا موتور با اين فاکتور شتاب مي گيرد .
مشخصات اصلي که در هر سرو موتور ديده مي شود عبارتست از :
1- گشتاور خروجي موتور بايد متناسب با ولتاژ بکار گرفته شده آن باشد .
2- جهت گشتاور سرو موتور بايد به پلاريته لحظه اي ولتاژ کنترل بستگي داشته باشد .سرو موتور به دو دسته کلي سرو موتورهاي و سرو موتورهاي تقسيم مي گردد .
سرو موتورهاي عموما به سرو موتورهاي ترجيح داده مي شوند ، بجز براي استفاده در سيستمهاي با قدرت خيلي بالا، سرو موتورهاي به دليل اينکه نسبت به سرو موتورهاي داراي بازده بيـشتري هستنـد ترجيـح داده مي شونــد . اگــر چه تلفـات تـوان نگــراني اصـلي در سرومکانيسمها نيستند ، يک موتور پربازده از تلفات بيش از اندازه توان جلوگيري مي کند .

موتورهاي جريان متناوبAC سنكرون
موتورهاي جريان متناوبAC
1- موتورهاي سنكرون
2- موتورهاي آسنكرون
موتورهاي آسنكرون به علت نداشتن كلكتور و سادگي ساختمان آن بيشتر از موتور سنكرون متداول است.
مزاياي موتور سنكرون:
1- اين موتور داراي ضريب قدرت مناسب و قابل تنظيم است.
2- بازده عالي دارد.
3- در مقابل نوسان ولتاژ حساسيت ندارد.
4- امكان بكار بردن آن به طور مستقيم با ولتاژ زياد وجود دارد.
5- با تحريك مناسب هيچگونه قدرت راكتيو مصرف نميكند و فقط قدرت اكتيو مناسب مي گيرد.
6- از اين موتور ميتوان به عنوان مولد قدرت راكتيو براي بالا بردن ضريب قدرت خط استفاده كرد.
معايب موتور سنكرون:
1- يك وسيله راه اندازي اوليه كه موتور كمكي و غيره مي باشد احتياج دارد.
2- علاوه بر جريان متناوب براي سيم پيچ استاتور ، جريان دائم براي قطبهاي آن هم مورد احتياج است در نتيجه قيمت ماشين را نسبت به مشابه خود بالا ميبرد.
3- سرعت آن ثابت است در نتيجه قابل تنظيم است.
4- نداشتن تحمل اضافه بار ( در صورتيكه خيلي زيادتر از حد مجاز به آن بار دهند ميايستد و دوباره بايستي آنرا راه اندازي كرد.)
كاربرد موتور سنكرون:
به خاطر راه اندازي مشكل موتور سنكرون ، مورد استفاده آن محدود است.
به خاطر سرعت ثابت آن، در موارديكه دور ثابت نياز باشد، استفاده مي شود. در وسايل دقيق مانند ساعتهاي الكتريكي و گرام و ….
كاربرد مهم موتور سنكرون ، براي اصلاح Cosφ است. بار روي آن قرار نداده يعني موتور بدون بار كار ميكند در اين حالت موتور سنكرون را خازن سنكرون گويند.

معرفي چند دستگاه براي كنترل سرعت موتورهاي AC :
اين دستگاهها براي كنترل سرعت موتورهاي AC آسنكرون قفس سنجابي و يا سيم پيچي شده ساخته شده اند. ( ساخت شركت پرتو صنعت )
اين دستگاهها قابل كنترل از راه دور بوده و مي توانند به كامپيوتر يا PLC متصل شوند. همچنين با اتصال چندين دستگاه به هم امكان ايجاد شبكه بر اساس پروتكل RS485 وجود دارد. اين دستگاهها مي توانند بصورت مستقل و يا در سيستمهاي كنترل و اتوماسيون صنعتي مورد استفاده قرار گيرند. سيستم كنترل اين دستگاهها ميكروپروسسوري بوده و تنظيم تمامي پارامترهاي سيستمي دستگاه، بصورت نرم افزاري و از طريق پانل كنترل روي دستگاه انجام مي گيرد.
مشخصات فني و معرفي قابليتهاي دستگاههاي PSMC-RM
اين دستگاهها در توانهاي مختلف از 2.2 تا 11 كيلو وات موجود مي باشند. دستگاههاي2.2 ،3 و 4 كيلووات فاقد فن خنك كننده و دستگاههاي 5.5 ، 7.5 و 11 كيلووات داراي فن خنك كننده مي باشند.
براي دريافت pdf يا Word Zip file درباره مشخصات تكنيكي دستگاه PSMC-RM مشخصات فني و معرفي قابليتهاي دستگاه و نصب و راه اندازي اينجا را کليک کنيد

