منظور از ژنراتور سنکرون چیست؟

ژنراتور سنکرون تاریخچه‌ای بیش از صد سال دارد. اولین تحولات ژنراتور سنکرون در دهه ۱۸۸۰ رخ داد.

در این مقاله قصد داریم تا به شما عزیزان بگوییم که منظور از ژنراتور سنکرون چیست؟ 

پس با آبادیزل همراه باشید تا از تاریخچه و ساختار و طرزکار و تمام جزییات ژنراتور سنکرون مطلع شوید.

در نمونه‌های اولیه مانند ماشین جریان مستقیم، روی آرمیچر گردان یک یا دو جفت سیم‌پیچ وجود داشت که انتهای آنها به حلقه‌های لغزان متصل می‌شد و قطبهای ثابت روی استاتور، میدان تحریک را تامین می‌کردند. به این طرح اصطلاحاً قطب خارجی می‌گفتند.

در سالهای بعد نمونه دیگری که در آن محل قرار گرفتن میدان و آرمیچر جابجا شده بود مورد توجه قرار گرفت. این نمونه که شکل اولیه ژنراتور سنکرون بود، تحت عنوان ژنراتور قطب داخلی شناخته و جایگاه مناسبی در صنعت‌برق پیدا کرد.

شکلهای مختلفی از قطبهای مغناطیسی و سیم‌پیچهای میدان روی رتور استفاده شد، در حالی که سیم‌پیچی استاتور، تکفاز یا سه‌فاز بود. محققان بزودی دریافتند که حالت بهینه از ترکیب سه جریان متناوب با اختلاف فاز نسبت به هم بدست می‌آید.

استاتور از سه جفت سیم‌پیچ تشکیل شده بود که در یک طرف به نقطه اتصال ستاره و در طرف دیگر به خط انتقال متصل بودند.

در واقع ایده ماشین جریان متناوب سه فاز، مرهون تلاشهای دانشمندان برجسته‌ای مانند نیکولا تسلا، گالیلئو فراریس، چارلز برادلی، دبروولسکی، هاسلواندر بود. هاسلواندر اولین ژنراتور سنکرون سه فاز را در سال ۱۸۸۷ ساخت که توانی در حدود ۸/۲ کیلووات را در سرعت ۹۶۰ دور بر دقیقه (فرکانس ۳۲ هرتز) تولید می‌کرد.

این ماشین دارای آرمیچر سه فاز ثابت و رتور سیم‌پیچی شده چهار قطبی بود که میدان تحریک لازم را تامین می‌کرد. این ژنراتور برای تامین بارهای محلی مورد استفاده قرار می‌گرفت.

در ادامه مقاله "منظور از ژنراتور سنکرون چیست؟ " خواهید دید:

ژنراتور سنکرون چیست؟

ساختار ژنراتور سنکرون

طرز كار ژنراتور سنکرون

روش‌های راه اندازی موتورهای سنكرون

مزايای موتور سنكرون

معايب موتور سنكرون

كاربرد موتور سنكرون

اجزا ژنراتور سنکرون

ساختمان ژنراتور سنکرون

سرعت چرخش ژنراتور سنکرون

ولتاژ داخلی تولید شده در ژنراتور سنکرون

سیر تکاملی ژنراتورهای سنکرون

تاریخچه

نتیجه‌گیری

خرید ژنراتور سنکرون

ژنراتور سنکرون چیست؟

درگذشته به دلیل کمبود امکانات و نبود علم کافی، از ژنراتورهای ذغالی برای تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی (سه فاز) استفاده می شد. اما به دلیل وجود معایب ژنراتور ذغالی، استفاده از آن ها به مرور منسوخ شد. دانشمندان با تولید ژنراتور سنکرون یا همان القایی به خوبی توانستند معایب ژنراتور ذغالی مانند: راندمان پایین، مشکل بودن تعویض جاروبک‌ها و بالابودن جریان تحریک، گران بودن و ابعاد بزرگ قطعه AVR را رفع و محصولی با بازدهی بالاتر تولید کنند.

این احتمال وجود دارد که از خود سوال کنید ژنراتور سنکرون چیست؟ ژنراتور سنکرون به ژنراتور القایی گفته می شود که سرعت ژنراتور با فرکانس ۵۰ هرتزی اش هم گام است. هم گام بودن سرعت و فرکانس ۵۰ هرتزی منجر شده تا به این ژنراتور القایی ژنراتور سنکرون گفته شود. در ادامه به بررسی کلی عملکرد ژنراتور سنکرون می‌پردازیم.

ساختار ژنراتور سنکرون

ژنراتور سنکرون بخشی با نام «روتور» دارد که خود روتور در دو حالت «سیم پیچ» یا «مغناطیس دائم» یا به اختصار”PMG” ساخته شده است. روش کار ژنراتور سنکرون به این شکل است که ابتدا جریان dc را به بخش سیم پیچ روتور منتقل می‌کنند تا منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی شود. پس از چرخش روتور در سرعت نامی، میدان دواری شکل گرفته و این میدان دوار پس از برخورد با سیم پیچ‌های استاتور عمل القا را انجام می دهد. به این معنی که القای ولتاژ از طریق میدان روتور به سیم پیچ استاتور اتفاق می افتد که در نهایت ولتاژ به جریان تبدیل می شود و جریان خروجی از طریق خود استاتور تامین می‌شود.

نیروی محرکه‌ برای چرخش روتور، به‌وسیله‌ی موتورهای دیزلی و یا بنزینی تامین می‌شود که در آخر، چرخش روتور منجر به تولید میدان مغناطیسی می‌شود. نکته مهم در این بخش این است که عامل انتقال ولتاژ به سیم پیچ استاتور میدان دوار است. میدان مغناطیسی دوار ولتاژ سه فاز را القاء می‌کند تا جریان الکتریسیته تولید شود.

در رابطه با نام گذاری سیم پیچ ها در ماشین سنکرون با دو عبارت مواجه‌ایم که به آن ها سیم پیچ های میدان و سیم‌پیچ‌های آرمیچر گفته می‌شود. سیم پیچ میدان به سیم پیچ هایی گفته می‌شود که وظیفه تولید میدان مغناطیسی اصلی را در ماشین برعهده دارد. سیم پیچ آرمیچر نیز به مواردی گفته می شود که القاء ولتاژ اصلی را انجام دهد. محل قرارگیری سیم پیچ میدان در ماشین سنکرون، درون همان سیم پیچ روتور است.

