ژنراتور الکتریکی

**Mehdi.Aref** · 10 شهریور، ۱۳۸۸

این مقاله PDF در مورد ژنراتورها و نحوه عملکرد آنها می باشد که امیدوارم بدردتون بخوره.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

setayesh_sokoot · 19 آبان، ۱۳۸۸

ژنراتورها

ژنراتورها همواره یکی از مهمترین عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی و کاربردهای خاص دیگر ایفاء کرده است . ساخت اولین نمونه ژنراتور (سنکرون) به انتهای قرن 19 برمی گردد. مهمترین پیشرفت انجام شده در آن سالها احداث اولین خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانکفورت آلمان بود. در کانون این تحول ، یک هیدروژنراتور سه فاز 210 کیلو وات قرار گرفته بود. عیلرغم مشکلات موجود در جهت افزایش ظرفیت و سطح ولتاژ ژنراتورها، در طول سالهای بعد تلاشهای گسترده ای برای نیل به این هدف صورت گرفت. مهمترین محدودیتها در جهت افزایش و سطح ولتاژ ژنراتورها ، ضعف عملکرد سیستمهای عایقی و نیز روشهای خنک سازی بود .در راستای رفع این محدودیتها ترکیبات مختلف عایقهای مصنوعی، استفاده از هیدروژن برای خنک سازی و بهینه سازی روشهای خنک سازی با هوا نتایج موفقیت آمیزی را در پی داشت به نحوی که امروزه ظرفیت ژنراتورها به بیش از 1600DC افزایش یافته است. در جهت افزایش ولتاژ ، ابداع پاورفرمر در انتهای قرن بیستم توانست سقف ولتاژ تولیدی را تا حدود سطح ولتاژ انتقال افزایش دهد. به نحوی که برخی محققان معتقدند در سالهای نه چندان دور ، دیگر نیازی به استفاده از ترانسفورماتورهای افزاینده نیروگاهی نیست.

همچنین امروزه تکنولوژی ژنراتورهای ابررسانا بسیار مورد توجه است، انتظار می رود با گسترش این تکنولوژی در ژنراتورهای آینده ، ظرفیتهای بالاتر در حجم کمتر قابل دسترسی باشند.ژنراتورها:ماشین هایی هستند که انرژی مکانیکی را از محرک اصلی به یک توان الکتریکی در ولتاژ و فرکانس خاصی تبدیل می نماید.کلمه سنکرون به این حقیقت اشاره دارد که فرکانس الکتریک این ماشین با سرعت گردش مکانیکی شفت قفل شده است ، ژنراتورسنکرون برای تولید بخش اعظم توان الکتریکی در سرتاسر جهان به کار می رود.

دو اصل فیزیکی مرتبط با عملکرد ژنراتورها وجود دارد. اولین اصل فیزیکی اصل القائی الکترومغناطیسی کشف شده توسط مایکل فاراده دانشمند بریتانیایی است. اگر یک هادی در یک میدان مغناطیسی حرکت کند یا اگر طول یا حلقه ی القائی ساکنی جهت تغییر استفاده شود. یک جریان ایجاد میشود یا القاء می شود. اگر یک جریان از میان یک کنتاکتور که در میدان مغناطیسی قرار گرفته ، عبور کند میدان ، نیروی مکانیکی بر آن وارد می کند.

ژنراتور ها دارای دو اصل هستند: قسمتها و میدان که آهنربای الکترو مغناطیسی با سیم پیچ هایش و آرمیچر و ساختاری که از کنتاکتورحمایت می کند و کار قطع میدان مغناطیسی و حمل جریان القاء شده ژنراتور یا جریان ناگهانی به موتور را دارد است . آرمیچر معمولا" هسته ی نرم آهنی اطراف سیم های القائی که دور سیم پیچ ها پیچیده شده اند ، است .

ژنراتور ها از دو قسمت تشکیل شده اند: قسمت متحرک را رتور و قسمت ساکن آن را استاتور می گویند . رتور ها نیز از نظر ساختمان دو دسته اند: ماشین های قطب صاف و ماشین های قطب برجسته.

همچنین ژنراتورها بسته به آنکه نوع وسیله گرداننده رتور آنها چه نوع توربینی باشد به صورت زیر تقسیم می شوند:

1) توربو ژنراتورها: در این وسیله گرداننده رتور ، توربین بخار است و چون توربین بخار جزء ماشین های تند گرد است بنابراین توربوژنراتور دارای قطب های صاف بوده و این ماشین توانائی ایجاد دورهای بسیاربالا را در قدرت های زیاد دارد امروزه اغلب توربوژنراتورها را دو قطبی می سازند چون با افزایش سرعت گردش کار توربین های بخار با صرفه تر وارزان ترتمام می شود.

2) هیدرو ژنراتور ها : در آن وسیله گرداننده رتور توربین آبی است و چون توربین آبی دارای دور کم است بنابراین هیدروژنراتور دارای قطب برجسته بوده و دارای سرعت کم می باشد

3) دیزل ژنراتور ها : در قدرت های کوچگ و اظطراری وسیله گرداننده رتور دیزل است که در این موره هم قطب های رتور آن برجسته می باشد.ساختمان و اساس کار ژنراتور سنکرون:در یک ژنراتور سنکرون یک جریان DC به سیم پیچ رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور تولید شود. سپس رتور مربوط به ژنراتور به وسیله محرک اصلی چرخانده میشود ، تا یک میدان مغناطیسی دوار در ماشین بوجود آید.این میدان مغناطیسی ، یک ولتاژ سه فاز را در سیم پیچ های استاتور ژنراتور القاء می نماید.

در یک ماشین دو عبارت در توصیف سیم پیچ ها بسیار مورد استفاده است یکی سیم پیچ های میدان و دیگری سیم پیچ های آرمیچر. بطور کلی عبارت سیم پیچ های میدان به سیم پیچ هایی گفته می شود که میدان مغناطیسی اصلی را در ماشین تولید می نماید و عبارت سیم پیچ های آرمیچر به سیم پیچ هایی اتلاق می شود که ولتاژ اصلی در آن القاء می شود . برای ماشین های سنکرون ، سیم پیچ های میدان در رتور است.

رتور ژنراتور سنکرون در اصل یک آهنربای الکتریکی بزرگ است . قطب های مغناطیسی در رتور می تواند از نوع برجسته یا غیر برجسته باشد . کلمه برجسته به معنی قلمبیده است و قطب برجسته ، یک قطب مغناطیسی خارج شده از سطح رتور می باشد. ازطرف دیگر ، یک قطب برجسته یک قطب مغناطیسی هم سطح با سطح رتور است . یک رتور غیر برجسته یا صاف معمولا" برای موارد 2 یا 4 قطبی بکار می روند . در حالی که رتورهای برجسته برای 4 قطب یا بیشتر مورد استفاده هستند. چون در رتور میدان مغناطیسی متغیر است برای کاهش تلفات ، آن را از لایه های نازک می سازند. به مدار میدان در رتور باید جریان ثابتی اعمال شود ، چون رتور می چرخد ، نیاز به آرایش خاصی برای رساندن توان DC به سیم پیچ های میدانش دارد برای انجام این کار 2 روش موجود است :

1) تهیه توان DC از یک منبع بیرونی به رتور با رینگ های لغزان و جاروبک .

2) فراهم نمودن توان DC از یک منبع توان DC که مستقیما" روی شفت ژنراتورهای سنکرون نصب می شود.ساختمان و اساس کار ژنراتور سنکروندر یک ژنراتور سنکرون یک جریان dc به سیم پیچ رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور اعمال می گردد تا یک میدان مغناطیسی رتور تولید شود. سپس روتور مربوط به ژنراتور به وسیله یک محرک اصلی چرخاند می شود، تا یک میدان مغناطیسی دوار در ماشین به وجود آید . این میدان مغناطیسی یک ولتاژ سه فاز را در سیم پیچ های استاتور ژنراتور القاء می نماید.

در یک ماشین دو عبارت در توصیف سیم پیچ ها بسیار مورد استفاده است: یکی سیم پیچ های میدان و دیگری سیم پیچ های آرمیچر. بطور کلی عبارت سیم پیچ ها ی میدان به سیم پیچ هایی گفته می شود که میدان مغناطیسی اصلی را در ماشین تولید می کند. عبارت سیم پیچ های آرمیچر به سیم پیچ هایی اطلاق می شود که ولتاژ اصلی در آن القاء می شود برای ماشین های سنکرون، سیم پیچ های میدان در رتور است.روتور ژنراتور سنکرون در اصل یک آهن ربای الکتریکی بزرگ است. قطب های مغناطیسی در رتور می تواند از نوع برجسته و غیر برجسته باشد. کلمه برجسته به معنی (قلمبیده )است و قطب برجسته یک قطب مغناطیسی خارج شده از سطح رتور می باشد. از طرف دیگر یک قطب برجسته، یک قطب مغناطیسی هم سطح با سطح رتور است. یک رتور غیر برجسته یا صاف معمولاً برای موارد 2 یا چهار قطبی به کار می روند. در حالی که رتور های برجسته برای 4 قطب یا بیشتر مورد استفاده هستند. چون در رتور میدان مغناطیسی متغییر است برای کاهش تلفات، آن را از لایه های نازک می سازند. به مدار میدان در رتور باید جریان ثابتی اعمال شود. چون رتور می چرخد نیاز به آرایش خاصی برای رساندن توان DC به سیم پیچ های میدانش دارد.برای انجام این کار 2 روش موجود است :

1- از یک منبع بیرونی به رتور با رینگ های لغزان و جاروبک .