درايوها چه کاري انجام ميدهند؟
درايو يا کنورتور فرکانس و يا کنترل کننده دور موتور براي تنظيم دور الکتروموتورهاي AC (موتورهاي سه فاز ) استفاده ميگردد. درايوها قادرند دور موتور را از صفر تا چندين برابر دور نامي موتور و بطور پيوسته تغيير دهند.
تنظيم دور در الکتروموتورها علاوه بر منعطف نمودن پروسه هاي صنعتي ، در کاربردهاي زيادي منجر به صرفه جوئي انرژي هم ميگردد. علاوه بر آن درايوها جريان راه اندازي کشيده شده از شبکه را به ميزان زيادي کاهش ميدهند. بطوريکه اين جريان خيلي کمتر از جريان اسمي موتور است.
درايوها ميتوانند موتور را بطور نرم و کاملا کنترل شده استارت و استپ نمايند. زمان استارت و استپ را ميتوان بدقت تنظيم نمود. اين زمانها ميتوانند کسري از ثانيه و يا صدها دقيقه باشد. توانائي درايو در استارت و استپ نرم موجب کاهش قابل ملاحظه تنشهاي مکانيکي در کوپلينگها و ساير ادوات دوار ميگردد.
کنترل کننده هاي دور موتور :
كنترل كننده هاي دور موتورهاي الكتريكي هر چند كه ادوات پيچيده اي هستند ولي چون در ساختمان آنها از مدارات الكترونيك قدرت استاتيك استفاده مي شود و فاقد قطعات متحرك مي باشند، از عمر مفيد بالائي برخوردار هستند . مزيت ديگر كنترل كننده هاي دور موتور توانائي آنها در عودت دادن انرژي مصرفي در ترمزهاي مكانيكي و يا مقاومت هاي الكتريكي به شبكه مي باشد . در چنين شرائطي با استفاده از كنترل كننده هاي دور مدرن مي توان از اتلاف اين نوع انرژي جلوگيري نمود . بطوريكه در برخي كاربردها قيمت انرژي بازيافت شده از اين طريق ، در كمتر از يكسال معادل هزينه سرمايه گذاري سيستم بازيافت انرژي مي شود .
کنترل کننده هاي دور موتور انواع مختلفي دارند. آنها قادرند انواع موتورهاي AC و DC را کنترل کنند. قيمت کنترلرها وابسته به نوع تکنولوژي بکار رفته در ساختمان آنها ميباشد.
1- روش تثبيت نسبت ولتاژ به فرکانس(يا کنترل V/ F ثابت) : ساده ترين روش کنترل موتورهاي AC روش تثبيت نسبت ولتاژ به فرکانس ميباشد. اينک اين روش، بطور گسترده در کاربردهاي صنعتي مورد استفاده قرار ميگيرد. اين نوع کنترلرها از نوع اسکالر بوده و بصورت حلقه باز با پايداري خوب عمل ميکنند. مزيت اين روش سادگي سيستمهاي کنترلي آن است. در مقابل اين نوع کنترلرها براي کاربردهاي با پاسخ سريع مناسب نمي باشند.
2- روش کنترل برداري : روبوتها و ماشينهاي ابزار نمونه هائي از کاربردهاي با ديناميک بالا هستند. در اين کاربردها روشهاي کنترلي برداري استفاده ميشود. در روشهاي کنترلي برداري با تفکيک مولفه هاي جريان استاتور به دو مولفه تورک ساز و فلو ساز، و کنترل آنها با استفاده از رگولاتورهاي PI ترتيبي داده ميشود که موتور AC نظير موتور DC کنترل شود. و بدين ترتيب تمام مزاياي موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سريع آنها در موتورهاي AC نيز در دسترس خواهد بود.
3- روش کنترل مستقيم گشتاور (Direct Torque Control ) : پاسخ گشتاور در روشهاي برداري حدود 10 – 20msو در روشهاي کنترل مستقيم گشتاور (Direct Torque Control ) اين زمان حدود 5ms است.
> براي آشنائي بيشتر با مزاياي درايو لطفا اينجا را کليک کنيد.
> براي آشنايي با ساختمان درايوهايAC لطفا اينجا را کليک کنيد.
> براي آشنائي با تاثير درايو در صرفه جوئي انرژي الکتريکي لطفا اينجا را کليک کنيد.