جالب است بدانید که روتور در ژنراتور سنکرون، نقش یک آهن‌ربای الکتریکی بزرگ را ایفا می‌کند که می‌تواند قطب‌های مغناطیسی برجسته و غیربرجسته داشته باشد. برجسته بودن قطب‌ها در روتور از بابت ظاهری است و در این جا منظور از برجستگی، برآمده بودن آن‌ها است. قطب برجسته از بابت سطحر با روتور برابر است. اگر روتور برجستگی نداشته باشد، برای مواردی به کار می‌رود که نیازمند آهن ربای دو یا ۴ قطبی است. این درحالی است که روتورهای دارای برجستگی به عنوان آهن ربای ۴ قطبی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

از آن جایی که میدان مغناطیسی روتور به طور دایم در حال تغییر است، برای کاهش تلفات و افزایش بازدهی، روتورها را از لایه‌های نازک می‌سازند. به مدار میدان در روتور باید یک جریان ثابت اعمال کنیم، چرا که روتور در حال چرخش برای انتقال جریان dc به سیم‌پیچ‌های میدان نیازمند آرایش خاصی است.

برای انجام این کار ۲ روش موجود است:

۱- از یک منبع بیرونی به رتور با رینگ های لغزان و جاروبک .
۲- فراهم نمودن توان DC از یک منبع توان DC ، که مستقیما” روی شفت ژنراتور سنکرون نصب میشود.

رینگ های لغزان بطور کامل شفت ماشین را احاطه می کنند ولی از آن جدا هستند. یک انتهای سیم پیچ DC به هر یک از دو انتهای رینگ لغزان در شفت موتور سنکرون متصل است و یک جاروبک ثابت روی هر رینگ لغزان سر می خورد . جاروبک ها بلوکی از ترکیبات گرافیک مانند هستند که الکتریسیته را به راحتی هدایت می کنند ولی اصطکاک خیلی کمی دارند و لذا روی رینگ ها خوردگی بوجود نمی‌آورد.

گر سمت مثبت منبع ولتاژ DC به یک جاروبک و سر منفی به جاروبک دیگر وصل می شود. آنگاه ولتاژ ثابتی به سیم پیچ ، جدا از مکان و سرعت زاویه ای آن ، میدان درتمام مدت اعمال می شود. رینگ های لغزان و جاروبک ها به هنگام اعمال ولتاژ DC چند مشکل برای سیم پیچ های میدان ماشین سنکرون تولید می کنند آنها نگهداری را در ماشین افزایش می دهند ، زیرا جاروبک بایدمرتبا” به لحاظ سائیدگی چک شود. علاوه بر آن ، افت ولتاژ جاروبک ممکن است تلفات قابل توجه توان را همراه با جریان های میدان به دنبال داشته باشد . علیرغم این مشکلات رینگ های لغزان روی همه ماشین های سنکرون کوچک تر بکار میرود. زیرا راه اقتصادی تر برای اعمال جریان میدان موجود نیست.

در موتور ها و دیزل ژنراتور، از محرک های بی جاروبک استفاده می شود تا جریان میدان DC را به ماشین برسانند یک محرک بی جاروبک ، یک ژنراتور AC کوچکی است که مدار میدان آن روی استاتور و مدار آرمیچر آن روی رتور نصب است خروجی سه فاز ژنراتور محرک یکسو شده و جریان مستقیم توسط یک مدار یکسو ساز سه فاز که روی شفت ژنراتور نصب است حاصل می شود که بطور مستقیم به مدار میدان DC اصلی اعمال میگردد.

با کنترل جریان میدان DC کوچکی از ژنراتور محرک (که روی استاتور نصب می شود) می توان جریان میدان را روی ماشین اصلی و بدون استفاده از رینگ های لغزان و جاروبک ها تنظیم کرد. چون اتصال مکانیکی هرگز بین رتور و استاتور بوجود نمی آید، یک محرک جاروبک نسبت به نوع حلقه های لغزان و جاروبک ها، به نگهداری کمتری نیاز دارد. برای اینکه تحریک ژنراتور بطور کامل مستقل از منابع تحریک بیرونی باشد، یک محرک پیلوت کوچکی اغلب در سیستم لحاظ میگردد.

محرک پیلوت ، یک ژنراتور AC کوچک با مگنت های (آهن ربا ) دائمی نصب شده بر روی شفت رتور و یک سیم پیچ روی استاتور است . این محرک انرژی را برای مدار میدان محرک بوجود می آورد که این به نوبه خود مدار میدان ماشین اصلی را کنترل می نماید . اگر یک محرک پیلوتروی شفت ژنراتور نصب شود آن گاه هیچ توان الکتریکی خارجی برای راندمان ژنراتور لازم نیست .

بسیاری از ژنراتور های سنکرون که دارای محرک های بی جاروبک هستند ، دارای رینگ های لغزان و جاروبک نیز هستند بنابراین یک منبع اضافی جریان میدان DC در موارد اضطراری در اختیار است . استاتور ژنراتور های سنکرون معمولا” در دو لایه ساخته می شوند : خود سیم پیچ توزیع شده و گام های کوچک دارد تا مولفه های هارمونیک ولتاژ ها و جریان های خروجی را کاهش دهد .

چون رتور باسرعتی برابر باسرعت میدان مغناطیسی می چرخد ، توان الکتریکی با فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز تولید می شود و از ژنراتور بسته به تعداد قطب ها باید با سرعت ثابتی بچرخد مثلا” برای تولید توان ۶۰هرتز در یک ماشین دو قطب رتور باید با سرعت ۳۶۰۰ دور در دقیقه بچرخد . برای تولید توان ۵۰هرتز در یک ماشین ۴ قطب ، رتور باید با سرعت ۱۵۰۰ دور دردقیقه دوران کند . سرعت مورد نیاز یک فرکانس مفروض همیشه از معادله زیر قابل محاسبه است :
 

فرکانس
سرعت مکانیکی
تعداد قطب ها

ولتاژ القایی در استاتور به شار در ماشین ، فرکانس یا سرعت چرخش ، و ساختمان ماشین بستگی دارد . ولتاژ تولیدی داخلی مستقیما” متناسب با شار و سرعت است ولی خود شار به جریان جاری در مدار میدان رتور بستگی دارد.

