ژنراتور AC یا آلترناتور، دستگاهی است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی به صورت جریان متناوب (AC) تبدیل میکند. این دستگاه در صنایع مختلف از جمله نیروگاهها، ماشینآلات صنعتی و سیستمهای برق اضطراری کاربرد فراوان دارد. شناخت دقیق اجزای سازنده و عملکرد هر یک از آنها، به افزایش بازدهی و عمر مفید ژنراتور کمک شایانی میکند.
فهرست
اجزای اصلی ژنراتور AC
استاتور (Stator)
استاتور، بخش ثابت ژنراتور است که شامل هسته آهنی و سیمپیچهای مسی است. سیمپیچهای استاتور وظیفه تولید جریان الکتریکی را دارند. هنگامی که روتور میچرخد، شار مغناطیسی تولید شده توسط روتور، باعث القای جریان متناوب در سیمپیچهای استاتور میشود. استاتور معمولاً شامل شیارهایی است که سیمپیچهای سیمپیچی شده در آنها قرار میگیرند.
روتور (Rotor)
روتور بخش متحرک ژنراتور است که میدان مغناطیسی چرخان را ایجاد میکند. روتور ممکن است از نوع قطب برجسته (Salient Pole) یا قطب صاف (Cylindrical) باشد:
قطب برجسته: این نوع روتورها دارای قطبهای مغناطیسی برجستهاند و بیشتر در ژنراتورهای با سرعت پایین مانند توربینهای آبی استفاده میشوند.
قطب صاف: در این نوع، قطبها همانند سطح استوانهای روتور همسطحاند و معمولا در ژنراتورهای سرعت بالا مانند توربوژنراتورها کاربرد دارند.
روتور میدان مغناطیسی را توسط سیمپیچ تحریک DC یا آهنرباهای دائمی ایجاد میکند.
سیمپیچ تحریک (Field Winding)
سیمپیچ تحریک روی روتور قرار دارد و جریان DC از طریق حلقههای لغزان و جاروبکها به آن اعمال میشود تا میدان مغناطیسی لازم برای القای جریان در استاتور ایجاد شود. کنترل جریان تحریک، امکان تنظیم ولتاژ خروجی ژنراتور را فراهم میکند.
حلقه لغزان و جاروبکها (Slip Rings & Brushes)
این بخشها جهت انتقال جریان DC به سیمپیچ تحریک متحرک روتور به کار میروند. حلقههای لغزان به روتور متصل هستند و جاروبکها روی آنها ثابت شدهاند تا جریان را از منبع ثابت به سیمپیچ تحریک منتقل کنند.
محفظه ژنراتور (Frame)
یا بدنه ژنراتور که تمام اجزا را در بر میگیرد و علاوه بر محافظت مکانیکی، نقش مهمی در خنککاری و استحکام ماشین بازی میکند.
عملکرد کلی ژنراتور AC
ژنراتور AC با چرخش روتور که یک میدان مغناطیسی دائمی یا الکترومغناطیسی را به وجود میآورد، خطوط شار مغناطیسی متغیری را بر سیمپیچ های استاتور میکشد. طبق قانون القای فارادی، این تغییر میدان، باعث القای ولتاژ متناوب در سیمپیچهای استاتور میشود.
ولتاژ و جریان القایی خروجی موج سینوسی دارد که فرکانس آن بسته به سرعت چرخش روتور و تعداد قطبهای ژنراتور است. به طور معمول فرکانس آنها ۵۰ یا ۶۰ هرتز است.
انواع ژنراتورهای AC
ژنراتورهای AC در انواع تک فاز و سه فاز ساخته میشوند. ژنراتورهای سه فاز معمولترین نوع مورد استفاده در شبکههای برق هستند زیرا نوسانات ولتاژ و جریان کمتری دارند و توان بیشتری منتقل میکنند.
نکات به روز و کاربردی در ژنراتورهای AC
تنظیم ولتاژ: با تغییر جریان تحریک روتور، چگالی شار مغناطیسی و در نتیجه ولتاژ خروجی ژنراتور را میتوان کنترل کرد.
ساختار سیمپیچی: سیمپیچهای استاتور میتوانند به صورت متمرکز یا توزیع شده باشند. سیمپیچی توزیع شده باعث کاهش امپدانس و ارتعاشات بهتر میشود.
نوع روتور: انتخاب بین روتور قطب صاف یا برجسته متناسب با کاربرد و سرعت ماشین تعیین میشود.
خنککاری: برای جلوگیری از گرمای زیاد و افزایش عمر دستگاه، استفاده از سیستمهای خنککاری موثر، حیاتی است.
حلقه لغزان و جاروبک: معمولاً در ژنراتورهای بزرگ از حلقه لغزان برای انتقال جریان تحریک استفاده میشود، ولی ژنراتورهای با آهنرباهای دائمی نیازی به این بخش ندارند.
نتیجهگیری
ژنراتور AC یکی از اجزای کلیدی در سیستمهای تولید برق است. علاقهمندان و مهندسان باید با شناخت دقیق اجزای اصلی آن، اصول عملکرد، انواع مختلف روتورها و روشهای بهینهسازی بتوانند ژنراتورهای بهینهتر، پایدارتر و کارآمدتری تولید و نگهداری کنند. توجه به جزئیات طراحی سیمپیچها، روند انتقال جریان تحریک، و کنترل نوسانات ولتاژ، باعث افزایش بهرهوری و دوام دستگاه میشود.
در صورتی که با مشاوران و کارشناسان مولد های برق نیکسام جهت خرید دیزل ژنراتور مناسب خود ارتباط برقرار کنید، کارشناسان و مشاوران ما بصورت رایگان محصول مورد نظر شما را شناسایی و معرفی میکنند.