2- فراهم نمودن توان DCاز یک منبع توان DC ، که مستقیما" روی شفت ژنراتورسنکرون 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 هررینگ 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 نمی آورد. اگر سمت مثبت منبع ولتاژ DC به یک جاروبک و سر منفی به جاروبک دیگروصل می شود. آنگاه ولتاژ ثابتی به سیم پیچ ، جدااز 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 برآن ، 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 ژنراتورهای بزرگ تر ، 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 50 یا 60 هرتز تولید می شود و از ژنراتور بسته به تعداد قطب ها باید با سرعت ثابتی بچرخد مثلا" برای تولید توان 60هرتز در یک ماشین دو قطب رتور باید با سرعت 3600 دور در دقیقه بچرخد . برای تولید توان 50هرتز در یک ماشین 4 قطب ، رتور باید با سرعت 1500 دور دردقیقه دوران کند . سرعت مورد نیاز یک فرکانس مفروض همیشه از معادله زیر قابل محاسبه است :

Fe : فرکانس = سرعت مکانیکی P = 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 :

1- اعوجاج موجود در میدان مغناطیسی فاصله هوا به علت جریان جاری در استاتور که به آن عکس العمل آرمیچر می گویند.

2- خود القایی بوبین های آرمیچر

3- مقاومت بوبین های آرمیچر

4- تاثیر شکل قطب ها ی برجسته رتوروقتی یک ژنراتور کار می کند و بار های سیستم را تغذیه می کند آنگاه :

1- توان مستقیم و رآکتیو تولیدی بوسیله ژنراتور برابر با مقدار توان تقاضا شده بوسیله بار متصل شده به آن است .

2- نقاط تنظیم گاورنر ژنراتور ، فرکانس کار سیستم قدرت را کنترل می نماید.

3- 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.مولد های AC یا آلترناتورها:مولد های AC یا آلترناتورها درست مثل مولدهای DC براساس القاء الکترومغناطیس کار می کنند ، آنها نیز شامل یک سیم پیچ آرمیچر و یک میدان مغناطیسی هستند اما یک اختلاف مهم بین این دو وجود دارد ، در حالی که در ژنراتورهای DC آرمیچر چرخیده می شود و سیستم میدان ثابت است در آلترناتورها آرایش عکس وجود دارد.آلترناتورها یک ژنراتور ساده بدون کموتاتور ، یک جریان الکتریکی متناوب تولید می کنند ، چنین جریان متناوبی مزیت زیادی دارد برای انتقال توان الکتریکی و از این رو بیشتر ژنراتورهای الکتریکی بزرگ از نوع AC هستند. ژنراتور AC در دو حالت خاص با ژنراتور DC فرق می کند . پایانه های سیم پیچ آرمیچرش بیرون هستند . برای حلقه های لغزان جزئی شده ی جامد روی شفت (میله ) ژنراتور به جای کموتاتور و سیم پیچ های میدان توسط یک منبع DC خارجی تغذیه انرژی می شود تااینکه توسط خود ژنراتور این کار انجام شود . ژنراتور ها ی AC سرعت پایینی با تعداد زیادی قطب در حدود 100 قطب ساخته می شوند. هم برای بهبود بازه شان و هم برای دست یافتن به فرکانس دلخواه به آسانی . آلترناتورها با توربین های سرعت بالا راه اندازی می شوند . فرکانس جریان گرفته شده توسط ژنراتور AC مساوی است با نیمی از تعداد قطبها و تعداد چرخش آرمیچر در ثانیه.بخاطر احتمال جرقه زنی بین جاروبک ها و حلقه های لغزان و خطر شکستهای مکانیکی که ممکن است سبب اتصال کوتاه شود. آلترناتورها به یک سیم پیچ ساکن که بدور یک رتور می چرخد و این رتور شامل تعدادی آهنربای مغناطیسی میدان هستند ساخته می شوند. اصل عملکرد آنها نیز دقیقا" مشابه عملکرد ژنراتورهای AC توصیف شده اند.ژنراتور ها با ولتاژ بالا:شركت ABB اخيرا ژنراتوري با ولتاژ بالا ابداع كرده است . اين ژنراتور بدون نياز به ترانسفورماتور افزاينده بطور مستقيم به شبكه قدرت متصل مي گردد . ايده جديد بكار گرفته شده در اين طرح استفاده از كابل به عنوان سيم پيچ استاتور مي باشد . ژنراتور ولتاژ بالا براي هر كاربرد در نيروگاههاي حرارتي و آبي مناسب مي باشد . راندمان بالا ، كاهش هزينه هاي تعمير و نگهداري ، تلفات كمتر ، تأثيرات منفي كمتر بر محيط زيست ( با توجه به مواد بكار رفته ) از مزاياي اين نوع ژنراتور مي باشد . ژنراتور ولتاژ بالا در مقايسه با ژنراتورهاي معمولي در ولتاژ بالا و جريان پائين كار مي كند . ماكزيمم ولتاژ خروجي اين ژنراتور با تكنولوژي كابل محدود مي گردد كه در حال حاضر با توجه به تكنولوژي بالاي ساخت كابلها ميتوان ولتاژ آنرا تا سطح 400 كيلو ولت طراحي نمود . هادي استفاده شده در ژنراتور ولتاژ بالا بصورت دوار مي باشد در حاليكه در ژنراتورهاي معمولي اين هادي بصورت مثلثي مي باشد در نتيجه ميدان الكتريكي در ژنراتورهاي ولتاژ بالا يكنواخت تر مي باشد . ابعاد سيم پيچ بر اساس ولتاژ سيستم و ماكزيمم قدرت ژنراتور تعيين مي گردد . در ژنراتورهاي ولتاژ بالا لايه خارجي كابل در تمام طول كابل زمين مي گردد ، اين امر موجب مي شود كه ميدان الكتريكي در طول كابل محدود گردد و ديگر مانند ژنراتورهاي معمولي نياز به كنترل ميدان در ناحيه انتهايي سيم پيچ نباشد .

جزيي ( Partialdischarge) در هيچ ناحيه اي از سيم پيچ وجود ندارد و همچنين ايمني افراد بهره بردار و يا تعميركار افزايش مي يابد . سربنديها و اتصالات معمولا در فضاي خالي مورد دسترس در محل انجام مي گيرد ، بنابراين محل اين اتصالات در يك نيروگاه نسبت به نيروگاه ديگر متفاوت مي باشد ، اما در هر حال اين اتصالات در خارج از هسته استاتور مي باشد ، براي مثال اتصالات و سربنديها ممكن است زير ژنراتور و يا خارج از قاب استاتور ( Statorframe ) انجام گيرد . بدين ترتيب اتصالات و سربنديها ، مشكلات ناشي از ارتعاشات و لرزش هاي بوجود آمده در ماشين هاي معمولي را نخواهند داشت .در طرح كنوني ژنراتور ولتاژ بالا دو نوع سيستم خنك كنندگي وجود دارد ، روتور و سيم پيچ هاي انتهايي توسط هوا خنك مي گردند در حاليكه استاتور توسط آب خنك مي گردد . سيستم خنك كنندگي آب شامل لوله هاي XLPE قرار گرفته شده در هسته استاتور مي باشد كه آب از اين لوله ها جريان مي يابد و هسته استاتور را خنك نگه مي دارد .مقايسه جريان اتصال كوتاه در نيروگاه مجهز به ژنراتور ولتاژ بالا با نيروگاه مجهز به ژنراتور معمولي نشان مي دهد كه به دليل اينكه در نيروگاه با ژنراتور ولتاژ بالا راكتانس ترانسفورماتور حذف مي گردد جريانهاي خطا كوچكتر مي باشد .

**Mehdi.Aref** · 4 فروردین، ۱۳۸۹

با سلام. فایلی تحت عنوان تاکو ژنراتور را برای شما دوستان در 30 صفحه که می توانید از یکی از لینک های زیر آن را دانلود نمایید.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

spow · 20 خرداد، ۱۳۸۹

سیستم سنکرون و سنکرون چک

● سنکرون کردن و شرایط آن

▪ تعریف سنکرون کردن :

وصل دو شبکه کاملاً مجزا به طریقی که هیچ نوع شدت جریان ضربه ای قابل ملاحظه ای ایجاد نشود .