ولتاژ درونی برابر ولتاژ خروجی نیست چندین فاکتور ، عامل اختلاف بین این دو هست :
۱- امواج موجود در میدان مغناطیسی فاصله هوا به علت جریان جاری در استاتور که به آن عکس العمل آرمیچر می گویند.
۲- خود القایی بوبین های آرمیچر
۳- مقاومت بوبین های آرمیچر
۴- تاثیر شکل قطب ها ی برجسته رتور
وقتی یک ژنراتور کار می کند و بار های سیستم را تغذیه می کند آنگاه :
۱- توان مستقیم و رآکتیو تولیدی بوسیله ژنراتور برابر با مقدار توان تقاضا شده بوسیله بار متصل شده به آن است .
۲- نقاط تنظیم گاورنر ژنراتور ، فرکانس کار سیستم قدرت را کنترل می نماید.
۳- جریان میدان ( یانقاط تنظیم رگولاتور میدان ) ولتاژ پایانه سیستم قدرت را کنترل می نماید.
این وضعیتی است که در ژنراتورهای جدا و به فواصل دور از هم وجود دارد.

طرز كار ژنراتور سنکرون

جریان مستقیم “DC” در ژنراتور سنکرون به سیم پیچ روتور وارد می‌شود تا یک میدان مغناطیسی اطراف روتور ایجاد کند. این روتور به وسیله یک نیروی خارجی به چرخش در آمده و بدینگونه یک میدان مغناطیسی در درون ماشین ژنراتور ایجاد می‌شود. میدان مغناطیسی ایجاد شده در سیم پیچ‌های استاتور یک مجموعه ولتاژ سه فاز القاء‌شده ایجاد می‌کند. هرچقدر میزان چرخش روتور بیشتر باشد، فرکانس و میزان برق تولید شده ژنراتور سنکرون هم بیشتر می‌شود. در ژنراتور سنکرون سیم پیچ‌های میدان مغناطیسی در روتور قرار می‌گیرند و روتورِ ژنراتور مانند یک الکترومغناطیس بزرگ عمل می‌کند. روتور قطب‌های مغناطیسی دارد که این قطب‌های مغناطیسی به صورت برجسته و صاف هستند. قطب برجسته از سطح روتور برآمدگی دارد و قطب صاف هم سطح با آن است. روتورهایی که قطب صاف دارند معمولا برای دستگاه‌های دو یا چهارقطبی به کار می‌روند.

اتصال استاتور به شبکه

هنگام وصل استاتور به شبكه سه فاز ، يك ميدان دوار كه سرعت آن متناسب با فركانس شبكه و تعداد قطبهاي استاتور است در آن بوجود مي آيد و سطح روتور را جاروب می كند. قطبهای روتور از طريق قطبهاي غير همنام استاتور جذب و لحظه اي بعد مجدداً اين قطبها به وسيله قطبهاي همنام استاتور دفع خواهند شد. پس ميانگين گشتاور صفر و روتور حركت نمی كند قطب های روتور به دليل سنگينی و اينرسي موجود در آن نمي توانند به سرعت همراه ميدان دوار استاتور بچرخند. پس بايد با يك وسيله كمكی (راه انداز) ابتدا سرعت روتور را به نزديكی سرعت ميدان دوار استاتور رساند تا روتور بتواند همراه ميدان دوار چرخش كند. سؤال: گشتاور راه اندازی اين موتورها چقدر است؟

روشهای راه اندازی موتورهای سنكرون

برای راه اندازی موتورهای سنكرون سه روش اساسی می توان به كار برد.

1- كاهش سرعت ميدان مغناطيسی استاتور:تا حدی كه روتور بتواند طي نيم سيكل چرخش ميدان مغناطيسی شتاب بگيرد و با آن قفل شود . اين كار را مي توان با كاهش فركانس منبع تغذيه انجام داد.

2- استفاده از يك گرداننده اوليه: كه سرعت موتور را تا حد سرعت سنكرون بالا ميبرد و با طي مراحل موازي كردن ماشين مثل ژنراتور سنکرون روي خط آورده شود. پس از اين مراحل خاموش كردن با جدا كردن گرداننده اوليه ماشين سنكرون را تبديل به موتور خواهد كرد.

3- استفاده از سيم پيچ هاي ميرا كننده كه در انتهاي قطبين روتور نصب مي شود. در موتورهاي سنكرون سرعت حركت روتور در هر حال برابر با سرعت ميدان دوار استاتور خواهد بود و افزايش بار فقط عقب ماندگي روتور نسبت به ميدان را موجب مي شود. اختلاف فاز اين دو ميدان Bs وBR همان زاويه گشتاور است كه از0 تا90 تغيير مي كند.

البته اگر افزايش بار بيش حد باشد. موتور از حالت سنكرونيزم خارج خواهد شد كه اصطلاحا آن را ناپايدار مي ناميم ضمنا هنگام كار با سرعت سنكرون با تغييرات جريان تحريك امتداد جريان آرميچر و ضريب قدرت ماشين از حالت پس فازي به اهمي و پيش فازي قابل كنترل خواهد بود كه از اين خاصيت جهت اصلاح ضريب قدرت شبكه استفاده مي شود كه به موتورهاي سنكرون پر تحرك (كاردر حالت پيش فازي) خازنهاي سنكرون نيز گفته مي شود .

(موتورهاي سنكرون در حالت كار پيش فازي كم تحريك هستند) موتورهای جريان متناوب 1- موتورهای سنكرون 2- موتورهای آسنكرون موتورهای آسنكرون به علت نداشتن كلكتور و سادگی ساختمان آن بيشتر از موتور سنكرون متداول است.

 مزايای موتور سنكرون

1- اين موتور دارای ضريب قدرت مناسب و قابل تنظيم است.

2- بازده عالی 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 نمیكند و فقط قدرت اكتيو مناسب می گيرد.

6- از اين موتور ميتوان به عنوان مولد قدرت راكتيو برای بالا بردن ضريب قدرت خط استفاده كرد.

 معايب موتور سنكرون

1-    يك وسيله راه اندازی اوليه كه موتور كمكی و غيره می باشد احتياج دارد.

2- علاوه بر جريان متناوب برای سيم پيچ استاتور ، جريان دائم برای قطبهای 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 نیست.

4- نداشتن تحمل اضافه بار (در صورتيكه خيلی زيادتر از حد مجاز به آن بار دهند ميايستد و دوباره بايستی آنرا راه اندازی كرد)

كاربرد موتور سنكرون

به خاطر راه اندازی مشكل موتور سنكرون ، مورد استفاده آن محدود است. به خاطر سرعت ثابت آن، در موارديكه دور ثابت نياز باشد، استفاده می شود. در وسايل دقيق مانند ساعتهای الكتريكی و گرام و .... كاربرد مهم موتور سنكرون ، برای اصلاح Cosφ است. بار روی آن قرار نداده يعنی موتور بدون بار كار ميكند در اين حالت موتور سنكرون را خازن سنكرون گويند.

