تبدیل انرژی در ژنراتور
ژنراتور یک دستگاه است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. تبدیل انرژی در ژنراتور عمدتا برای تولید برق استفاده می شود. این دستگاه با استفاده از اصل الکترومغناطیسی فراهم شده توسط یک میدان مغناطیسی، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. ژنراتورها در اندازه ها و نوع عملکردشان متفاوت هستند. به طور کلی، یک ژنراتور شامل سه قسمت اصلی است:
اجزای اصلی ژنراتور
- قسمت مکانیکی: این قسمت شامل موتوری است که انرژی مکانیکی را از منبع خارجی مانند موتور دیزل، موتور بنزین، توربین بادی و … تأمین می‌کند. موتور انرژی مکانیکی را به بازوهای مکانیکی متصل می نماید که در نتیجه آنها شروع به چرخش می‌کنند.
- قسمت الکترومغناطیسی: این قسمت شامل یک میدان مغناطیسی است که توسط یک مغناطیس دائمی یا میدان مغناطیسی تولید شده توسط نیروی الکتریکی عبور کننده از مارشال ورودی به دستگاه، تأمین می شود. این میدان مغناطیسی در اطراف بازوهای مکانیکی ایجاد می گردد.
- قسمت الکتریکی: این قسمت شامل پیچ های الکتریکی است که در داخل بازوهای مکانیکی قرار دارند. با چرخش بازوهای مکانیکی درون میدان مغناطیسی، اندازه و جهت جریان الکتریکی در پیچ های الکتریکی تغییر می‌کند و این باعث تولید جریان الکتریکی متناوب می شود که به عنوان خروجی اصلی ژنراتور استفاده می گردد.
بررسی تبدیل انرژی در ژنراتور
تبدیل انرژی در ژنراتور بر پایه اصل الکترومغناطیسی استوار است. آنها انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. ژنراتورها برای تولید میدان مغناطیسی از منابع مختلفی استفاده می نمایند. در ژنراتورهای کوچک و قدیمی‌تر، از مغناطیس دائمی استفاده می شود. در ژنراتورهای بزرگتر و صنعتی، میدان مغناطیسی با استفاده از یک میدان مغناطیسی مولد تولید می گردد. این میدان مغناطیسی با گذراندن جریان الکتریکی از پیچ های مولد ایجاد می شود.
برای تأمین انرژی مکانیکی برای ژنراتور، یک منبع انرژی مانند موتور دیزل، موتور بنزین، توربین بادی یا سایر موتورها استفاده می گردد. این منبع انرژی باعث چرخش بازوهای مکانیکی ژنراتور می شود. ژنراتورها با چرخش بازوهای مکانیکی درون میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی را تولید می‌کنند. بازوهای مکانیکی شامل پیچ های الکتریکی هستند که در داخل آنها جریان الکتریکی ایجاد می شود. جریان الکتریکی تولید شده به صورت جریان الکتریکی متناوب است که به عنوان برق خروجی ژنراتور قابل استفاده می باشد.
خروجی ژنراتور نیازمند تنظیم و کنترل است. برای این منظور از تجهیزاتی مانند رگولاتورها و ترانسفورماتورها استفاده می شود تا ولتاژ و جریان الکتریکی خروجی را تنظیم و با نیازهای مصرف‌کننده هماهنگ کند. برق تولید شده توسط ژنراتور، برقAC متناوب است که می تواند به عنوان منبع تأمین برق برای مصارف مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
تجزیه و تحلیل اجزا و قسمت های ژنراتور
ژنراتورها از قطعات و اجزای متنوعی تشکیل شده اند که هر یک وظایف خاصی را در عملکرد کلی دستگاه دارند. در زیر به برخی از اجزا و قسمت های اصلی ژنراتور اشاره می‌کنیم:
1.قسمت مکانیکی ژنراتورها:
- بازوها: بازوها قسمتی از ژنراتور هستند که به وسیله انرژی مکانیکی حرکت می کنند.
- محور: محور ژنراتور، قسمتی است که بازوها را به منبع انرژی مکانیکی متصل می‌کند.
- بلبرینگ ها: بلبرینگ ها برای حرکت صاف و بی اصطکاک محور استفاده می شوند.
2. قسمت الکتریکی:
- پیچ های الکتریکی: پیچ های الکتریکی در داخل بازوها قرار دارند و با چرخش بازوها درون میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی تولید می‌کنند. این پیچ ها معمولا از مواد رسانا مانند مس ساخته می شوند.
- استاتور: استاتور قسمتی است که پیچ های الکتریکی در آن قرار دارند. این قسمت معمولا از یک جسم فلزی استوار ساخته می شود و وظیفه ایجاد میدان مغناطیسی ثابت را بر عهده دارد.
3. سیستم کنترل و تنظیم:
- رگولاتور: رگولاتور، قسمتی است که ولتاژ خروجی را تنظیم و کنترل می نماید. این قسمت از جریان الکتریکی تولید شده توسط ژنراتور استفاده می‌کند و ولتاژ و جریان خروجی را به مقادیر مورد نیاز تنظیم می نماید.
- کنترلر: کنترلر ژنراتور، قسمتی است که عملکرد کلی ژنراتور را کنترل می‌کند. این قسمت می تواند شامل یک سری سنسورها، الگوریتم ها و مدارهای الکترونیکی باشد که با توجه به شرایط خارجی و نیازهای بار، ورودی و خروجی ژنراتور را تنظیم می‌کند.
4. سایر قسمت ها و تجهیزات:
- سیستم خنک‌کننده: ژنراتورها نیاز به سیستم خنک‌کننده دارند تا حرارت تولید شده در طول عملکرد را تخلیه کنند و دمای مطلوب را حفظ نمایند.
- سیستم حفاظت: سیستم حفاظت در ژنراتورها برای شناسایی و جلوگیری از وقوع خطراتی مانند جریان، فشار و دمای بالا و سایر شرایط نامطلوب استفاده می شود.