▪ شرایط سنکرون کردن :

برابری ولتاژها : توسط تغییر شدت جریان تحریک ژنراتورها در نیروگاهها و استفاده از جبران کننده ها در پست ها صورت می گیرد .

▪ برابری فرکانس ها :

توسط تنظیم محرک اولیه ژنراتورها صورت می گیرد .

▪ برابری فاز اختلاف سطح ها (هم فاز بودن) :

برای هر سیستمی که برای اولین بار وارد مدار می شود ، قبل از وارد مدار شدن توسط گروه تعمیرات تست می گردد . این ترتیب تا زمانی که تغییرات اساسی روی شبکه انجام نشود ، برقرار است .

▪ برابری حوزۀ دوار :

ترتیب صحیح فازها را می توان توسط سه عدد لامپ کنترل نمود . این لامپ ها مابین فازهای هم نام که باید به هم متصل شوند ، بسته می شوند . اگر در این حالت (قبل از پارالل) ترتیب فازها صحیح باشد ، لامپ ها با هم خاموش و با هم روشن می شوند ولی اگر ترتیب فازها غلط باشد ، لامپ ها یکی پس از دیگری خاموش و روشن می شوند .

● سنکرون کردن دو شبکه به دو صورت انجام می گیرد :

▪ سنکرون کردن به طریقه اتوماتیک

در این حالت اپراتور مسئول ، دکمۀ اتوماتیک سنکرون را فشار داده و منتظر می ماند . سیستم اتوماتیک سنکرون وارد مدار شده و به طور خودکار فرکانس ها و ولتاژها را مساوی می نماید و در شرایطی که دو سیستم هم فاز شدند ، دژنکتور به طور اتوماتیک وصل می گردد . اگر نیاز باشد عمل پارالل در پست ها انجام گیرد ، لازم است همزمان با مرکز دیسپاچینگ ملی تماس وجود داشته باشد تا با تغییراتی که در تولید مناطق مختلف انجام می گیرد ، فرکانس دو شبکه برابر گردد .

سیستم اتوماتیک سنکرون معمولاً بین ۵ تا ۱۰ دقیقه در مدار می ماند . اگر در این مدت شرایط سنکرون آماده گردید ، دو شبکه با هم پارالل می گردند . در غیر این صورت این سیستم از مدار خارج می گردد .

▪ سنکرون کردن به طریقه دستی

پس از مساویکردن ولتاژها و فرکانس های دو شبکه با توجه به حرکت عقربه دستگاه سنکرونسکوپ ، زمانی که عقربه روی نقطه صفر رسید ، دو شبکه با هم فاز می باشند . در آن لحظه می توان اقدام به وصل دژنکتور نمود .

● سنکروچک

تبدیل یک شبکه خطی به یک شبکه رینگ با وصل یک دژنکتور را سنکروچک گویند . زمانی که در شبکه سراسری حادثه ای باعث قطع یک یا چند خط انتقال نیرو شود ، شبکه سراسری از حالت رینگ خارج شده و به شبکه خطی تبدیل می گردد . چون فرکانس در این شبکه تغییر نمی کند این شبکه سنکرون می باشد ولی به خاطر اطمینان ، زمانی که کلید سنکرون روشن می شود ، اطلاعات روی تابلوی سنکرون بایستی چک شود .

اولاً عقربه دستگاه سنکرونسکوپ در نقطه ای ثابت باشد . ثانیاً زاویه ای که با نقطه صفر سنکرونسکوپ می سازد ، بیشتر از ۱۵± درجه نباشد . این زاویه را زاویه بار (load angle) می گویند . این زاویه بر اثر اختلاف ولتاژ ارسالی روی شبکه و ولتاژ دریافتی بوجود می آید .

● عمل سنکروچک نیز به دو صورت انجام می گیرد :

▪ به طور خودکار

با فشار دادن دکمه خودکار ، سیستم سنکروچک وارد مدار می شود . در صورتی که زاویه بار کمتر از ۱۵± درجه نسبت به نقطه صفر باشد ، بلافاصله دژنکتور وصل شبکه به حالت رینگ در می آید . در غیر این صورت پس از جند دقیقه بدون اینکه دژنکتور وصل شود ، سنکروچک از مدار خارجمی گردد.

▪ به طریق دستی

جهت سنکروچک نمودن دستی شبکه دستگاه سنکرونسکوپ را وارد مدار می نماییم و به عقربه آن توجه می کنیم . چنانچه زاویه بار بیشتر از ۱۵± درجه نباشد ، می توانیم دژنکتور مربوطه را وصل نماییم .

در صورتی که زاویه بار از ۱۵± درجه بیشتر باشد ، مجاز به وصل دژنکتور نمی باشیم تا اینکه اقداماتی جهت کم کردن زاویه بار توسط دیسپاچینگ ملی انجام پذیرد آنگاه پس از کاهش زاویه بار می توانیم دژنکتور مربوطه را وصل نمایم .

spow · 20 خرداد، ۱۳۸۹

سیر تكاملی ژنراتورهای سنكرون

هدف از انجام این تحقیق بررسی سیر تحقیقات انجام شده با موضوع طراحی ژنراتور سنكرون است. به این منظور، بررسی مقالات منتشر شده IEEE كه با این موضوع مرتبط بودند، در دستور كار قرار گرفت. به عنوان اولین قدم كلیه مقالات مرتبط در دهه‌های مختلف جستجو و بر مبنای آنها یك تقسیم‌بندی موضوعی انجام شد.

سپس سعی شد بدون پرداختن به جزییات، سیرتحولات استخراج‌ شود. رویكرد كلی این بوده است كه تحولات دارای كاربرد صنعتی بررسی شود.

با توجه به گستردگی موضوع و حجم مطالب، این گزارش در دو بخش ارایه شده است. در بخش اول ابتدا پیشرفتهای اولیه ژنراتورهای سنكرون از آغاز تا دهه ۱۹۷۰ بررسی شده است و در ادامه تحولات دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ به تفصیل مورد توجه قرار گرفته‌اند. در پایان هر دهه یك جمعبندی از كل فعالیتهای صورت گرفته ارایه و سعی شده است ارتباط منطقی پیشرفتهای هر دهه با دهه‌های قبل و بعد بیان شود.

ماشین سنكرون همواره یكی از مهمترین عناصر شبكه قدرت بوده و نقش كلیدی در تولید انرژی الكتریكی و كاربردهای خاص دیگر ایفاء كرده است.

ساخت اولین نمونه ژنراتور سنكرون به انتهای قرن ۱۹ برمی‌گردد. مهمترین پیشرفت انجام شده در آن سالها احداث اولین خط بلند انتقال سه فاز از لافن به فرانكفورت آلمان بود. دركانون این تحول؛ یك هیدروژنراتور سه فاز ۲۱۰ كیلووات قرار گرفته بود.

علیرغم مشكلات موجود در جهت افزایش ظرفیت وسطح ولتاژ ژنراتورها، در طول سالهای بعد تلاشهای گسترده‌ای برای نیل به این مقصود صورت گرفت.

مهمترین محدودیتها در جهت افزایش ظرفیت، ضعف عملكرد سیستمهای عایقی و نیز روشهای خنك‌سازی بود. در راستای رفع این محدودیتها تركیبات مختلف عایقهای مصنوعی، استفاده از هیدروژن برای خنك‌سازی و بهینه‌سازی روشهای خنك‌سازی با هوا نتایج موفقیت‌آمیزی را در پی داشت به نحوی كه امروزه ظرفیت ژنراتورها به بیش از MVA۱۶۰۰ افزایش یافته است.

در جهت افزایش ولتاژ، ابداع پاورفرمر در انتهای قرن بیستم توانست سقف ولتاژ تولیدی را تا حدود سطح ولتاژ انتقال افزایش دهد به نحوی كه برخی محققان معتقدند در سالهای نه چندان دور، دیگر نیازی به استفاده از ترانسفورماتورهای افزاینده نیروگاهی نیست.

همچنین امروزه تكنولوژی ژنراتورهای ابررسانا بسیار مورد توجه است. انتظار می‌رود با گسترش این تكنولوژی در ژنراتورهای آینده، ظرفیتهای بالاتر در حجم كمتر قابل دسترسی باشند.

● تاریخچه

ژنراتور سنكرون تاریخچه‌ای بیش از صد سال دارد. اولین تحولات ژنراتور سنكرون در دهه ۱۸۸۰ رخ داد. در نمونه‌های اولیه مانند ماشین جریان مستقیم، روی آرمیچر گردان یك یا دو جفت سیم‌پیچ وجود داشت كه انتهای آنها به حلقه‌های لغزان متصل می‌شد و قطبهای ثابت روی استاتور، میدان تحریك را تامین می‌كردند.