استاتور موتورهاي سنكرون از نظر ساختمان دقيقاً مشابه استاتور موتورهاي القايي است سيم پيچهاي سه فاز آن در داخل شيارهاي هسته آهني استاتور تعبيه شده كه وظيفه آنها ايجاد ميدان دوار در هسته استاتور است. روتور اين موتور به صورت يكپارچه يا از ورقهاي مغناطيسي ساخته مي شود و بر روي آن يك سيم پيچي جريان مستقيم به نام سيم پيچ تحريك نصب مي شود.

جريان تغذيه سيم پيچي تحريك روتور، از طريق دو حلقه كه بر روي محور روتور نصب شده به وسيله جاروبكها تأمين مي شود و روتور اين موتورها عملا بصورت يك مغناطيس الكتريكي (چرخ قطب) رفتار مي كند كه تعداد قطبهاي روتور به اندازه قطبهاي سيم پيچي استاتور خواهد بود. طرز كار: هنگام وصل استاتور به شبكه سه فاز ، يك ميدان دوار كه سرعت آن متناسب با فركانس شبكه و تعداد قطبهاي استاتور است در آن بوجود مي آيد و سطح روتور را جاروب مي كند.

موتور AC سه فاز سنکرون اگر خروجی قطب‌های روتور به وسیله کلکتورها از موتور خارج شده و به یک منبع خارجی وصل شود به طوری که روتور نیز به نوبه خود میدانی جداگانه و مداوم را ایجاد کند به موتور موتور سنکرون یا هم‌زمان گفته می‌شود. سرعت چرخش روتور در موتورهای سنکرون هنواره برابر سرعت میدان دوار است و به همین دلیل این موتورها را هم‌زمان می‌نامند. از این موتورها می‌توان به عنوان یک ژنراتور AC نیز استفاده کرد. امروزه موتورهای سنکرون را اغلب به وسیله کنترل کننده‌های ترانزیستوری فرکانس راه‌اندازی می‌کنند.

این موتورها همچنین می‌توانند به صورت یک موتور القایی نیز راه‌اندازی شوند به این صورت که در روتور این موتورها از میله‌های هادیی شبیه روتورهای قفسی استفاده می‌شود و پس از راه اندازی, این قسمت روتور خود به خود از مدار خارج می‌شود به این صورت که پس از رسیدن موتور به دور نامی مقدار ناچیزی جریان در قفس رتور القا می‌شود و بدین ترتیب تقریباً از مدار خارج می‌شود.

یکی از کاربردهای موتورهای سنکرون اصلاح ضریب توان است. در مراکز صنعتی تقریباً تمامی بارها (به جز موتورهای سنکرون پر تحریک) از انرژی الکتریکی به صورت پس فاز استفاده می‌کنند. بارهای پس فاز موجب به وجود آمدن اختلاف فاز در مدار شده و ضریب توان مدار را کاهش می‌دهند که این می‌تواند موجب به وجود آمدن تلفات اضافی در طول خطوط شود. به دلیل خصوصیت خاص موتورهای سنکرون می‌توان از آنها برای اصلاح ضریب توان نیز استفاده کرد, چراکه در صورتی که موتور سنکرون در حالت پر تحریک کار کند تقریباً مانند یک بار خازنی عمل کرده و از انرژی الکتریکی به صورت پیش فاز استفاده می‌کند و به این ترتیب می‌توان از یک موتور سنکرون به جای خازن‌های اصلاح ضریب توان استفاده کرد.

این خصوصیت موتورهای سنکرون باعث شده که با وجود مشکلات مربوط به راه‌اندازی آنها, استفاده از آنها هنوز رایج باشد. برخی از بزرگ‌ترین موتورهای AC در نیروگاه‌های آب تلمبه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند چراکه این موتورها به راحتی می‌توانند نقش ژنراتور را ایفا کنند و به این ترتیب در ساعات کم مصرف انرژی الکتریکی به صورت موتور عمل کرده و آب را به مخزن پر ارتفاعی پمپ کنند و سپس در ساعات پر مصرف با پایین آمدن آب به صورت ژنراتور عمل کرده و از شبکه پشتیبانی کنند. در نیروگاه آب تلمبه‌ای Bath County در ورجینیای آمریکا از شش ژنراتور سنکرون ۳۵۰ مگاواتی استفاده شده‌است که در زمان پمپ, هرکدام می‌توانند توانی برابر ۵۶۳۴۰۰ اسب بخار (۴۲۰۱۲۷ وات) تولید کنند.

اجزای ژنراتور سنکرون

ماشین های سنکرون به دو دسته تقسیم میگردند:

1. ژنراتوری
2. موتوری

ژنراتورهای سنکرون انرژی مکانیکی را از طریق موتور های دیزل دریافت و با به چرخش در آمدن موتور باعث تولید انرژی الکتریکی می شوند.

ساختمان داخلی ژنراتور سنکرون دارای دو بخش اصلی میباشد :

1. استاتور(آرمیچر)
2. روتور

اگر بخواهیم بدانیم که این اجزا چه کاری انجام میدهند کافی است فقط به کلماتشان دقت کنیم.

استاتور از کلمه stationary به معنای ثابت و روتور از کلمه rotating یا چرخان گرفته شده است.

استاتور قسمت ثابت موتور و روتور قسمتی است که درون استاتور در حال چرخش است.

وظیفه استاتور در ژنراتور سنکرون بار را تغذیه می نماید.

سیم پیچی استاتور به نحوی طراحی گردیده است که جریان و ولتاژ بالایی را تحمل نماید.

روتور ژنراتور سنکرون حاوی سیم پیچ تحریک با سیم پیچ میدان میباشد که توسط جریان DC تحریک میگردد.

روتور روی شفت ‌استاتور قرار گرفته است.

ساختمان ژنراتور سنکرون

در ژنراتور سنکرون، یک جریان dc به سیم پیچی روتور اعمال می‌شود، که میدان مغناطیسی روتور را تولید می‌کند. روتور ژنراتور نیز توسط یک محرک اولیه به گردش درمی آید و به این ترتیب یک میدان مغناطیسی دوار درون ماشین ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی دوار در سیم پیچی‌های استاتور ژنراتور یک مجموعه ولتاژ سه فاز القا می‌کند، چون استاتور به صورت سه فاز سیم پیچی شده ولتاژ القا شده در آن نیز سه فاز می‌باشد.
سیم پیچی میدان و سیم پیچی آرمیچر دو اصطلاح متداولی هستند که برای توصیف سیم پیچی‌های ماشین به کار می‌رود. به طور کلی، اصطلاح ” سیم پیچی ” به سیم پیچی‌هایی اطلاق می‌شود که میدان مغناطیسی اصلی ماشین را تولید می‌کند، و اصطلاح ” سیم پیچی آرمیچر ” به سیم پیچی‌هایی اطلاق می‌شود که ولتاژ اصلی در آن القا می‌شود. در ماشین‌های سنکرون، سیم پیچی‌های میدان روی روتور قرار دارند؛ پس عبارت‌های ” سیم پیچی روتور ” و ” سیم پیچی میدان ” را می‌توان به جای هم به کار برد. عبارت‌های ” سیم پیچی استاتور ” و ” سیم پیچی آرمیچر ” نیز وضعیت مشابهی دارند.
روتور ژنراتور سنکرون اساسا یک الکترو مغناطیس بزرگ است.