تنظيم دور موتورهاي آسنكرون :
در قسمت هاي قبل انواع راه اندازي اين موتورها گفته شد در اين قسمت انواع روشهاي كنترل دور را مي نويسم .
با دانستن رابطه Nr=[60f/p](1-S) دور موتور آسنكرون را ميتوان به طريقه هاي زير تنظيم نمود :
1- تغيير فركانس ولتاژ شبكه
2- تغيير قطبها
3- داخل كردن مقاومت در مدار روتور
4- تغيير ولتاژ موتور
1- تغيير دور بوسيله تغيير فركانس : با تغيير فركانس سرعت سنكرون تغيير ميكند و دور موتور تغيير ميكند . ميتوان براي تغيير فركانس از يك مولد يا مبدل فركانس استفاده نمود . و يك يا چند موتور القايي كه در شرايط مشابهي كار مي كنند بوسيله آنها تغذيه شوند . مانند موتور ماشينهاي كارخانه فولاد سازي و موتورهاي محرك ماشين نساجي
2- تغيير دور بوسيله تغيير عده جفت قطبها : اين تغيير را در موتورهاي آسنكروني است كه بتوان با سيم پيچهاي‌ آن تغيير قطب داد كه اين حالت در موتورهاي دو سرعته ( دالاندر ) ديده مي شود كه ميتوان با كليد ( دالاندر ) دور موتور را تغيير داد .
3- تغيير دور با داخل كردن مقاومت در مدار روتور : در موتورهاي آسنكرون با روتور سيم پيچر شده با تغيير مقاوت مدار روتور ميتوان سرعت گردش روتور را تنظيم كرد ولي چون راندمان موتور بر اثر تغيير دور تغيير ميكند در نتيجه كاربرد اين روش خيلي كم است .
4- تغيير دور با تغيير ولتاژ : از اين روش در موتورهاي كوچك مانند پنكه و … استفاده ميشود

تنظيم دور موتورهاي آسنكرون :
در قسمت هاي قبل انواع راه اندازي اين موتورها گفته شد در اين قسمت انواع روشهاي كنترل دور را مي نويسم .
با دانستن رابطه Nr=[60f/p](1-S) دور موتور آسنكرون را ميتوان به طريقه هاي زير تنظيم نمود :
1- تغيير فركانس ولتاژ شبكه
2- تغيير قطبها
3- داخل كردن مقاومت در مدار روتور
4- تغيير ولتاژ موتور
1- تغيير دور بوسيله تغيير فركانس : با تغيير فركانس سرعت سنكرون تغيير ميكند و دور موتور تغيير ميكند . ميتوان براي تغيير فركانس از يك مولد يا مبدل فركانس استفاده نمود . و يك يا چند موتور القايي كه در شرايط مشابهي كار مي كنند بوسيله آنها تغذيه شوند . مانند موتور ماشينهاي كارخانه فولاد سازي و موتورهاي محرك ماشين نساجي
2- تغيير دور بوسيله تغيير عده جفت قطبها : اين تغيير را در موتورهاي آسنكروني است كه بتوان با سيم پيچهاي‌ آن تغيير قطب داد كه اين حالت در موتورهاي دو سرعته ( دالاندر ) ديده مي شود كه ميتوان با كليد ( دالاندر ) دور موتور را تغيير داد .
3- تغيير دور با داخل كردن مقاومت در مدار روتور : در موتورهاي آسنكرون با روتور سيم پيچر شده با تغيير مقاوت مدار روتور ميتوان سرعت گردش روتور را تنظيم كرد ولي چون راندمان موتور بر اثر تغيير دور تغيير ميكند در نتيجه كاربرد اين روش خيلي كم است .
4- تغيير دور با تغيير ولتاژ : از اين روش در موتورهاي كوچك مانند پنكه و … استفاده ميشود