به این طرح اصطلاحاً قطب خارجی می‌گفتند. در سالهای بعد نمونه دیگری كه در آن محل قرار گرفتن میدان و آرمیچر جابجا شده بود مورد توجه قرار گرفت. این نمونه كه شكل اولیه ژنراتور سنكرون بود، تحت عنوان ژنراتور قطب داخلی شناخته و جایگاه مناسبی در صنعت‌برق پیدا كرد. شكلهای مختلفی از قطبهای مغناطیسی و سیم‌پیچهای میدان روی رتور استفاده شد، در حالی كه سیم‌پیچی استاتور، تكفاز یا سه‌فاز بود.

محققان بزودی دریافتند كه حالت بهینه از تركیب سه جریان متناوب با اختلاف فاز نسبت به هم بدست می‌آید. استاتور از سه جفت سیم‌پیچ تشكیل شده بود كه در یك 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 نیكولا تسلا، گالیلئو فراریس، چارلز برادلی، دبروولسكی، هاسلواندر بود.

هاسلواندر اولین ژنراتور سنكرون سه فاز را در سال ۱۸۸۷ ساخت كه توانی در حدود ۸/۲ كیلووات را در سرعت ۹۶۰ دور بر دقیقه (فركانس ۳۲ هرتز) تولید می‌كرد. این ماشین دارای آرمیچر سه فاز ثابت و رتور سیم‌پیچی شده چهار قطبی بود كه میدان تحریك لازم را تامین می‌كرد. این ژنراتور برای تامین بارهای محلی مورد استفاده قرار می‌گرفت.

در سال ۱۸۹۱ برای اولین بار تركیب ژنراتور و خط بلند انتقال به منظور تامین بارهای دوردست با موفقیت تست شد. انرژی الكتریكی تولیدی این ژنراتور توسط یك خط انتقال سه فاز از لافن به نمایشگاه بین‌المللی فرانكفورت در فاصله ۱۷۵ كیلومتری منتقل می‌شد. ولتاژ فاز به فاز ۹۵ ولت، جریان فاز ۱۴۰۰ آمپر و فركانس نامی ۴۰ هرتز بود. رتور این ژنراتور كه برای سرعت ۱۵۰ دور بر دقیقه طراحی شده بود، ۳۲ قطب داشت.

قطر آن ۱۷۵۲ میلیمتر و طول موثر آن ۳۸۰ میلیمتر بود.

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

در آغاز، اكثر ژنراتورهای سنكرون 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 یكی از زمینه‌های مهم در بحث ژنراتورهای سنكرن، سیستم عایقی است. مواد عایقی اولیه مورد استفاده مواد طبیعی مانند فیبرها، سلولز، ابریشم، كتان، پشم و دیگر الیاف طبیعی بودند.

همچنین رزینهای طبیعی بدست آمده از گیاهان و تركیبات نفت خام برای ساخت مواد عایقی مورد استفاده قرارمی‌گرفتند. در سال ۱۹۰۸ تحقیقات روی عایقهای مصنوعی توسط دكتر بایكلند آغاز شد. در طول جنگ جهانی اولی رزین‌های آسفالتی كه بیتومن نامیده می‌شدند، برای اولین بار همراه با قطعات میكا جهت عایق شیار در سیم‌پیچهای استاتور توربوژنراتورها مورد استفاده قرار گرفتند.

این قطعات در هر دو طرف، با كاغذ سلولز مرغوب احاطه می‌شدند. در این روش سیم‌پیچهای استاتور ابتدا با نوارهای سلولز و سپس با دو لایه نوار كتان پوشیده می‌شدند. سیم‌پیچها در محفظه‌ای حرارت می‌دیدند و سپس تحت خلا قرار می‌گرفتند. بعد از چند ساعت عایق خشك و متخلخل حاصل می‌شد. سپس تحت خلا، حجم زیادی از قیر داغ روی سیم‌پیچ‌ها ریخته می‌شد.

در ادامه محفظه با گاز نیتروژن خشك با فشار ۵۵۰ كیلو پاسكال پر و پس از چند ساعت گاز نیتروژن تخلیه و سیم‌پیچها در دمای محیط خنك و سفت می‌شدند. این فرآیند وی پی‌آی نامیده می‌شد.

در اواخر دهه ۱۹۴۰ كمپانی جنرال الكتریك به منظور بهبود سیستم عایق سیم‌پیچی استاتور تركیبات اپوكسی را برگزید. در نتیجه این تحقیقات، یك سیستم به اصطلاح رزین ریچ عرضه شد كه در آن رزین در نوارها و یا وارنیش مورد استفاده بین لایه‌ها قرار می‌گرفت.

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 اكثر این خطاها بروز پدیده جدا شدن نوار یا ترك خوردن آن است.

این پدیده به علت انبساط و انقباض ناهماهنگ هادی مسی و هسته آهنی به وجود می‌آمد. برای حل این مشكل بعد از جنگ جهانی دوم محققان شركت وستینگهاوس كار آزمایشگاهی را بر روی پلی‌استرهای جدید آغاز كرده و سیستمی با نام تجاری ترمالاستیك عرضه كردند.

نسل بعدی عایقها كه در نیمه اول دهه ۱۹۵۰ مورد استفاده قرار گرفتند، كاغذهای فایبرگلاس بودند.

در ادامه در سال ۱۹۵۵ یك نوع عایق مقاوم در برابر تخلیه جزیی از تركیب ۵۰ درصد رشته‌های فایبرگلاس و ۵۰ درصد رشته‌های PET بدست آمد كه روی هادی پوشانده می‌شد و سپس با حرارت دادن در كوره‌های مخصوص، PET ذوب شده و روی فایبرگلاس را می‌پوشاند. این عایق بسته به نیاز به صورت یك یا چند لایه مورد استفاده قرار می‌گرفت. عایق مذكور 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 خنك‌سازی بوده‌اند. خنك‌سازی در ژنراتورهای اولیه توسط هوا انجام می‌گرفت. بهترین نتیجه بدست آمده با این روش خنك‌سازی یك ژنراتور MVA۲۰۰ با سرعت rpm۱۸۰۰ بود كه در سال ۱۹۳۲ در منطقه بروكلین نیویورك نصب شد.

اما با افزایش ظرفیت ژنراتورها نیاز به سیستم خنك‌سازی موثرتری احساس شد. ایده خنك‌سازی با هیدروژن اولین بار در سال ۱۹۱۵ توسط ماكس شولر مطرح شد.

تلاش او برای ساخت چنین سیستمی از ۱۹۲۸ آغاز و در سال ۱۹۳۶ با ساخت اولین نمونه با سرعت rpm۳۶۰۰ به نتیجه رسید. در سال ۱۹۳۷ جنرال الكتریك اولین توربوژنراتور تجاری خنك شونده با هیدروژن را روانه بازار كرد.

این تكنولوژی در اروپا بعد از سال ۱۹۴۵ رایج شد. در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ روشهای مختلف خنك‌سازی مستقیم مانند خنك‌سازی سیم‌پیچ استاتور با گاز، روغن و آب پا به عرصه ظهور گذاشتند تا آنجا كه در اواسط دهه ۱۹۶۰ اغلب ژنراتورهای بزرگ با آب خنك می‌شدند. ظهور تكنولوژی خنك‌سازی مستقیم موجب افزایش ظرفیت ژنراتورها به میزان MVA۱۵۰۰ شد.

یكی از تحولات برجسته‌ای كه در دهه ۱۹۶۰ به وقوع پیوست تولید اولین ماده ابررسانای تجاری یعنی نیوبیوم- تیتانیوم بود كه در دهه‌های بعدی بسیار مورد توجه قرار گرفت.

● تحولات دهه ۱۹۷۰

در این دهه تحول مهمی در فرآیند عایق كاری ژنراتور رخ داد. قبل از سال ۱۹۷۵ اغلب عایقها را توسط رزینهای محلول در تركیبات آلی فرار اشباع می‌كردند. در این فرآیند، تركیبات مذكور تبخیر و در جو منتشر می‌شد.

با توجه به وضع قوانین زیست محیطی و آغاز نهضت سبز در اوایل دهه ۱۹۷۰، محدودیتهای شدیدی بر میزان انتشار این مواد اعمال شد كه حذف آنها را از این فرآیند در پی داشت. در نتیجه استفاده از مواد سازگار با محیط زیست در تولید و تعمیر ماشینهای الكتریكی مورد توجه قرار گرفت. استفاده از رزینهای با پایه آبی یكی از اولین پیشنهاداتی بود كه مطرح شد، اما یك راه‌حل جامعتر كه امروزه نیز مرسوم است، كاربرد چسبهای جامد بود.