قطب‌های مغناطیسی روتور می‌توانند ساختمان برجسته یا صاف داشته باشند. قطب برجسته قطب مغناطیسی‌ای است که نسبت به سطح روتور پیش آمدگی دارد. از سوی دیگر، قطب صاف قطب مغناطیسی‌ای است که با سطح روتور هم سطح باشد. در شکل زیر یک قطب صاف و یک قطب برجسته نشان داده شده است. روتو‌های قطب – صاف معمولا برای ماشین‌های دو یا چهار قطبی یا بیشتر به کار می‌روند. چون روتور در معرض میدان‌های مغناطیسی متغییر قرار دارد، آن را از لایه‌های نازک می‌سازند تا تلفات جریان گردابی کاهش یابد.
یک جریان dc باید به مدار روتور اعمال شود تا میدان مغناطیسی رتور شکل بگیرد. چون روتور در حال دوران است، برای دادن توان dc به سیم پیچی‌های میدان آن آرایش خاصی لازم است. برای فراهم کردن این توان dc دو روش متداول وجود دارد:

فراهم کردن توان dc خارجی با استفاده از حلقه‌ای لغزان و جاروبک ها.
فراهم کردن توان dc از یک منبع تغذیه dc خاص که مستقیما بر روی محور ژنراتور سنکرون نصب شده است.

حلقه‌های لغزان حلفه‌های فلزی هستند که محور ماشین را کاملا احاطه کرده اند، اما نسبت به آن عایق شده اند. هر کدام از سر‌های سیم پیچی روتور به یکی از دو حلقه لغزان روی محور ماشین سنکرون متصل می‌شود، و بر روی هر حلقه‌ی لغزان یک جاروبک سوار است. اگر سر مثبت یک منبع ولتاژ dc به یک جاروبک و سر منفی آن به جاروبک دیگر متصل شود، آن ولتاژ dc در همه‌ی زمان‌ها به سیم پیچی میدان اعمال می‌شود و مقدار آن به موقعیت زاویه‌ای و سرعت روتور ربطی ندارد.

هنگامی که برای تامین توان dc سیم پیچی میدان ماشین سنکرون حلقه‌های لغزان و جاروبک‌ها به کار می‌روند، چند مشکل ایجاد می‌شود. مراقبت و نگهداری ماشین باید بیش از پیش صورت گیرد ,، زیرا جاروبک‌ها را باید از نظر فرسودگی به طور منظم کنترل کرد. به علاوه در ماشین‌هایی که جریان میدان بزرگتری دارند، افت ولتاژ جاروبک‌ها می‌تواند یک عامل مهم افت توان باشد. با وجود این مسایل، حلقه‌های لغزان و جاروبک‌ها در تمام ماشین‌های سنکرون کوچک به کار می‌روند ,، چون هیچ روش ارزان قیمت دیگری برای تامین جریان dc میدان وجود ندارد.

در ژنراتور و موتور‌های بزرگتر، برای تامین جریان dc میدان ماشین، تحریک‌های بدون جاروبک به کار می‌روند. تحریک بدون جاروبک یک ژنراتور ac کوچک است که مدار میدان آن در استاتور و مدار آرمیچر آن بر محور موتور سوار شده است. خروجی سه – فاز ژنراتور تحریک توسط یک مدار یک سوکننده‌ی سه فاز، که آن نیز روی محور ژنراتور سوار شده است، یکسو شده، به مدار میدان اصلی داده می‌شود (که روی رتور قرار دارد). با کنترل جریان کوچک dc میدان ژنراتور تحریک (که در استاتور قرار دارد) می‌توان جریان میدان اصلی ماشین را بدون استفاده از حلقه‌های لغزان و جاروبک‌ها تنظیم کرد.
شکل زیر روتور یک ماشین سنکرون را نشان می‌دهد که تحریک بدون جاروبک آن روی محور ماشین سوار شده است. چون بین روتور و استاتور هیچ اتصال مکانیکی وجود ندارد، تحریک بدون جاروبک در مقایسه با حلقه‌های اصطکاکی و جاروبک‌ها نگهداری بسیار کمتری لازم دارد.

برای تحریک ژنراتور کاملا مستقل از منبع تغذیه خارجی باشد. معمولا یک تحریک راهنما به سیستم اضافه می‌کنند. تحریک راهنما یک ژنراتور ac کوچک با مغناطیس دائم است. مغناطیس دائم روی محور روتور و سیم پیچی سه فاز در استاتور قرار دارد. این ژنراتور توان مدار میدان ماشین اصلی را کنترل می‌کند. اگر یک تحریک راهنما روی محور ژنراتور وجود داشته باشد، برای به کار انداختن ژنراتور منبع الکتریکی خارجی لازم نیست.

در بسیاری از ژنراتور‌های سنکرون دارای تحریک بدون جاروبک، حلقه‌های لغزان و جاروبک‌ها نیز تعبیه شده اند، تا در مواقع اضطراری یک منبع جریان dc کمکی برای میدان در دسترس باشد.

استاتور ژنراتور سنکرون معمولا از پیچک‌های پیش ساخته تشکیل می‌شود که به صورت دو طبقه دراستاتور قرار می‌گیرند. خود سیم پیچی توزیع شده است و گام کوتاه دارد تا دامنه هارمونیک‌های ولتاژ‌ها و جریان‌های خروجی کم باشند.

