طرز کار ژنراتور
ژنراتور بطور کلی به دستگاهی اطلاق می شود که انرژی مکانیکی را به صورت مستقیم یا غیرمستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. در مورد انواع مختلف ژنراتورها می توان به ژنراتورهای الکتریکی، ژنراتورهای بخار، ژنراتورهای بادی و ژنراتورهای خورشیدی اشاره کرد. در ادامه به توضیح طرز کار ژنراتور می پردازیم.
آنچه خواهید خواند
ژنراتورهای الکتریکی
طرز کار ژنراتور الکتریکی بر پایه اصل الکترومغناطیسی است. ژنراتورهای الکتریکی، از اصول الکترومغناطیسی استفاده می‌کنند تا انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل نمایند. این نوع ژنراتورها شامل ژنراتورهای القایی و ژنراتورهای مغناطیسی هستند. در هر دو نوع، تغییر میدان مغناطیسی باعث تولید جریان الکتریکی در موجب می شود.
ژنراتورهای بخار
طرز کار ژنراتور بخار بر اساس تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی است. آب در این ژنراتورها به بخار تبدیل شده و بخار تولید شده به توربین متصل می شود. توربین با دستگاهی که به آن متصل است، که معمولا یک ژنراتور الکتریکی می باشد، مرتبط می شود. توربین با تأثیر بخار بر روی آن، به حرکت در می آید و انرژی مکانیکی را به ژنراتور الکتریکی منتقل می نماید. این ژنراتور الکتریکی سپس انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی (جریان الکتریکی) تبدیل می نماید.
ژنراتورهای بادی
ژنراتورهای بادی از انرژی باد برای تولید برق استفاده می‌کنند. آنها شامل توربین های بادی هستند که توسط جریان باد به حرکت در می آیند. توربین ها انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. توربین های بادی شامل پره های بزرگی هستند که به دور محور خود می چرخند. وقتی باد پره ها را به حرکت در می آورد، محور توربین نیز در حال چرخش است. این حرکت ژنراتور الکتریکی را فعال می‌کند و انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می نماید.
ژنراتورهای خورشیدی
ژنراتورهای خورشیدی از انرژی نور خورشید برای تولید برق استفاده می‌کنند. آنها شامل سلول های خورشیدی هستند که نور خورشید را به ولتاژ الکتریکی تبدیل می نمایند. سلول های خورشیدی معمولا از سیلیکون تشکیل شده اند و وقتی نور خورشید روی آنها می تابد، الکترون ها درون سلول ها به حرکت در می آیند و جریان الکتریکی تولید می شود. این جریان الکتریکی سپس توسط ژنراتور الکتریکی جمع آوری و به انرژی برق تبدیل می‌شود.
در کل، ژنراتورها از منابع انرژی مختلف مانند حرارت، باد، نور خورشید و قطعات مغناطیسی استفاده می‌کنند تا انرژی را به انرژی الکتریکی تبدیل نمایند. این انرژی الکتریکی سپس می تواند برای تأمین نیازهای الکتریکی مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
اجزای اصلی ژنراتور
اجزای اصلی یک ژنراتور الکتریکی عبارتند از:
- روتور: روتور بخشی از ژنراتور است که به حرکت در می آید و میدان مغناطیسی را تولید می‌کند. روتور معمولا شامل یک مغناطیس دائم یا یک مغناطیس الکتریکی است که توسط جریان الکتریکی تغذیه می شود. در برخی از ژنراتورها، روتور می تواند یک سیم پیچ باشد که توسط جریان مستقیم تغذیه می گردد.
- استاتور: استاتور بخشی از ژنراتور است که جریان الکتریکی تولید شده را دریافت می‌کند و به بار متصل می‌نماید. استاتور معمولا شامل سیم پیچ هایی است که با تغییر میدان مغناطیسی روتور، جریان الکتریکی تولید می‌کنند.
- کموتاتور: در صورتی که ژنراتور DC باشد، به جای استاتور، یک کموتاتور وجود دارد. کموتاتور یک سیستم از حلقه های فلزی است که بر روی آن سیم هایی پیچیده شده اند. آنها باعث انتقال جریان الکتریکی از روتور به بار می شوند. ک کموتاتور همچنین به عنوان یک دستگاه تغییر جهت استفاده می شود تا جریان الکتریکی تولید شده توسط روتور به جریان الکتریکی مستقیم تبدیل گردد.
- بدنه: بدنه ژنراتور عموما شامل یک قاب است که تمام اجزای داخلی ژنراتور را به هم متصل می‌کند و از نظر مکانیکی آنها را حفظ می نماید. بدنه معمولا از فلزهای مقاوم و ساختاری محکم ساخته می شود تا اجزای داخلی را در مقابل ضربه ها و آسیب های محتمل محافظت کند.
- سیستم خنک‌کنندگی: در ژنراتورهای بزرگ که قدرت بالا دارند، سیستم خنک‌کنندگی نیز وجود دارد. این سیستم معمولا شامل رادیاتورها، پمپ های آب و سیستم های خنک کننده دیگر است که حرارت تولید شده در ژنراتور را از بین می برند.
- سیستم کنترل و تنظیم: ژنراتورها معمولا دارای سیستم کنترل و تنظیم هستند که وظیفه کنترل جریان الکتریکی تولید شده، تنظیم ولتاژ خروجی و مدیریت عملکرد کلی ژنراتور را بر عهده دارد.