در همین راستا تولید نوارهای میكای رزین ریچ بدون حلال نیز توسعه یافت.از دیگر پیشرفتهای مهم این دهه ظهور ژنراتورهای ابررسانا بود. یك ماشین ابررسانا عموماً‌از یك سیم‌پیچ میدان ابررسانا و یك سیم‌پیچ آرمیچر مسی تشكیل شده است. هسته رتور عموماً آهنی نیست، چرا كه آهن به دلیل شدت بالای میدان تولیدی توسط سیم‌پیچی میدان اشباع می‌شود. فقط در یوغ استاتور از آهن مغناطیسی استفاده می‌شود تا به عنوان شیلد و همچنین منتقل كننده شار بین قطبها عمل كند.

عدم استفاده از آهن، موجب كاهش راكتانس سنكرون (به حدود pu۵/۰- ۳/۰) در این ماشینها شده كه طبعاً موجب پایداری دینامیكی بهتر می‌شود. همانطور كه اشاره شد، اولین ماده ابررسانای تجاری نیوبیوم- تیتانیوم بود كه تا دمای ۵ درجه كلوین خاصیت ابررسانایی داشت. البته در دهه‌های بعد پیشرفت این صنعت به معرفی مواد ابررسانایی با دمای عملكرد ۱۱۰ درجه كلوین انجامید. براین اساس مواد ابررسانا را به دو گروه دما پایین مانند نیوبیوم – تیتانیوم و دما بالا مانند BSCCO-۲۲۲۳ تقسیم می‌كنند. از اوایل دهه ۱۹۷۰ تحقیقات بر روی ژنراتورهای ابررسانا با استفاده از هادیهای دما پایین آغاز شد. در این دهه كمپانی وستینگهاوس تحقیقات برای ساخت یك نمونه دوقطبی را با استفاده هادیهای دماپایین آغاز كرد. نتیجه این پروژه ساخت و تست یك ژنراتور MVA۵ در سال ۱۹۷۲ بود.

در سال ۱۹۷۰ كمپانی جنرال الكتریك ساخت یك ژنراتور ابررسانا را با استفاده از هادی‌های دماپایین، با هدف نصب در شبكه آغاز كرد.

ساخت و تست این ژنراتور MVA۲۰، دو قطب و rpm۳۶۰۰ در سال ۱۹۷۹ به پایان رسید. در این ماشین از روش طراحی هسته هوایی بهره‌ گرفته شده بود و سیم‌پیچ میدان آن توسط هلیم مایع خنك می‌شد. این ژنراتور، بزرگترین ژنراتور ابررسانای تست شده تا آن زمان (۱۹۷۹) بود.

در سال ۱۹۷۹ وستینگهاوس و اپری ساخت یك ژنراتور ابررسانای MVA۳۰۰ را آغاز كردند. این پروژه در سال ۱۹۸۳ به علت شرایط بازار جهانی با توافق طرفین لغو شد.

در همین زمینه كمپانی زیمنس ساخت ژنراتورهای دماپایین را در اوایل دهه ۱۹۷۰ شروع كرد. در این مدت یك نمونه رتور و یك نمونه استاتور با هسته آهنی برای ژنراتور MVA ۸۵۰ با سرعت rpm۳۰۰۰ ساخته شد، اما به دلیل مشكلاتی تست عملكرد واقعی آن انجام نشد.

در این دهه آلستوم نیز طراحی یك رتور ابررسانا برای یك توربو ژنراتور سنكرون را آغاز كرد. این رتور در یك ماشین MW۲۵۰ به كار رفت.

با توجه به اهمیت خنك‌سازی در كاركرد مناسب ژنراتورهای ابررسانا، همگام با توسعه این صنعت، طرحهای خنك‌سازی جدیدی ارایه شد. در ۱۹۷۷ اقای لاسكاریس یك سیستم خنك‌سازی دوفاز (مایع- گاز) برای ژنراتورهای ابررسانا ارایه كرد. در این طرح بخشی از سیم‌پیچ در هلیم مایع قرار می‌گرفت و با جوشش هلیم دردمای ۲/۴ كلوین خنك می‌شد. جداسازی مایع ازگاز توسط نیروی گریز از مركز ناشی از چرخش رتور صورت می‌گرفت.

▪ جمع‌بندی تحولات دهه ۱۹۷۰

با بررسی مقالات IEEE این دهه (۲۸ مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنكرون به نتایج زیر می‌رسیم:

۱) شایان ذكر است بررسی كل مقالات در دهه‌های مختلف نشان می‌دهد كه زمینه‌های اصلی مورد توجه طرحهای بدون جاروبك، سیستمهای خنك‌سازی، سیستمهای تحریك، روشهای عددی، سیستم عایقی، ملاحظات مكانیكی، ژنراتور آهنربای دائم، پاورفرمر و ژنراتورهای ابررسانا بوده‌اند. تمركز اكثر تحقیقات بر روی كاربرد مواد ابررسانا در ژنراتورها بوده است.

۲) استفاده از روشهای كامپیوتری برای تحلیل و طراحی ماشینهای الكتریكی آغاز شد.

۳) حلالها از سیستمهای عایق كاری حذف شدند و تكنولوژی رزین ریچ بدون حلال ارایه شد.

● تحولات دهه ۱۹۸۰

در این دهه نیز همچون دهه‌های گذشته سیستم‌های عایقی از زمینه‌های مهم تحقیقاتی بوده است. در این دهه آلستوم یك فرمول جدید اپوكسی بدون حلال كلاس F در تركیب با گلاس فابریك و نوع خاصی از كاغذ میكا با نام تجاری دورتناكس را ارایه داد. این سیستم عایق كاری دارای استحكام مكانیكی بیشتر، استقامت عایقی بالاتر، تلفات دی‌الكتریك پایینتر و مقاومت حرارتی كمتری نسبت به نمونه‌‌های قبلی بود.

در ادامه كار بر روی پروژه‌های ابررسانا، در سال ۱۹۸۸ سازمان توسعه تكنولوژی صنعتی و انرژیهای نو ژاپن پروژه ملی ۱۲ ساله سوپر جی‌ام را آغاز كرد كه نتیجه آن در دهه‌های بعدی به ثمر رسید.

سیستم‌های خنك‌سازی ژنراتورهای ابررسانا هنوز در حال پیشرفت بودند. در این زمینه می‌توان به ارایه طرح سیستم خنك‌سازی تحت فشار توسط انستیتو جایری ژاپن اشاره كرد. این طرح كه در سال ۱۹۸۵ ارایه شد دارای یك مبدل حرارتی پیشرفته و یك مایع‌ساز هلیم با ظرفیت ۳۵۰ لیتر بر ثانیه بود.

در این مقطع شاهد تحقیقاتی در زمینه مواد آهن‌ربای دائم بودیم. استفاده از آهنرباهای نئودیمیوم – آهن- بورون در این دهه تحول عظیمی در ساخت ماشینهای آهنربای دائم ایجاد كرد. مهمترین خصوصیت آهنرباهای نئودیمیوم- آهن- بورون انرژی مغناطیسی (BHmax) بالای آنهاست كه سبب می شود قیمت هر واحد انرژی مغناطیسی كاهش یابد. علاوه بر این، انرژی زیاد تولیدی امكان به كارگیری آهنرباهای كوچكتر را نیز فراهم می‌كند، بنابراین اندازه سایر اجزا ماشین از قبیل قطعات آهن و سیم‌پیچی نیز كاهش می‌یابد و در نتیجه ممكن است هزینه كل كمتر شود. شایان ذكر است حجم بالایی از تحقیقات انجام شده این دهه در زمینه ژنراتورهای بدون جاروبك و خودتحریكه برای كاربردهای خاص بوده كه به علت عمومیت نیافتن در صنعت ژنراتورهای نیروگاهی از شرح آنها صرفنظر می شود.

▪ جمع‌بندی تحولات دهه ۱۹۸۰

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

۱) تمركز موضوعی مقالات در شكل نشان داده شده است.

۲) روشهای قبلی عایق كاری به منظور كاهش مقاومت حرارتی عایق بهبود یافت.

۳) مطالعات وسیعی روی ژنراتورهای سنكرون بدون جاروبك بدون تحریك صورت گرفت.

۴) فعالیت روی پروژه‌های ژنراتورهای ابررسانای آغاز شده در دهه قبل ادامه یافت.

۵) سیستمهای خنك‌سازی جدیدی برای ژنراتورهای ابررسانا ارایه شد.