سرعت چرخش ژنراتور سنکرون

ژنراتور‌های سنکرون طبق تعریف سنکرون یا همزمان اند، به این معنی که فرکانس الکتریکی تولید شده با سرعت چرخش مکانیکی ژنراتور همزمان است. روتور ژنراتور سنکرون یک الکترومغناطیس است که به آن جریان dc اعمال می‌شود. میدان مغناطیسی روتور همراه با چرخش روتور می‌چرخد. پس بین سرعت چرخش میدان مغناطیسی ماشین و فرکانس الکتریکی استاتور رابطه‌ی زیر برقرار است:
۱۲۰/fe = NM P.
fe: فرکانس الکتریکی، برحسب HZ

Nm: سرعت مکانیکی میدان مغناطیسی بر حسب r/ min (سرعت روتور ماشین سنکرون)

P.: تعداد قطب ها.
چون روتور با همان سرعت میدان مغناطیسی می‌چرخد، این معادله سرعت چرخش روتور را به فرکانس الکتریکی حاصل مربوط می‌کند. توان الکتریکی در فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز تولید می‌شود، پس ژنراتور باید با سرعت ثابتی، که به تعداد قطب‌های ماشین بستگی دارد بچرخد. به عنوان مثال، برای تولید توان HZ ۶۰ در یک ماشین دو – قطبی، روتور باید با سرعت r/min ۳۶۰۰ بچرخد. برای تولید HZ ۵۰ در یک ماشین چهار قطبی، روتور باید با سرعت r/min ۱۵۰۰ بچرخد. سرعت چرخش لازم برای یک فرکانس معین را همیشه می‌توان با استفاده از معادله بالا حساب کرد.

ولتاژ داخلی تولید شده در ژنراتور سنکرون

اندازه ولتاژ القا شده در یک فاز معین استاتور از رابطه‌ی زیر بدست می‌آید:
EA = k.NC. Ø. f. این ولتاژ به شار ماشین Ø. , فرکانس یا سرعت چرخش، و ساختمان ماشین بستگی دارد. برای حل مسایل مربوط به ماشین‌های سنکرون گاهی این معادله را به شکل ساده تری می‌نویسند. در این معادله کمیتی که در هنگام کار ماشین تغییر می‌کنند واضح‌تر دیده می‌شوند. این شکل ساده به صورت زیر است:
 

EA=K Ø. W

سیر تکاملی ژنراتورهای سنکرون

قسمت های چرخشی و ثابت یک ماشین الکتریکی را می توان به ترتیب روتور و استاتور نامید. روتور یا استاتور ماشین های الکتریکی به عنوان یک قطعه تولید کننده انرژی عمل می کند و به آن آرماتور گفته می شود. از الکترو‌مغناطیس ها یا آهنرباهای دائمی که بر روی استاتور یا روتور نصب شده اند برای تهیه میدان مغناطیسی یک دستگاه برقی استفاده می شود.

ژنراتوری که در آن از آهن‌ربای دائمی به جای سیم پیچ استفاده می شود تا زمینه تحریک را فراهم کند، به عنوان مولد همزمان آهنربا آهنربای دائمی یا به سادگی به عنوان مولد سنکرون شناخته می شود. ژنراتور سنکرون به ژنراتوری گفته میشود که با سرعت ثابت میچرخد تا ولتاژ و جریان با فرکانس ثابت را تولید بنماید.

در کشور ما این فرکانس 50 هرتز میباشد این بدین معنی است که روتور با سرعت 1500 دور در دقیقه میچرخد . چنانچه این سرعت کم یا زیاد بشود فرکانس تغییر خواهد کرد و این تغییر فرکانس به شبکه توزیع آسیب خواهد رساند. به همین دلیل تجهیزاتی در سیستم توزیع استفاده میگردد تا هیچ وقت فرکانس تغییر نکند. به عبارت دیگر مولد با سیستم توزیع سنکرون میباشد. 

تاریخچه ژنراتور سنکرون

در سال ۱۸۹۱ برای اولین بار ترکیب ژنراتور و خط بلند انتقال به منظور تامین بارهای دوردست با موفقیت تست شد. انرژی الکتریکی تولیدی این ژنراتور توسط یک خط انتقال سه فاز از لافن به نمایشگاه بین‌المللی فرانکفورت در فاصله ۱۷۵ کیلومتری منتقل می‌شد. ولتاژ فاز به فاز ۹۵ ولت، جریان فاز ۱۴۰۰ آمپر و فرکانس نامی ۴۰ هرتز بود. رتور این ژنراتور که برای سرعت ۱۵۰ دور بر دقیقه طراحی شده بود، ۳۲ قطب داشت. قطر آن ۱۷۵۲ میلیمتر و طول موثر آن ۳۸۰ میلیمتر بود.

جریان تحریک توسط یک ماشین جریان مستقیم تامین می‌شد. استاتور آن ۹۶ شیار داشت که در هر شیار یک میله مسی به قطر ۲۹ میلیمتر قرار می‌گرفت. از آنجا که اثر پوستی تا آن زمان شناخته نشده بود، سیم‌پیچی استاتور متشکل از یک میله برای هر قطب / فاز بود. بازده این ژنراتور ۵/۹۶% بود که در مقایسه با تکنولوژی آن زمان بسیار عالی می‌نمود. طراحی و ساخت این ژنراتور را چارلز براون انجام داد.

در آغاز، اکثر ژنراتورهای سنکرون برای اتصال به توربینهای آبی طراحی می‌شدند، اما بعد از ساخت توربینهای بخار قدرتمند، نیاز به توربوژنراتورهای سازگار با سرعت بالا احساس شد. در پاسخ به این نیاز اولین توربورتور در یکی از زمینه‌های مهم در بحث ژنراتورهای سنکرن، سیستم عایقی است. مواد عایقی اولیه مورد استفاده مواد طبیعی مانند فیبرها، سلولز، ابریشم، کتان، پشم و دیگر الیاف طبیعی بودند.

همچنین رزینهای طبیعی بدست آمده از گیاهان و ترکیبات نفت خام برای ساخت مواد عایقی مورد استفاده قرارمی‌گرفتند. در سال ۱۹۰۸ تحقیقات روی عایقهای مصنوعی توسط دکتر بایکلند آغاز شد. در طول جنگ جهانی اولی رزین‌های آسفالتی که بیتومن نامیده می‌شدند، برای اولین بار همراه با قطعات میکا جهت عایق شیار در سیم‌پیچهای استاتور توربوژنراتورها مورد استفاده قرار گرفتند. این قطعات در هر دو طرف، با کاغذ سلولز مرغوب احاطه می‌شدند.

در این روش سیم‌پیچهای استاتور ابتدا با نوارهای سلولز و سپس با دو لایه نوار کتان پوشیده می‌شدند. سیم‌پیچها در محفظه‌ای حرارت می‌دیدند و سپس تحت خلا قرار می‌گرفتند. بعد از چند ساعت عایق خشک و متخلخل حاصل می‌شد. سپس تحت خلا، حجم زیادی از قیر داغ روی سیم‌پیچ‌ها ریخته می‌شد. در ادامه محفظه با گاز نیتروژن خشک با فشار ۵۵۰ کیلو پاسکال پر و پس از چند ساعت گاز نیتروژن تخلیه و سیم‌پیچها در دمای محیط خنک و سفت می‌شدند. این فرآیند وی پی‌آی نامیده می‌شد. در اواخر دهه ۱۹۴۰ کمپانی جنرال الکتریک به منظور بهبود سیستم عایق سیم‌پیچی استاتور ترکیبات اپوکسی را برگزید.

