ژنراتور سنکرون چیست و ساختار آن به چه صورت است؟

ژنراتور سنکرون چیست و ساختار آن به چه صورت است؟

یک ژنراتور سنکرون که با نام آلترناتور در انگلیسی شناخته می‌شود، دستگاهی است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. ژنراتور سنکرون زمانی الکتریسیته تولید می‌کند که روتور آن با سرعت ثابت درون یک میدان مغناطیسی چرخش می کند و جریان الکتریکی متناوب (AC) تولید می‌کند.

در این مطلب، به طور کامل شما را با ساختار ژنراتور سنکرون و چگونگی کارکرد آن آشنا می کنیم. جهت دریافت مشاوره در خصوص تهیه و انتخاب بهترین دیزل ژنراتور براساس خواسته و نیاز خود با مجموعه تیارا ژنراتورز لطفاً تماس بگیرید.

تیم مهندسی ما کامل ترین و به روزترین اطلاعات فنی مرتبط با دیزل ژنراتور و تابلوهای برق را جمع آوری می نماید. باعث افتخار ماست که دانش فنی تخصصی خود را با شما به اشتراک بگذاریم، لطفا برای مشاوره یا طرح هر گونه سوال فنی تخصصی، فرم مشاوره ما را تکمیل و ارسال فرمایید.

ژنراتور سنکرون چیست؟

یک ژنراتور سنکرون که با نام آلترناتور در انگلیسی شناخته می‌شود، دستگاهی است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این وسیله بر اساس اصل الکترومغناطیسی عمل می‌کند و جریان الکتریکی متناوب (AC) تولید می‌کند.

ژنراتور سنکرون زمانی الکتریسیته تولید می‌کند که روتور آن که معمولاً یک میدان مغناطیسی یا یک کویل است، با سرعت ثابتی درون یک میدان مغناطیسی چرخش کند. چرخش باعث ایجاد جریان الکتریکی در مارپیچ‌های استاتور از طریق فرآیند الکترومغناطیسی می‌شود. شدت جریان تولید شده با سرعت چرخش ژنراتور سنکرون است یا مشابه آن است.

ژنراتورهای سنکرون در نیروگاه‌ها، سد‌های آبی، توربین های بادی و سایر سیستم‌هایی که نیاز به تولید زیاد انرژی الکتریکی دارند، استفاده می‌شوند. در واقع این نوع ژنراتور یک وسیله اصلی برای چنین مکان‌هایی به‌ حساب می‌آید. آن‌ها در شرایطی مورد استفاده قرار می‌گیرند که کنترل دقیق بر ولتاژ تولیدی، فرکانس و سنکرونی فاز با شبکه یا سایر سیستم‌های الکتریکی ضروری باشد.

براساس تعریف و بیان آقای ماهاکور و همکاران در سال 2021 در کنفرانس: AIP Conference Proceedings 2316(1):030004

An alternator is an electrical generator that converts mechanical energy into electrical energy. The prime movers for alternator are wind turbine, diesel driven, steam turbine and automotive engine. The alternator is mechanically couple with the prime movers and its mechanical energy is converted into electrical energy. Alternator is also called as generators because it is generating electrical energy and it is mainly classified into synchronous generators, induction generator and permanent magnet generator

ژنراتور سنکرون یک ژنراتور الکتریکی است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. از ژنراتور سنکرون می توان در توربین بادی، موتور دیزل، توربین بخار و موتور خودرو استفاده کرد. ژنراتور سنکرون به صورت مکانیکی با موتورهای دیزلی جفت می شود و انرژی مکانیکی آن به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. ژنراتور سنکرون به دلیل تولید انرژی الکتریکی به عنوان ژنراتور نیز نامیده می شود و عمدتاً به ژنراتورهای سنکرون، ژنراتور القایی و ژنراتور آهنربای دائم طبقه بندی می شوند

اجزای ژنراتور سنکرون

ساختار ژنراتور سنکرون از اجزا و قطعات زیر تشکیل‌شده است. این اجزا در تمامی انواع این نوع مولدها یکسان است:

استاتور

استاتور بخش ثابت ژنراتور است. این بخش از یک سیلندر خالی ساخته‌شده از آهن یا فولاد با سیم‌های مفتولی مسی که عایق زده شده‌اند، تشکیل‌شده است. این مفتول‌ها به بار خارجی یا شبکه الکتریکی وصل هستند.