۶) روش اجزای محدود در طراحی و تحلیل ژنراتورهای سنكرون خصوصاً ژنراتورهای آهنربای دائم به شكل گسترد

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

سلام دوستان عزیز

این تاپیک ایجاد میشه تا مرجعی برای مطالب مرتبط با ژنراتورها باشه

هربحث, مطلب,سوال ونکته ای که درمورد ساخت ,انواع وکارکرد ژنراتورها داشته باشید خوشحال میشیم به اشتراک گذاشته بشه

امیدوارم حاصل بحثهایی که دراینده مطرح خواهد شد برایند مفیدی درجهت شناخت خوب وبهره برداری اصولی از ژنراتورها داشته باشه

از همکاری همه دوستان صمیمانه سپاسگزارم:icon_gol:

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

سلام دوستان عزیز

یک بخش اساسی در نیروگاه

تولید کننده اصلی توان یعنی ژنراتور

دراین فایل شما با سنسورهایی که در ژنراتورها کاربرد دارند اشنا میشوید

ژنراتورها به علت حساسیت بسیار بالا نیاز به کنترل شدید وسفت وسختی دارند

پس با این سنسورها بیشتر اشنا بشیم

موفق باشید

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

این هم فایلی برای اشنایی با کلیات ژنراتور در نیروگاههای گازی است

امید که به دردتون بخوره

موفق باشید

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

ماشینهای سنکرون

ماشین سنکرون همواره یکی از مهمترین عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی الکتریکی و کاربردهای خاص دیگر ایفاء کرده است.

تاریخچه وساختار

ماشین سنکرون همواره یکی از مهمترین عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی الکتریکی و کاربردهای خاص دیگر ایفاء کرده است.

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

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 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 نتیجه این تحقیقات، یک سیستم به اصطلاح رزین ریچ عرضه شد که در آن رزین در نوارها و یا وارنیش مورد استفاده بین لایهها قرار میگرفت.

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 MVA۲۰۰ با سرعت rpm۱۸۰۰ 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 rpm۳۶۰۰ 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 MVA۱۵۰۰ 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.

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

ادامه

● تحولات دهه ۱۹۷۰

در این دهه تحول مهمی در فرآیند عایق کاری ژنراتور رخ داد. قبل از سال ۱۹۷۵ اغلب عایقها را توسط رزینهای محلول در ترکیبات آلی فرار اشباع میکردند. در این فرآیند، ترکیبات مذکور تبخیر و در جو منتشر میشد. با توجه به وضع قوانین زیست محیطی و آغاز نهضت سبز در اوایل دهه ۱۹۷۰، محدودیتهای شدیدی بر میزان انتشار این مواد اعمال شد که حذف آنها را از این فرآیند در پی داشت. در نتیجه استفاده از مواد سازگار با محیط زیست در تولید و تعمیر ماشینهای الکتریکی مورد توجه قرار گرفت. استفاده از رزینهای با پایه آبی یکی از اولین پیشنهاداتی بود که مطرح شد، اما یک راهحل جامعتر که امروزه نیز مرسوم است، کاربرد چسبهای جامد بود. در همین راستا تولید نوارهای میکای رزین ریچ بدون حلال نیز توسعه یافت.

از دیگر پیشرفتهای مهم این دهه ظهور ژنراتورهای ابررسانا بود. یک ماشین ابررسانا عموماًاز یک سیمپیچ میدان ابررسانا و یک سیمپیچ آرمیچر مسی تشکیل شده است. هسته رتور عموماً آهنی نیست، چرا که آهن به دلیل شدت بالای میدان تولیدی توسط سیمپیچی میدان اشباع میشود. فقط در یوغ استاتور از آهن مغناطیسی استفاده میشود تا به عنوان شیلد و همچنین منتقل کننده شار بین قطبها عمل کند. عدم استفاده از آهن، موجب کاهش راکتانس سنکرون (به حدود pu۵/۰- ۳/۰) در این ماشینها شده که طبعاً موجب پایداری دینامیکی بهتر میشود. همانطور که اشاره شد، اولین ماده ابررسانای تجاری نیوبیوم- تیتانیوم بود که تا دمای ۵ درجه کلوین خاصیت ابررسانایی داشت. البته در دهههای بعد پیشرفت این صنعت به معرفی مواد ابررسانایی با دمای عملکرد ۱۱۰ درجه کلوین انجامید. براین اساس مواد ابررسانا را به دو گروه دما پایین مانند نیوبیوم تیتانیوم و دما بالا مانند BSCCO-۲۲۲۳ تقسیم میکنند. از اوایل دهه ۱۹۷۰ تحقیقات بر روی ژنراتورهای ابررسانا با استفاده از هادیهای دما پایین آغاز شد. در این دهه کمپانی وستینگهاوس تحقیقات برای ساخت یک نمونه دوقطبی را با استفاده هادیهای دماپایین آغاز کرد. نتیجه این پروژه ساخت و تست یک ژنراتور MVA۵ در سال ۱۹۷۲ بود.

در سال ۱۹۷۰ کمپانی جنرال الکتریک ساخت یک ژنراتور ابررسانا را با استفاده از هادیهای دماپایین، با هدف نصب در شبکه آغاز کرد.

ساخت و تست این ژنراتور MVA۲۰، دو قطب و rpm۳۶۰۰ در سال ۱۹۷۹ به پایان رسید. در این ماشین از روش طراحی هسته هوایی بهره گرفته شده بود و سیمپیچ میدان آن توسط هلیم مایع خنک میشد. این ژنراتور، بزرگترین ژنراتور ابررسانای تست شده تا آن زمان (۱۹۷۹) بود.

در سال ۱۹۷۹ وستینگهاوس و اپری ساخت یک ژنراتور ابررسانای MVA۳۰۰ را آغاز کردند. این پروژه در سال ۱۹۸۳ به علت شرایط بازار جهانی با توافق طرفین لغو شد.

در همین زمینه کمپانی زیمنس ساخت ژنراتورهای دماپایین را در اوایل دهه ۱۹۷۰ شروع کرد. در این مدت یک نمونه رتور و یک نمونه استاتور با هسته آهنی برای ژنراتور MVA ۸۵۰ با سرعت rpm۳۰۰۰ ساخته شد، اما به دلیل مشکلاتی تست عملکرد واقعی آن انجام نشد.

در این دهه آلستوم نیز طراحی یک رتور ابررسانا برای یک توربو ژنراتور سنکرون را آغاز کرد. این رتور در یک ماشین MW۲۵۰ به کار رفت.

با توجه به اهمیت خنکسازی در کارکرد مناسب ژنراتورهای ابررسانا، همگام با توسعه این صنعت، طرحهای خنکسازی جدیدی ارایه شد. در ۱۹۷۷ اقای لاسکاریس یک سیستم خنکسازی دوفاز (مایع- گاز) برای ژنراتورهای ابررسانا ارایه کرد. در این طرح بخشی از سیمپیچ در هلیم مایع قرار میگرفت و با جوشش هلیم دردمای ۲/۴ کلوین خنک میشد. جداسازی مایع ازگاز توسط نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش رتور صورت میگرفت.

● جمعبندی تحولات دهه ۱۹۷۰

تمرکز اکثر تحقیقات بر روی کاربرد مواد ابررسانا در ژنراتورها بوده است.

۱) استفاده از روشهای کامپیوتری برای تحلیل و طراحی ماشینهای الکتریکی آغاز شد.

۲) حلالها از سیستمهای عایق کاری حذف شدند و تکنولوژی رزین ریچ بدون حلال ارایه شد

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

ادامه

● تحولات دهه ۱۹۸۰

در این دهه نیز همچون دهههای گذشته سیستمهای عایقی از زمینههای مهم تحقیقاتی بوده است. در این دهه آلستوم یک فرمول جدید اپوکسی بدون حلال کلاس F در ترکیب با گلاس فابریک و نوع خاصی از کاغذ میکا با نام تجاری دورتناکس را ارایه داد. این سیستم عایق کاری دارای استحکام مکانیکی بیشتر، استقامت عایقی بالاتر، تلفات دیالکتریک پایینتر و مقاومت حرارتی کمتری نسبت به نمونههای قبلی بود.

در ادامه کار بر روی پروژههای ابررسانا، در سال ۱۹۸۸ سازمان توسعه تکنولوژی صنعتی و انرژیهای نو ژاپن پروژه ملی ۱۲ ساله سوپر جیام را آغاز کرد که نتیجه آن در دهههای بعدی به ثمر رسید.

سیستمهای خنکسازی ژنراتورهای ابررسانا هنوز در حال پیشرفت بودند. در این زمینه میتوان به ارایه طرح سیستم خنکسازی تحت فشار توسط انستیتو جایری ژاپن اشاره کرد. این طرح که در سال ۱۹۸۵ ارایه شد دارای یک مبدل حرارتی پیشرفته و یک مایعساز هلیم با ظرفیت ۳۵۰ لیتر بر ثانیه بود.