در دهه‌های ۱۹۴۰ تا ۱۹۶۰ همراه با افزایش ظرفیت ژنراتورها و در نتیجه افزایش استرسهای حرارتی، تعداد خطاهای عایقی به طرز چشمگیری افزایش یافت. پس از بررسی مشخص شد علت اکثر این خطاها بروز پدیده جدا شدن نوار یا ترک خوردن آن است. این پدیده به علت انبساط و انقباض ناهماهنگ هادی مسی و هسته آهنی به وجود می‌آمد. برای حل این مشکل بعد از جنگ جهانی دوم محققان شرکت وستینگهاوس کار آزمایشگاهی را بر روی پلی‌استرهای جدید آغاز کرده و سیستمی با نام تجاری ترمالاستیک عرضه کردند. نسل بعدی عایقها که در نیمه اول دهه ۱۹۵۰ مورد استفاده قرار گرفتند، کاغذهای فایبرگلاس بودند.

در ادامه در سال ۱۹۵۵ یک نوع عایق مقاوم در برابر تخلیه جزیی از ترکیب ۵۰ درصد رشته‌های فایبرگلاس و ۵۰ درصد رشته‌های PET بدست آمد که روی هادی پوشانده می‌شد و سپس با حرارت دادن در کوره‌های مخصوص، PET ذوب شده و روی فایبرگلاس را می‌پوشاند. این عایق بسته به نیاز به صورت یک یا چند لایه مورد استفاده قرار می‌گرفت. عایق مذکور با نام عمومی پلی‌گلاس و نام تجاری داگلاس وارد بازار شد.

مهمترین استرس‌های وارد بر عایق استرسهای حرارتی است. بنابراین سیستم‌های عایقی همواره در ارتباط تنگاتنگ با سیستم‌های خنک‌سازی بوده‌اند. خنک‌سازی در ژنراتورهای اولیه توسط هوا انجام می‌گرفت. بهترین نتیجه بدست آمده با این روش خنک‌سازی یک ژنراتور MVA200 با سرعت rpm1800 بود که در سال ۱۹۳۲ در منطقه بروکلین نیویورک نصب شد. اما با افزایش ظرفیت ژنراتورها نیاز به سیستم خنک‌سازی موثرتری احساس شد. ایده خنک‌سازی با هیدروژن اولین بار در سال ۱۹۱۵ توسط ماکس شولر مطرح شد. تلاش او برای ساخت چنین سیستمی از ۱۹۲۸ آغاز و در سال ۱۹۳۶ با ساخت اولین نمونه با سرعت rpm3600 به نتیجه رسید.

در سال ۱۹۳۷ جنرال الکتریک اولین توربوژنراتور تجاری خنک شونده با هیدروژن را روانه بازار کرد. این تکنولوژی در اروپا بعد از سال ۱۹۴۵ رایج شد. در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ روشهای مختلف خنک‌سازی مستقیم مانند خنک‌سازی سیم‌پیچ استاتور با گاز، روغن و آب پا به عرصه ظهور گذاشتند تا آنجا که در اواسط دهه ۱۹۶۰ اغلب ژنراتورهای بزرگ با آب خنک می‌شدند. ظهور تکنولوژی خنک‌سازی مستقیم موجب افزایش ظرفیت ژنراتورها به میزان MVA1500 شد. یکی از تحولات برجسته‌ای که در دهه ۱۹۶۰ به وقوع پیوست تولید اولین ماده ابررسانای تجاری یعنی نیوبیوم- تیتانیوم بود که در دهه‌های بعدی بسیار مورد توجه قرار گرفت.

تحولات دهه ۱۹۷۰

شایان ذکر است بررسی کل مقالات در دهه‌های مختلف نشان می‌دهد که زمینه‌های اصلی مورد توجه طرحهای بدون جاروبک، سیستمهای خنک‌سازی، سیستمهای تحریک، روشهای عددی، سیستم عایقی، ملاحظات مکانیکی، ژنراتور آهنربای دائم، پاورفرمر و ژنراتورهای ابررسانا بوده‌اند. تمرکز اکثر تحقیقات بر روی کاربرد مواد ابررسانا در ژنراتورها بوده است. استفاده از روشهای کامپیوتری برای تحلیل و طراحی ماشینهای الکتریکی آغاز شد. 1. حلالها از سیستمهای عایق کاری حذف شدند و تکنولوژی رزین ریچ بدون حلال ارایه شد.

تحولات دهه ۱۹۸۰

با بررسی مقالات IEEE این دهه (۴۱ مقاله) در موضعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنکرون به نتایج زیر می‌رسیم:

1.  روشهای قبلی عایق کاری به منظور کاهش مقاومت حرارتی عایق بهبود یافت.
2.  مطالعات وسیعی روی ژنراتورهای سنکرون بدون جاروبک بدون تحریک صورت گرفت.
3.  فعالیت روی پروژه‌های ژنراتورهای ابررسانای آغاز شده در دهه قبل ادامه یافت.
4.  سیستمهای خنک‌سازی جدیدی برای ژنراتورهای ابررسانا ارایه شد.
5.  روش اجزای محدود در طراحی و تحلیل ژنراتورهای سنکرون خصوصاً ژنراتورهای آهنربای دائم به شکل گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفت.

هدف از انجام این تحقیق بررسی سیر تحقیقات انجام شده با موضوع طراحی ژنراتور سنکرون است. به این منظور، بررسی مقالات منتشر شده در IEEE که با این موضوع مرتبط بودند، در دستور کار قرار گرفت. به عنوان اولین قدم کلیه مقالات مرتبط در دهه‌های مختلف جستجو و بر مبنای آنها یک تقسیم‌بندی موضوعی انجام شد. سپس سعی شد بدون پرداختن به جزییات، سیر تحولات استخراج شود. رویکرد کلی این بوده که تحولات دارای کاربرد صنعتی بررسی شوند. با توجه به گستردگی موضوع و حجم مطالب این گزارش در دو بخش ارایه شده است.