روشهاي مختلف راه اندازي موتورهاي آسنكرون
در مورد ساختمان و مزايا و معايب اين موتورها در قسمتهاي قبلي اين وبلاگ مطالبي را مشاهده كرديد در اين قسمت از راه اندازي اين موتورها مطالبي‌ را مينويسم اميدوارم مورد توجه تان قرار گيرد .
موتورهاي آسنكرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازي ميشوند و با توجه به اينكه موتور در لحظه شروع به كار جريان زيادي ميكشد و اين جريان زياد علاوه بر اينكه به خود موتور صدمه ميزند به مصرف كننده هاي ديگري كه از اين خط تغذيه مي كنند لطمه زده و كار آنها را مختل مي سازد.
بنابراين براي كم كردن جريان شروع به كار موتور بايد چاره اي انديشيد؟؟
معمولاً به روشهاي زير راه اندازي ميشود در نتيجه جريان راه اندازي‌ كم ميشود :
1- به طور مستقيم
2- توسط كليد يا مدار ستاره – مثلث
3- توسط كمپانساتور
4- راه اندازي بوسيله اضافه كردن مقاومت در مدار روتور
5- راه اندازي بوسيله داخل كردن مقاومت در مدار استاتور
1- راه اندازي موتور به طور مستقيم : براي‌ موتورهايي كه بزرگ نيستند و‌ آمپر زيادي از شبكه نمي كشند بوسيله يك كليد سه قطبي به شبكه متصل ميشوند .
2- راه اندازي ستاره – مثلث : ابتدا ولتاژ اوليه را كه بر هر فاز متصل ميشود ،‌ را كم مى كنيم سپس وقتي كه موتور به دور نرمال خود رسيد ولتاژي كه به هر فاز مي رسد را زياد مي كنيم .
بنابراين در لحظه اول كليد به حالت ستاره بوده يعني ولتاژ دو سر هر فاز به u/√3 تقليل مي يابد در نتيجه موتور با توان 3/1 توان نامي خود كار مي كند .
استعمال كليد روي انواع موتورها با روتور قفسه اي يا روتور سيم پيچي امكان پذير است . ولي در موتورهايي كه با بار زياد كار مي كنند از كليد براي راه اندازي استفاده نمي شود . چون گشتاور مقاوم بار زياد است .
3- راه اندازي توسط كمپانساتور : اين وسيله راه اندازي كه اتوترانسفورماتور كاهنده است بين موتور و شبكه قرار مي گيرد . اين طريق راه اندازي به دليل اينكه جريان شروع به كار و گشتاور شروع به كار هر دو به يك نسبت پايين مي آيند خيلي خوب است . ولي چون هزينه آن گران است فقط در موتورهايي كه قدرت زياد دارند استفاده مي شوند.
4- راه اندازي موتورهاي قفسه اي بوسيله قرار دادن مقاومت سر راه استاتور : براي جلوگيري از عبور جريان زياد در موقع راه اندازي موتور ميتوان مقاومت هايي به طور سري سر راه سيم پيچي هاي موتور قرار دارد . و به تدريج كه موتور دور مي گيرد دسته مقاومتهاي راه انداز را به طرف چپ حركت داده در اين صورت كم كم مقاومتها از سر راه مدار خارج ميشود.
اين طريق راه اندازي به دليل تلفات انرژي در مقاومتها زياد و نيروي كشش در لحظه شروع به كار كم ، استعمال كمي دارد.
5- راه اندازي موتورهاي آسنكرون با روتور سيم پيچي با قرار دادن مقاومت سر راه روتور : تمام مقاومتهاي راه انداز را سر راه سيم پيچي روتور قرار داد . بدين وسيله مقاومت مدار سيم پيچي روتور را به حداكثر مقدار خود ميرسانند و سپس استاتور را به شبكه برق وصل مي كنند . مقاومت روئستاي روتور به تدريج از مدار خارج ميشود .
پيدا كردن سرسيم هاي موتور آسنكرون UVW-XYZ
آيا مي دانيد اگر موتور آسنكروني سه فازي داشته باشيم و 6 سر سيم ، كه سر سيم هاي آن مشخص نيست ، چه بايد كرد ؟؟
اگر اين سر سيم ها اشتباه وصل شود در عملكرد موتور چه تغييري حاصل مي شود ؟
در سايتها و وبلاگهاي مختلف در اين موضوع مطالبي ديدم كه اشتباه يا ناقص بيان شده ، سعي كردم مطالب و تجربياتي كه در زمينه سيم پيچي داشتم در اختيار شما دوستان قرار دهم . اميدوارم مطالب مورد استفاده تان قرار گيرد . خوشحال مي شوم بتوانم از تجربيات شما نيز استفاده كنم .
تعيين آرايش كلافها در شيار :
موتورهاي سه فاز از سه سيم پيچ تشكيل شده كه هر كدام از اين سيم پيچها 3/1 شيارهاي استاتور را اشغال مي كند . اين سيم پيچها به فاز اول (R) ، فاز دوم (S) ، فاز سوم (T) شناسايي مي شوند . سيم پيچي كه از فاز R تغذيه مي كند شروع سيم پيچي را (U ) و انتهاي آنرا با ( X )
سيم پيچي كه از فاز S تغذيه مي كند شروع سيم پيچي را (V ) و انتهاي آنرا با ( Y )
سيم پيچي كه از فاز T تغذيه مي كند شروع سيم پيچي را (W ) و انتهاي آنرا با ( Z ) براي يافتن سر سيم ها‌ :
ابتدا بايد دو سر هر كلاف را پيدا كنيد از مولتي متر يا هر روش ديگري كه مي شناسيد .( يك سر مولتي متر را به يك سر سيم گرفته ، سر ديگر مولتي متر را با 5 سر سيم باقي مانده امتحان مي كنيد . هر كدام كه راه داد ، آن يك كلاف سيم پيچ است . )
براي بيان بهتر از روي شكل توضيح مي دهم :
اگر سيم پيچ U-X را از ولتاژ متناوب تغذيه كنيم . در سيم پيچ ( 4-3 ) و ( 6-2 ) نصف ولتاژ تغذيه القا مي شود .