در این مقطع شاهد تحقیقاتی در زمینه مواد آهنربای دائم بودیم. استفاده از آهنرباهای نئودیمیوم آهن- بورون در این دهه تحول عظیمی در ساخت ماشینهای آهنربای دائم ایجاد کرد. مهمترین خصوصیت آهنرباهای نئودیمیوم- آهن- بورون انرژی مغناطیسی (BHmax) بالای آنهاست که سبب می شود قیمت هر واحد انرژی مغناطیسی کاهش یابد. علاوه بر این، انرژی زیاد تولیدی امکان به کارگیری آهنرباهای کوچکتر را نیز فراهم میکند، بنابراین اندازه سایر اجزا ماشین از قبیل قطعات آهن و سیمپیچی نیز کاهش مییابد و در نتیجه ممکن است هزینه کل کمتر شود. شایان ذکر است حجم بالایی از تحقیقات انجام شده این دهه در زمینه ژنراتورهای بدون جاروبک و خودتحریکه برای کاربردهای خاص بوده که به علت عمومیت نیافتن در صنعت ژنراتورهای نیروگاهی از شرح آنها صرفنظر می شود.

جمعبندی تحولات دهه ۱۹۸۰

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

۱) تمرکز موضوعی مقالات در شکل نشان داده شده است.

۲) روشهای قبلی عایق کاری به منظور کاهش مقاومت حرارتی عایق بهبود یافت.

۳) مطالعات وسیعی روی ژنراتورهای سنکرون بدون جاروبک بدون تحریک صورت گرفت.

۴- فعالیت روی پروژههای ژنراتورهای ابررسانای آغاز شده در دهه قبل ادامه یافت.

۵) سیستمهای خنکسازی جدیدی برای ژنراتورهای ابررسانا ارایه شد.

۶) روش اجزای محدود در طراحی و تحلیل ژنراتورهای سنکرون خصوصاً ژنراتورهای آهنربای دائم به شکل گستردهای مورد استفاده قرار گرفت.

● از ابتدای دهه ۱۹۹۰ تاکنون

مهندس مهدی ثواقبی فیروزآبادی- دکتر ابوالفضل واحدی- مهندس حسین هوشیار

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.

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

ادامه

● تحولات دهه ۱۹۹۰

در این دهه نیز همچون دهههای گذشته تلاشهای زیادی در جهت بهبود سیستمهای عایقی صورت گرفت. در این میان میتوان به ارایه سیستمهای عایق میکاپال که توسط کمپانی جنرال الکتریک از ترکیب انواع آلکیدها و اپوکسیها در سال ۱۹۹۰ بدست آمده بود، اشاره کرد. درسال ۱۹۹۲ شرکت وستینگهاوس الکتریک یک سیستم جدید عایق سیمپیچ رتور کلاس F را ارایه کرد. این سیستم شامل یک لایه اپوکسی گلاس بود که با چسب پلیآمید- اپوکسی روی هادی مسی چسبانده میشد. مقاومت در برابر خراشیدگی، استرسهای الکتریکی و مکانیکی و کاهش زوال حرارتی از مزایای این سیستم بود. گروه صنعتی ماشینهای الکتریکی و توربین نانجینگ عایق سیمپیچ رتور جدیدی از جنس نومکس اشباع شده با وارنیش چسبی را در سال ۱۹۹۸ ارایه کرد. از مهمترین مزایای این سیستم میتوان به انعطافپذیری و استقامت عایقی، بهبود اشباع شوندگی با وارنیش، تمیزکاری آسان و عدم جذب رطوبت اشاره کرد. در اواخر دهه ۱۹۹۰ تلاشهایی برای افزایش هدایت گرمایی عایقها صورت گرفت. آقای میلر از شرکت زیمنس- وستینگهاوس روشی را ارایه کرد که در آن لایه پرکننده مورد استفاده در طرحهای قبلی به وسیله رزینهای مخصوصی جایگزین میشد. مزیت اصلی این روش پرشدن فاصله هوایی بین لایه پرکننده و دیواره استاتور بود که موجب میشد هدایت گرمایی عایق استاتور به طرز چشمگیری افزایش پیدا کند.

دراین دهه مسائل مکانیکی در عملکرد ماشینهای سنکرون بیشتر مورد توجه قرار گرفت. در سال ۱۹۹۳ آقای جانگ از دانشگاه برکلی روشی برای کاهش لرزش در ژنراتورهای آهنربای دائم ارایه کرد. لرزش در ژنراتورهای آهنربای دائم در اثر نیروهای جذبی اعمال شده توسط آهنرباهای دائم گردان به استاتور است. در این روش لرزشها با استفاده از سنسورهای ماکسول، روش اجزاء محدود و بسط فوریه مورد بررسی قرار میگرفت و نهایتاً برای کاهش لرزشها، ابعاد هندسی جدیدی برای آهنرباها ارایه میشد البته با این شرط که کارایی ماشین افت نکند.

همزمان با پیشرفتهای مذکور، افزایش سرعت و حافظه کامپیوترها و ظهور نرمافزارهای قدرتمند موجب شد تا راه برای استفاده از کامپیوترها در تحلیل و طراحی ژنراتورهای سنکرون بیش از پیش باز شود. در سال ۱۹۹۵ آقای کوان روشی برای طراحی سیستمهای خنکسازی با هیدروژن ارایه کرد که بر مبنای محاسبات کامپیوتری دینامیک شاره پایهریزی شده بود. دراین روش بااستفاده از یک مدل معادل سیستم خنکسازی، توزیع دما در بخشهای مختلف ژنراتور پیشبینی میشد.

نحوه پیادهسازی سیستمهای خنکسازی نیز از جمله موضوعاتی بود که مورد توجه قرار گرفت. در سال ۱۹۹۵ اقای آیدیر تاثیر مکان حفرههای تهویه برمیدان مغناطیسی ژنراتور سنکرون را با استفاده از روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار داد و نشان داد که انتخاب مکان مناسب حفرههای تهویه جهت جلوگیری از افزایش جریان مغناطیسکنندگی و پدیده اشباع بسیار حائز اهمیت است. مکان حفرهها تاثیر قابل توجهی بر شار یوغ دارد.

از مهمترین تحولاتی که در این دهه در زمینه ژنراتورهای ابررسانا صورت گرفت میتوان به نتایج پروژه سوپرجیام که از دهه قبل در ژاپن آغاز شده بود، اشاره کرد. حاصل این پروژه ساخت و تست سه مدل رتور ابررسانا برای یک استاتور بود. مدل اول که در ترکیب با استاتور، خروجی MW۷۹ را میداد در سال ۱۹۹۷ و مدل دوم در سال ۱۹۹۸ با خروجی MW۷/۷۹ تست شد. نهایتاً مدل سوم که دارای یک سیستم تحریک پاسخ سریع بود در سال ۱۹۹۹ تست و در شبکه قدرت نصب شد.

با بکارگیری مواد ابررسانای دمابالا در این دهه، تکنولوژی ژنراتورهای سنکرون ابررسانا وارد مرحله جدیدی شد. کمپانی جنرال الکتریک طراحی، ساخت و تست یک سیمپیچ دمابالا را در اواسط این دهه به پایان رساند. در ادامه، همکاری وستینگهاوس و شرکت ابررسانای آمریکا به طراحی یک ژنراتور ابررسانای دمابالای ۴ قطب، rpm۱۸۰۰، Hz۶۰ انجامید.

این دهه شاهد پیشرفتهای مهمی در زمینه سیستمهای تحریک مانند ظهور سیستمهای تحریک استاتیک الکترونیکی بود. استفاده از اینگونه سیستمها باعث انعطافپذیری در طراحی سیستمهای تحریک و جذب مشکلات نگهداری جاروبک در اکسایترهای گردان میشد. یکی از اولین نمونههای این سیستمها در سال ۱۹۹۷ توسط آقای شافر از کمپانی باسلر الکتریک آلمان ارایه شد.

در این مقطع زمانی کاربرد سیستمهای دیجیتال در تحریک ژنراتورها آغاز شد. یکی از اولین نمونههای سیستم تحریک دیجیتالی، سیستمی بود که در سال ۱۹۹۹ توسط آقای ارسگ از دانشگاه زاگرب کرواسی ارایه شد.

در ادامه تلاشهای صورت گرفته برای بهبود خنکسازی، شرکت زیمنس- وستینگهاوس طرح یک ژنراتور بزرگ با خنکسازی هوایی را در سال ۱۹۹۹ ارایه داد. ارایه این طرح آغازی بر تغییر طرحهای خنکسازی از هیدروژنی به هوایی بود. استفاده از عایقهای استاتور نازک دمابالا و کاربرد محاسبات کامپیوتری دینامیک شاره موجب اقتصادی شدن این طرح نسبت به خنکسازی هیدروژنی شد.

پایان دهه ۹۰ مصادف با ظهور تکنولوژی پاورفرمر بود. در اوایل بهار سال ۱۹۹۸ دکتر لیجون از کمپانی ABB سوئد، ایده تولید انرژی الکتریکی در ولتاژهای بالا را ارایه کرد. مهمترین ویژگی این طرح استفاده از کابلهای فشار قوی پلیاتیلن متقاطع معمول در سیستمهای انتقال و توزیع در سیمپیچی استاتور است.

