ساختمان ژنراتور AC

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، ساختار یک ژنراتور شامل قطب‌های میدان است که روی بخش‌های چرخان دستگاه قرار گرفته است. یک ژنراتور از دو قسمت اصلی تشکیل شده است: روتور و استاتور. روتور در استاتور می‌چرخد ​​و قطب‌های میدان بر روی بدنه روتور ژنراتور پیش بینی می‌شوند. هادی‌های آرمیچر روی استاتور قرار دارند. ولتاژ سه فاز متناوب نشان داده شده توسط aa، bb، cc در رسانا‌های آرمیچر ایجاد می‌شود و در نتیجه باعث تولید برق سه فاز می‌شود. تمام ایستگاه‌های تولید برق مدرن از این فناوری برای تولید برق سه فاز استفاده می‌کنند و در نتیجه، یک ژنراتور (همچنین به عنوان ژنراتور سنکرون شناخته می‌شود) خود را به موضوعی پر اهمیت برای مهندسان برق تبدیل کرده است.


ساختمان ژنراتور

یک آلترناتور در اصل نوعی ژنراتور AC است. قطب‌های میدان برای چرخش با سرعت سنکرون NS = ۱۲۰ f / P ساخته شده اند تا بتوانند در تولید توان مؤثر باشند. در جایی که f، فرکانس جریان متناوب را مشخص می‌کند و P تعداد قطب‌ها را نشان می‌دهد.

در بیشترین ساختاری که عملی و کاربردی است، ژنراتور را با سیم پیچ آرمیچر ثابت (بخشی که ولتاژ القا می‌شود) و یک میدان دوار ساخته می‌شود که در ژنراتور DC معمولا برعکس این ساختار است. این اصلاح برای ایجاد قدرت بسیار زیاد در حدود چند صد مگاوات تولید در یک ژنراتور AC برخلاف ژنراتور DC است. برای جبران چنین قدرت بالایی، وزن و ابعاد رسانا به طور طبیعی باید برای عملکرد بهینه افزایش یابد. به همین دلیل، جایگزین کردن این سیم پیچ‌های آرمیچر با قدرت بالا توسط سیم پیچ‌های میدان کم مصرف، که در نتیجه از وزن بسیار سبک تری نیز برخوردار است، سودمند می‌باشد، بنابراین نیروی گریز از مرکز مورد نیاز برای چرخش روتور را کاهش داده و محدودیت‌های سرعت بالاتر را کاهش می‌دهد.

در ساخت ژنراتور دو نوع روتور بطور عمده وجود دارد:

نوع قطب برجسته
نوع روتور استوانه‌ای یا قطب صاف.

نوع قطب برجسته



اصطلاح برجسته به معنای بیرون زدگی است. نوع قطب برجسته روتور به طور کلی برای ماشین‌های با سرعت آهسته و دارای قطر بزرگ و طول محوری نسبتاً کوچک استفاده می‌شود. قطب‌ها، در این حالت، از قسمت‌های ضخیم فولادی ورقه ورقه‌ای ساخته شده اند که به هم وصل شده و به کمک مفصل به روتور متصل می‌شوند.

یک ژنراتور همانطور که در ابتدا گفته شد، بیشتر برای تولید انرژی الکتریکی توان بالا می‌باشد. برای این کار، ورودی مکانیکی داده شده از نظر چرخش گشتاور نیز باید بسیار بالا باشد. این مقدار گشتاور بالا منجر به نوسان ژنراتور یا مولد سنکرون می‌شود. برای جلوگیری از فراتر رفتن این نوسانات، سیم پیچ دمپر اضافه می‌شود که مطابق شکل نشان داده شده است.

سیم پیچ‌های دمپر اساساً میله‌های مسی هستند که به صورت اتصال کوتاه در هر دو انتها در سوراخ‌های ساخته شده در محور قطب قرار گرفته اند. هنگامی که مولد با سرعت ثابت می‌چرخد، سرعت نسبی سیم پیچ میرایی نسبت به میدان اصلی اصلی صفر خواهد بود. اما به محض اینکه از سرعت سنکرون خارج شود، سرعت نسبی بین سیم پیچ دمپر و میدان اصلی که همیشه در حال چرخش با سرعت سنکرون است، تغییر خواهد کرد. این اختلاف نسبی باعث القای EMF و ایجاد خواهد شد که گشتاوری را در قطب‌های میدان ایجاد می‌کند به گونه‌ای که باعث می‌شود تا ژنراتور به عملکرد در سرعت سنکرون برگردد (همانند موتور القایی عمل خواهد کرد).


ساختار با قطب‌های برجسته دارای ویژگی‌های زیر است:

قطر افقی بزرگی نسبت به طول محوری کوتاه دارند.
کفشک‌های قطب فقط حدود دو سوم گام‌ها قطب را پوشش می‌دهد.
قطب‌ها برای کاهش تلفات جریان گردابی به صورت ورقه ورقه ساخته شده اند.
موتور نوع قطب برجسته معمولاً برای کار با سرعت کم در حدود ۱۰۰ تا ۴۰۰ دور در دقیقه استفاده می‌شود و از آن‌ها در نیروگاه‌های دارای توربین‌های هیدرولیک یا موتور‌های دیزلی استفاده می‌شود.

ژنراتور‌های قطب برجسته که توسط توربین‌های آبی هدایت می‌شوند، هیدرو ژنراتور یا هیدرو مولد نامیده می‌شوند.

نوع روتور استوانه‌ای

روتور استوانه‌ای معمولاً برای کار با سرعت بسیار بالا استفاده می‌شود و در ژنراتور‌های توربین بخار مانند توربو ژنراتور‌ها به کار می‌رود. این ماشین‌ها با مقدار نامی از ۱۰ MVA تا بیش از ۱۵۰۰ MVA ساخته شده اند. ژنراتور روتور استوانه‌ای دارای طول یکنواخت است در تمام جهات است که به روتور یک شکل استوانه‌ای می‌بخشد و بدین ترتیب برش یکنواخت شار در همه جهات را فراهم می‌کند. روتور، در این حالت، از یک استوانه‌ی آهن جامد تشکیل شده است که دارای تعدادی شیار در امتداد حاشیه بیرونی آن برای میزبانی از سیم پیچ‌های میدان است.


نوع روتور استوانه‌ای



ژنراتور‌های روتور استوانه‌ای معمولاً برای نوع ۲ قطبی طراحی شده اند که سرعت بسیار بالایی دارند



یا نوع ۴ قطبی که با سرعت کار می‌کند



f فرکانس ۵۰ هرتز است.

ژنراتور سنکرون روتور استوانه‌ای هیچ گونه بیرون زدگی از سطح روتور ندارد. در عوض، بر روی روتور شیار‌های در نظر گرفته شده اند تا سیم پیچ میدان در آن قرار گیرد

سیم پیچ‌های میدان به گونه‌ای در اطراف این قطب‌ها مرتب شده اند که چگالی شار در خط مرکزی قطب‌ها حداکثر است و با حرکت به سمت حاشیه، به چگالی شار کاهش می‌یابد. دستگاه روتور استوانه‌ای تعادل بهتر و عملکرد آرام‌تر در کنار تلفات بادگیر کمتر برخوردار است.

 

منبع: ماه صنعت