اگر اختلاف سطح ولتاژ بين ( 2-1 ) و ( 3-1 ) حدود 5/1 برابر ولتاژ تغذيه U-X باشد. اتصال صحيح است در اين صورت ما بين ترمينالهاي ( 2و3 ) اختلاف پتانسيل صفر خواهد بود .
اگر اختلاف سطح بين ( 1و3 ) كمتر از اختلاف سطح تغذيه باشد در اين صورت جاي( 4و3 ) را با يكديگر عوض مي كنيم .
اگر اتصال سيم پيچها به صورت مثلث باشد . ابتدا ستاره اتصال داده و با معلوم شدن سرها ، سيم پيچ را مجدداً به صورت مثلث اتصال مي دهيم .
اشتباه در سرسيم ها :
همانطور كه مي دانيم موتور سه فاز از سه سيم پيچ تشكيل شده است.كه هر كدام از سيم پيچها 3/1 شيارهاي استاتور را اشغال كرده و باعث تشكيل قطب در موتور مي شود و قطب ها حركت دوراني به روتورمي دهد . حال اگر سر سيمي تغيير كند در موتور ايجاد قطب نمي شود و موتور حركت نمي كند و مي تواند باعث سوختن موتور شود .
قبل از انجام كار اگر بار روي موتور قرار دارد بار را از روي موتور برداريد. ( تسمه يا ….)
اين مطالب را به صورت خلاصه نوشته ام انتقاد يا پيشنهادي داريد خوشحال مي‌شوم بيان كنيد ؟
مطالب گفته شده براي كساني كه كار سيم پيچي كرده اند بهتر و روشنتر است
موتور آسنكرون با روتور سيم پيچي شده ( روتور رينگي )
روتور سيم پيچي شده : به جاي ميله ، استاتور را مي توان سيم پيچي سه فاز كرد و اين سيم پيچها را به صورت ستاره وصل مي كنيم . در روي محور اين موتور سه حلقه كه نسبت به هم و نسبت به محور عايق هستند (رينگ) قرار دارد . سه سر سيم پيچي روتور به اين سه حلقه متصل مي شود و به وسيله جاروبكهائي كه روي حلقه ها تكيه دارند به يك مقاومت سه فاز ستاره متصل ميشود.
مزاياي موتور آسنكرون با روتور سيم پيچي شده :
1- در موقع شروع به كار گشتاور قوي دارد .
2- بر خلاف موتور آسنكرون با روتور قفسه اي كه جريان شروع به كار آنها كم است جريان شروع به كار كمي‌ دارد .
3- سرعت آن در مقابل بارهاي مختلف تقريباً ثابت است .
4- تعداد دور آن تا حدي قابل تنظيم است .( با كم و زياد كردن رئوستا راه انداز )
5- ميتوان تا حدي بار آن را زياد كرد .
معايب موتورهاي آسنكرون با روتور سيم پيچي شده :
1- در مقابل تغيير ولتاژ حساسيت دارد .
2- ضريب قدرت آن در موقعيكه بار به حد نرمال نيست كم مي باشد .
3- ضريب قدرت آنها نسبت به ضريب قدرت موتور آسنكرون با روتور قفسه اي كمتر است.
موارد استفاده و كاربرد موتورهاي آسنكرون با روتور سيم پيچي شده :
از موتور آسنكرون با روتور سيم پيچي شده : براي قدرت هاي خيلي زياد مخصوصاً اگر با فشار قوي باشد استفاده مي شود و يا اينكه در موقع شروع به كار ، موتور احتياج به گشتاور زياد داشته باشد مانند به راه انداختن ترن يا جرثقيلها و غيرهموتور آسنكرون با روتور قفسه اي (Squirrel Cage Rotor)
براي ديدن يک نمونه تصوير روتور قفسه سنجابي
روتور قفسه سنجابي (Squirrel Cage Rotor)
از يك عده ميله مسي يا آلومينيومي كه در شيارهاي محيطي استوانه آهني‌ كار گذاشته است.كه بر دو نوع است كه نوع اول از ميله هاي‌ گرد تشكيل شده است و در نوع دوم از ميله هاي مستطيلي و يا به شكل دو دايره كه به هم متصل و يا جدا از هم هستند تشكيل ميشود .
روتور هاي قفسه اي يك طبقه ، گشتاور خوبي در شروع به كار ندارند .
روتور هاي قفسه اي دو طبقه ، گشتاور خوبي در شروع به كار دارند .
آيا مي دانيد چرا شيارها در روي روتور مورب مي باشد ؟ با مورب كردن شيارها ، لرزش و صداهاي‌ موتور جلوگيري مي كند. همچنين از تمايل روتور به ايستادن و قفل شدن در موقع راه اندازي جلوگيري مي كند .
مزاياي موتور آسنكرون با روتور قفسه اي :
1- راه اندازي موتور آسنكرون با روتور قفسه اي بر خلاف موتور سنكرون خيلي ساده ميباشد يعني نه به موتور فرعي و نه به جريان دائم كه در موتورهاي سنكرون مورد احتياج بود ، احتياج دارد.
2- ساختمان اين موتور ساده است .
3- امكان افزايش بار در آنها زياد است .
4- سرعت آن در بارهاي مختلف تقريباً ثابت است .
5- ضريب قدرت بهتري نسبت به موتور آسنكرون با روتور سيم پيچي‌ شده دارد .
معايب موتور آسنكرون با روتور قفسه اي :
1- در موقع شروع به كار جريان زيادي‌ از شبكه ميگيرد .
2- گشتاور شروع به كار آن كم مي‌باشد .
3- در موقعيكه بار آن به حد كافي نيست ضريب قدرتش كم است .
4- در مقابل تغيير فشار الكتريكي حساسيت دارد .
5- تنظيم تعداد دور آنها مشكل مي باشد .
موارد استفاده و كاربرد موتورهاي آسنكرون :
1- موتور آسنكرون با روتور سنجابي كه روتور آن داراي يك قفسه هادي است : براي قدرتهاي كم و غالباً به صورت تك فاز ساخته مي شوند . موارد كاربرد آن موتورهاي كولر و لباسشوئي و و يخچال و غيره مي باشد .
2- موتور آسنكرون با روتور سنجابي كه روتور آن داراي دو قفسه هادي است : داراي‌ گشتاور شروع به كار خوب و جريان راه اندازي آنها نيز نسبتاً كم است بنابراين ميتوان از اين موتور در جاهايي كه قدرت زياد احتياج است استفاده شود .