در بخش اول پیشرفتهای ژنراتورهای سنکرون از آغاز تا انتهای دهه ۱۹۸۰ بررسی شد. در این بخش تحولات این صنعت از ابتدای دهه ۱۹۹۰ تاکنون مورد توجه قرار گرفته است. در پایان هر دهه یک جمعبندی از کل فعالیتهای صورت گرفته ارایه و سعی شده است ارتباط منطقی بین پیشرفتهای هر دهه با دهه‌های قبل و بعد بیان شود. در پایان گزارش با توجه به تحقیقات انجام شده و در حال انجام، تلاش شده نمایی از پیشرفتهای عمده مورد انتظار در سالهای آینده ترسیم شود.

تحولات دهه ۱۹۹۰

با بررسی مقالات IEEE این دهه (۱۵۷ مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنکرون به نتایج زیر می‌رسیم:

1. تمرکز موضوعی مقالات ۲-فعالیت روی ژنراتورهای ابررسانای دمابالا آغاز شد.
2. کاربرد سیستمهای تحریک استاتیک و دیجیتال گسترش یافت.
3. روشهای کاهش لرزش حین عملکرد ژنراتور مورد توجه قرار گرفت.
4. در اوایل دهه رویکرد طراحان بهبود عملکرد سیستمهای خنک‌سازی هیدروژنی بود،
5. تکنولوژی پاورفرمر ابداع شد.
6. رویکرد طراحان از افزایش ظرفیت ژنراتورها به سمت ارایه طرحهای برنده- برنده یعنی کیفیت و هزینه مورد قبول برای مشتری و تولید‌کننده تغییر کرد.

تحولات ۲۰۰۰ به بعد

با بررسی مقالات IEEE این سالها (۱۴۹ مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنکرون به نتایج زیر می‌رسیم:

1. تمرکز موضوعی مقالات
2.  تلاشهای زیادی برای بهبود هدایت حرارتی عایق سیم‌پیچی استاتور خنک شونده با هوا با هدف رسیدن به ظرفیتهای بالاتر صورت گرفت.
3.  پاورفرمرها در نیروگاههای مختلف نصب شدند.
4.  فعالیت روی پروژه‌های ژنراتورهای ابررسانای دمابالا آغاز شده در دهه قبل ادامه یافت.
5. کاربرد سیستمهای تحریک دیجیتال به خصوص سیستمهای با چند ریزپردازنده گسترش یافت.
6.  استفاده از روشهای عددی در طراحی و آنالیز ژنراتورهای سنکرون به ویژه سیستمهای خنک‌سازی بسیار گسترش یافت.

نتیجه‌گیری

ژنراتورهای سنکرون همواره حجم عمده‌ای از تحقیقات را در دهه‌های مختلف به خود اختصاص داده‌اند، تا جایی که بعد از گذشت بیش از ۱۰۰ سال از ارایه اولین نوع ژنراتور سنکرون همچنان شاهد ظهور تکنولوژیهای جدید دراین عرصه هستیم. تکنولوژیهای کلیدی کماکان مسائل عایق کاری و خنک‌سازی هستند.

تکنولوژی پیشرفته تولید ژنراتور و ریسک بالقوه موجود باعث شده است تعداد سازندگان مستقل ژنراتور کاهش یابد متاسفانه، علی‌رغم اینکه بالا بردن نقطه زانویی اشباع مواد مغناطیسی می‌تواند تاثیر به سزایی در پیشرفت ژنراتورها داشته باشد، تاکنون دستاورد مهمی در این زمینه حاصل نشده است. البته تلاشهایی در گذشته برای کاهش تلفات الکتریکی لایه‌های هسته صورت گرفته است، اما پیشرفتهای حاصله منوط به کاهش ضخامت لایه‌ها یا افزایش غیرقابل قبول قیمت آنهاست. متاسفانه پیشرفت مهمی نیز در آینده پیش‌بینی نمی‌شود.

نیاز امروزه بازار ژنراتورهایی است که به نحوی پکیج شده باشند که به راحتی در سایت قابل نصب باشند. پکیج‌هایی که از یکپارچگی بالایی برخوردارند به طوری که نویز حاصل از عملکرد ژنراتور را در خود نگاه می‌دارند، در برابر شرایط جوی مقاومند، ترانسفورماتور جریان و ترانسفورماتور ولتاژ دارند، نقطه نوترال در آنهاتعبیه شده و حفاظت اضافه ولتاژ دارند. همچنین سیستم تحریک نیز در این پکیجها تعبیه شده است و تقریباً بی‌نیاز از نگهداری هستند.

پیش‌بینی می‌شود روند جایگزینی سیستمهای خنک‌سازی هیدروژنی به وسیله سیستمهای خنک سازی با هوا ادامه یابد و این در حالی است که بهبود بازده سیستمهای خنک‌سازی هیدروژنی همچنان مورد توجه است. با توجه به حجم گسترده تحقیقات در حال انجام روی ژنراتورهای ابررسانای دمابالا، تولید گسترده اینگونه ژنراتورها در آینده نزدیک قابل پیش‌بینی است. پیشرفتهای مورد نیاز در این زمینه به شرح زیر است:

• تولید هادیهای رشته‌ای و استفاده از آنها به جای نوارهای دمابالای امروزی جهت افزایش چگالی جریان

• افزایش قابلیت خم کردن سیمهای دمابالا به منظور ایجاد شکل سه‌بعدی مناسب سیم‌پیچی رتور درنواحی انتهایی سیم‌پیچ

• استفاده از سیم‌پیچی لایه‌‌ای به جای سیم‌پیچی‌های پنکیک به منظور حداقل سازی اتصالات بین کویلها از موضوعات قابل توجه دیگری که پیش‌بینی می‌شود صنعت ژنراتور را در سالهای آینده تحت تاثیر قراردهد، تولید انبوه پاورفرمر و رسیدن به سطوح بالاتر ولتاژ است به طوریکه در آینده نزدیک پاور فرمرهایی با ولتاژ KV170 برای نیروگاه‌های توربو ژنراتوری و KV200 برای نیروگاههای هیدروژنراتوری ساخته خواهند شد و امید است که سطح ولتاژ خروجی آنها به KV400 هم برسد. انتظار می‌رود پیشرفت سیستمهای عایقی ادامه یابد. ممکن است از تکنولوژی‌های جدید عایقی مانند سیستمهای عایق پلیمری پیشرفته استفاده شود و این سیستم‌ها بتوانند با نوارهای میکا-گلاس امروزی رقابت کنند. این پیشرفت‌ها می‌تواند به بهبود کابلهای پاور فرمر نیز بینجامد.

خرید ژنراتور سنکرون از آبادیزل

امیدواریم مقاله منظور از ژنراتور سنکرون چیست برای شما عزیزان مفید واقع شده باشد.

برای گرفتن مشاوره رایگان با شماره های درج شده در سایت تماس حاصل فرمایید تا فرآیند خرید شما تکمیل شود.