روتور

روتور سیم پیچی است که چرخش دارد. این بخش می‌تواند طرح‌های مختلفی مانند شکل استوانه‌ای داشته باشد. روتور معمولاً از مواد مغناطیسی مانند آهن ساخته‌شده است و در داخل استاتور قرار دارد. همچنین اینکه ممکن است شامل مفتول‌های میدان یا آهنرباهای دائمی باشد که وقتی جریان الکتریکی از آن‌ها عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کنند.

تحریک کننده

تحریک‌کننده یا اکسایتر یک ژنراتور کوچک یا یک سری جداگانه از مفتول‌های روتور اصلی است. وظیفه اصلی آن تأمین جریان مستقیم به مفتول‌های روتور است که میدان مغناطیسی لازم برای تولید برق را ایجاد می‌کند. در ژنراتورهای قدیمی برای تحریک از سیستم جاروبک استفاده می شد که در فرهنگ تعمیراتی به آن ذغال ژنراتور (یا ذغال دینام) اطلاق می شد. ژنراتورهای جدید بدون جاروبک (Brushless) هستند و در آنها برای تحریک از سیستم سیم پیچ استفاده می شود.

مولد انرژی

مولد انرژی، مانند یک توربین بخار، توربین آبی، توربین گازی، موتور دیزل یا دیگر منابع انرژی مکانیکی، به روتور ژنراتور متصل است. این منبع اولیه انرژی مکانیکی مورد نیاز برای چرخش روتور درون استاتور را فراهم می‌کند.

آرماتور و شفت

آرماتور به ‌نوعی پشتیبان کننده شفت روتور است و اجازه می‌دهد که شفت به طور صاف درون استاتور چرخانده شود. شفت علاوه بر امکان اتصال روتور به مولد انرژی، باعث اطمینان یافتن از انتقال انرژی مکانیکی از منبع اصلی به ژنراتور خواهد بود.

سیستم خنک کننده

ژنراتورها در هنگام عملکرد حرارت تولید می‌کنند؛ بنابراین، آن‌ها باید سیستم‌های خنک‌کننده مانند خنک‌کننده هوا یا آب داشته باشند تا دمای عمل بهینه را حفظ کرده و از گرم شدن زیاد جلوگیری کنند. در ژنراتورهای جدید، یک پروانه (فن) روی شفت ژنراتور نصب شده که در زمان چرخش هوای محیط را به محفظه داخل ژنراتور هدایت می کنید و با گردش هوا باعث خنک کاری ژنراتور می شودپ

تنظیم کننده و سیستم کنترل ولتاژ

ژنراتورهای سنکرون مدرن شامل تنظیم‌کننده ولتاژ و سیستم‌های کنترل برای مدیریت ولتاژ خروجی، فرکانس و سایر پارامترهای الکتریکی هستند. این سیستم‌ها باعث تولید پایدار و کنترل‌شده برق را در سیستم می‌شود. ولتاژ ژنراتور توسط قطعه الکترونیکی به نام ای وی آر (AVR) کنترل می شود که مخفف Automatic Voltage Regulatorاست.

اصل کار ژنراتور سنکرون به چه صورت است؟

جدا از دانستن ساختار ژنراتور سنکرون، باید اصل کار آن را هم بدانید. هنگامی که روتور ژنراتور توسط مولد انرژی چرخانده می‌شود، یک میدان مغناطیسی ایجاد خواهد شد. همان‌طور که روتور درون استاتور چرخش می‌کند، میدان مغناطیسی از طریق الکترومغناطیسی، جریان متناوبی را در مفتول‌های استاتور به وجود خواهد آورد. جریان متناوب تولید شده سپس به بار یا شبکه الکتریکی منتقل می‌شود.