موتورهاي آسنكرون
به خاطر كاربرد فراوان اين موتور در لوازم خانگي و كارخانجات و …. توضيح كامل تري نسبت به موتورهاي سنكرون در اين وبلاگ مينويسم
ساختمان موتور آسنكرون:
1- استاتور
2- روتور
استاتور: يك استوانه تو خالي ، كه اين استوانه از صفحات نازك فولاد سيليسيم دار به ضخامت 5/0 ميليمتر ساخته شده است.و اين استوانه داخل يك پوسته چدني پيچ شده است .
روتور: از يك استوانه آهني كه از ورقه هاي مخصوص فولاد كه نسبت به هم عايق هستند ساخته شده و روي محوري سوار ميشود .
در محيط اين استوانه شيارهائي يا سوراخهائي تعبيه شده كه اين شيارها نيمه بسته يا تمام بسته هستند. كه انواع مختلفي دارد :
1- روتور قفسه سنجابي : از يك عده ميله مسي يا آلومينيومي كه در شيارهاي محيطي استوانه آهني‌ كار گذاشته است.كه بر دو نوع است كه نوع اول از ميله هاي‌ گرد تشكيل شده است و در نوع دوم از ميله هاي مستطيلي و يا به شكل دو دايره كه به هم متصل و يا جدا از هم هستند تشكيل ميشود .
روتور هاي قفسه اي يك طبقه ، گشتاور خوبي در شروع به كار ندارند .
روتور هاي قفسه اي دو طبقه ، گشتاور خوبي در شروع به كار دارند .
آيا مي دانيد چرا شيارها در روي روتور مورب مي باشد ؟ با مورب كردن شيارها ، لرزش و صداهاي‌ موتور جلوگيري مي كند. همچنين از تمايل روتور به ايستادن و قفل شدن در موقع راه اندازي جلوگيري مي كند .
2- روتور سيم پيچي شده : به جاي ميله ، استاتور را مي توان سيم پيچي سه فاز كرد و اين سيم پيچها را به صورت ستاره وصل مي كنيم . در روي محور اين موتور سه حلقه كه نسبت به هم و نسبت به محور عايق هستند (رينگ) قرار دارد . سه سر سيم پيچي روتور به اين سه حلقه متصل مي شود و به وسيله جاروبكهائي كه روي حلقه ها تكيه دارند به يك مقاومت سه فاز ستاره متصل ميشود.

بزرگترين موتور ديزل دنيا

خواندني, ديدني, علم و تكنولوژي نظر دهيد

Wartsila-Sulzer RTA۹۶-C نام بزرگترين موتور ديزل جهان است.اين موتور دو زمانه ساخت شرکت ديزل ژاپن است و در دو ورژن ۶ و ۱۴ سيلندري توليد ميشود که عکسهاي زيز نخستين تصاوير منتشر شده از اولين نمونه هاي ساخته شده از اين محصول است . اين موتور براي استفاده در کشتي هاي کانتيربر غول پيکر طراحي شده است.با پيشرفت در طراحي و توليد کشتي هاي جديد کانتينربر نياز به موتورهاي جديد و عظيم اينچنيني بيش از پيش احساس ميشود. حجم هر سيلندر در حدود ۱۸۲۰ ليتر ميباشد و قادر است ۷۷۸۰ اسب بخار توان ايجاد کند. مجموع حجم سيلندرها در نسخه ۱۴ سياندري آن ۲۵۴۸۰ ليتر ميباشد.

مشخصات:

مجموع وزن موتور:۲۳۰۰ تن(ميل لنگ به تنهايي ۳۰۰ تن)

طول: حدود ۲۷ متر

ارتفاع: حدود ۱۳ متر

حداکثر توان: ۱۰۸۹۲۰ اسب بخار در ۱۰۲ rpm

حداکثر گشتاور: ۵۶۰۸۳۱۲ lb/ft در ۱۰۲ rpm

ميل لنگ ۳۰۰ تني

ياطاقان ها ونحوه نصب آنها

نمايي از سيلندرها

شفت

مصرف سوخت آن در بالاترين قدرت توان حدود ۱۲۶ گرم سوخت در ساعت به ازاي هر اسب بخار توان است يعني براي کار کردن با حداکثر توان به مدت يک ساعت به حدود ۱۴ تن سوخت نياز دارد .