در حالت کلی، عملکرد یک ژنراتور سنکرون شامل تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی از طریق اصول الکترومغناطیسی است. در ادامه، فرآیند کاری این ژنراتور به‌صورت جزئی توضیح داده‌ایم:

ورودی مکانیکی

فرایند با یک ورودی مکانیکی شروع می‌شود که ممکن است از منابع مختلفی مانند توربین‌های بخار، توربین‌های آبی، توربین‌های گازی، موتورهای دیزل یا سایر منابع اصلی انرژی آمده باشد. این انرژی مکانیکی برای چرخش روتور ژنراتور سنکرون استفاده می‌شود

ایجاد میدان مغناطیسی

روتور ژنراتور از مفتول‌های میدان یا آهنرباهای دائمی تشکیل‌شده است. هنگامی که روتور چرخش می‌کند، میدان مغناطیسی را در اطراف خود ایجاد می‌کند. مفتول‌های میدان معمولاً توسط یک سیستم تحریک جداگانه یا یک ژنراتور کوچک DC تحریک می‌شوند تا میدان مغناطیسی لازم به وجود بیاید

الکترومغناطیسی

میدان مغناطیسی چرخشی روتور، جریان متناوب را در مفتول‌های استاتور از طریق الکترومغناطیسی ایجاد می‌کند. مفتول های استاتور ثابت هستند و با استفاده از مفتول‌های مسی که دور استاتور پیچیده شده‌اند، ساخته‌ شده‌ است. این تعامل به دلیل تغییرات میدان مغناطیسی در انتقال کننده‌های مسی مفتول‌های استاتور اتفاق می‌افتد.

تولید خروجی

همان‌طور که روتور درون استاتور به حرکت خود ادامه می‌دهد، میدان مغناطیسی متناوب، جریان متناوبی در مفتول‌های استاتور را تولید می‌کند. این جریان متناوب تولید شده، خروجی الکتریکی ژنراتور است.

سنکرون سازی

در برخی مواقع، به‌ویژه زمانی که ژنراتور به شبکه الکتریکی وصل می‌شود، سنکرون‌سازی حیاتی است. سنکرون‌سازی اطمینان می‌دهد که خروجی AC تولید شده با فرکانس، فاز و ولتاژ سیستم الکتریکی موجود همخوانی داشته باشد تا از آسیب دیدن دستگاه‌های متصل یا ایجاد اختلال در برق‌رسانی جلوگیری شود.

تنظیم و کنترل ولتاژ

ژنراتورهای سنکرون مدرن شامل تنظیم‌کننده ولتاژ و سیستم‌های کنترل هستند. این سیستم‌ها پارامترهای خروجی الکتریکی شامل ولتاژ، فرکانس و سایر پارامترهای الکتریکی را نظارت می‌کنند و تنظیم می‌کنند تا تولید پایدار و کنترل‌شده برق حاصل شود.

خروجی الکتریکی

خروجی الکتریکی تولید شده از مفتول‌های استاتور، سپس به بار منتقل یا به شبکه الکتریکی وصل می‌شود تا مورد استفاده قرار بگیرد

به دلیل ساختار ژنراتور سنکرون در تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی، این نوع ساختار ژنراتور کاربرد وسیعی در صنایع مختلف دارد. البته خیلی مهم است که ژنراتورهای خود را از یک فروشگاه معتبر خریداری کنید. تیارا ژنراتورز عرضه کننده انواع ژنراتورهای باکیفیت همراه با خدمات نصب و راه‌اندازی است. برای خرید انواع دیزل ژنراتور، لطفا به صفحه دیزل ژنراتور ما مراجعه کنید یا با شرکت تماس بگیرید.