در این طرح به علت سطح ولتاژ بسیار بالا از کابلهای استوانهای به منظور حذف تخلیه جزیی و کرونا استفاده میشود.

در سال ۱۹۹۸ اولین نمونه پاورفرمر در نیروگاه پرجوس واقع در شمال سوئد نصب شد. این پاورفرمر دارای ولتاژ نامی KV۴۵، توان نامی MVA۱۱ و سرعت نامی rpm۶۰۰ بود.

یکی از مسائل مهم مطرح در پاورفرمر فیکس شدن دقیق کابلها در شیارها به منظور جلوگیری از تخریب لایه بیرونی نیمه هادی کابل در اثر لرزشها است. به این منظور کابلها را با استفاده از قطعات مثلثی سیلیکون رابر فیکس میکنند.

به علت پایین بودن جریان سیمپیچ استاتور پاورفرمر تلفات مسی ناچیز است، لذا استفاده از یک مدار خنکسازی آبی کافی است. سیستم خنکسازی دمای عملکرد کابلها را در حدود ۷۰ درجه سانیگراد نگه میدارد، در حالی که طراحی عایقی کابلها برای دمای نامی ۹۰ درجه انجام شده است. لذا میتوان پاورفرمر را بدون مشکل خاصی زیر اضافه بار برد.

● جمعبندی تحولات دهه ۱۹۹۰

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

۱) تمرکز موضوعی مقالات

۲) فعالیت روی ژنراتورهای ابررسانای دمابالا آغاز شد.

۳) کاربرد سیستمهای تحریک استاتیک و دیجیتال گسترش یافت.

۴) روشهای کاهش لرزش حین عملکرد ژنراتور مورد توجه قرار گرفت.

۵) در اوایل دهه رویکرد طراحان بهبود عملکرد سیستمهای خنکسازی هیدروژنی بود، اما در اواخر دهه سیستمهای خنکسازی با هوا به دلایل زیر مجدداً مورد توجه قرار گرفتند:

الف) تولید عایقهای استاتور نازکتر با مقاومت حرارتی پایینتر

ب) ظهور روشهای محاسبات کامپیوتری دینامیک شاره

ج) ارزانی و سادگی ساخت سیستمهای خنکسازی با هوا

۶) تکنولوژی پاورفرمر ابداع شد.

۷) رویکرد طراحان از افزایش ظرفیت ژنراتورها به سمت ارایه طرحهای برنده- برنده یعنی کیفیت و هزینه مورد قبول برای مشتری و تولیدکننده تغییر کرد.

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

ادامه

● تحولات ۲۰۰۰ به بعد

همچون دهههای پیش، روند روزافزون استفاده از روشهای عددی خصوصاًروش اجزاء محدود ادامه یافت. آقای زولیانگ یک روش اجزاء محدود جدید را با بهرهگیری از عناصر قوسی شکل در مختصات استوانهای ارایه کرد. مزایای این روش دقت زیاد و فرمولبندی ساده بود. این روش برای تحلیل میدان درشکلهای استوانهای مانند ماشینهای الکتریکی بسیار مناسب است.

در سال ۲۰۰۴ آقای شولت روش نوینی برای طراحی ماشینهای الکتریکی ارایه داد که ترکیبی از روش اجزاء محدود و روشهای تحلیلی بود. از روش تحلیلی برای طراحی اولیه بر مبنای گشتاور، جریان و سرعت نامی و از روش اجزاء محدود برای تحلیل دقیق میدانها به منظور تکامل طرح اولیه استفاده میشد. به این ترتیب زمان و هزینه مورد نیاز طراحی کاهش مییافت.

در زمینه عایق تلاشها جهت بهبود هدایت گرمایی در سال ۲۰۰۱ به ارایه یک سیستم با هدایت گرمایی بالا توسط کمپانیهای توشیبا و ونرول ایزولا انجامید. اثر بهبود هدایت گرمایی دراین سیستم نسبت به سیستم معمول مشهود است.

در زمینه ژنراتورهای ابررسانا میتوان به تحولات زیر اشاره کرد. در سال ۲۰۰۲ کمپانی جنرالالکتریک برنامهای را با هدف ساخت و تست یک ژنراتور MVA۱۰۰ آغاز کرده است. هسته رتور و استاتور این ژنراتور مانند ژنراتورهای معمولی است. هدف این است که یک رتور معمولی بتواند میدان حاصل از سیمپیچی ابررسانا را بدون اشباع شدن از خودعبور دهد. مهمترین قسمتهای این پروژه، سیمپیچ میدان دمابالا و سیستم خنکسازی است

از سال ۲۰۰۰ به بعد فعالیتهای گستردهای در جهت ساخت و نصب پاورفرمرها صورت گرفته است که نتیجه آن نصب چندین پاورفرمر در نیروگاههای مختلف است. این پاورفرمها و مشخصات آنها عبارتند از:

▪ پاورفرمر نیروگاه توربو ژنراتوری اسکیلزتونا سوئد با مشخصات KV۱۳۶، MVA۴۲، rpm۳۰۰۰

▪ پاورفرمر نیروگاه هیدرو ژنراتوری پرسی سوئد با مشخصات kv۱۵۵، MVA۷۵، rpm۱۲۵

▪ پاورفرمر نیروگاه هیدروژنراتوری هلجبرو سوئد با مشخصات KV۷۸، MVA۲۵، rpm۴/۱۱۵

▪ پاورفرمر نیروگاه هیدرو ژنراتوری میلرگریک کانادا با مشخصات KV۲۵، MVA۸/۳۲، rpm۷۲۰

▪ پاورفرمر نیروگاه هیدروژنراتوری کاتسورازاوا با مشخصات KV۶۶، MVA۹، rpm۵/۴۲۸

● جمعبندی تحولات ۲۰۰۰ به بعد

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

۱) تمرکز موضوعی مقالات

۲) تلاشهای زیادی برای بهبود هدایت حرارتی عایق سیمپیچی استاتور خنک شونده با هوا با هدف رسیدن به ظرفیتهای بالاتر صورت گرفت.

۳) پاورفرمرها در نیروگاههای مختلف نصب شدند.

۴) فعالیت روی پروژههای ژنراتورهای ابررسانای دمابالا آغاز شده در دهه قبل ادامه یافت.

۵) کاربرد سیستمهای تحریک دیجیتال به خصوص سیستمهای با چند ریزپردازنده گسترش یافت.

۶) استفاده از روشهای عددی در طراحی و آنالیز ژنراتورهای سنکرون به ویژه سیستمهای خنکسازی بسیار گسترش یافت.

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

ادامه

● نتیجه گیری

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 kv۱۷۰ برای نیروگاههای توربو ژنراتوری و kv۲۰۰ برای نیروگاههای هیدروژنراتوری ساخته خواهند شد و امید است که سطح ولتاژ خروجی آنها به kv۴۰۰ 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.

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

ادامه

▪ موتور آسنکرون با روتور قفسه ای (Squirrel Cage Rotor)

▪ روتور قفسه سنجابی (Squirrel Cage Rotor)

از یک عده میله مسی یا آلومینیومی که در شیارهای محیطی استوانه آهنی کار گذاشته است.که بر دو نوع است که نوع اول از میله های گرد تشکیل شده است و در نوع دوم از میله های مستطیلی و یا به شکل دو دایره که به هم متصل و یا جدا از هم هستند تشکیل میشود .

روتور های قفسه ای یک طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار ندارند .

روتور های قفسه ای دو طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار دارند .

آیا می دانید چرا شیارها در روی روتور مورب می باشد ؟ با مورب کردن شیارها ، لرزش و صداهای موتور جلوگیری می کند. همچنین از تمایل روتور به ایستادن و قفل شدن در موقع راه اندازی جلوگیری می کند .

▪ مزایای موتور آسنکرون با روتور قفسه ای :

۱) راه اندازی موتور آسنکرون با روتور قفسه ای بر خلاف موتور سنکرون خیلی ساده میباشد یعنی نه به موتور فرعی و نه به جریان دائم که در موتورهای سنکرون مورد احتیاج بود ، احتیاج دارد.

۲) ساختمان این موتور ساده است .

۳) امکان افزایش بار در آنها زیاد است .

۴) سرعت آن در بارهای مختلف تقریباً ثابت است .

۵) ضریب قدرت بهتری نسبت به موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده دارد .

▪ معایب موتور آسنکرون با روتور قفسه ای :

۱) در موقع شروع به کار جریان زیادی از شبکه میگیرد .

۲) گشتاور شروع به کار آن کم میباشد .

۳) در موقعیکه بار آن به حد کافی نیست ضریب قدرتش کم است .

۴) در مقابل تغییر فشار الکتریکی حساسیت دارد .

۵) تنظیم تعداد دور آنها مشکل می باشد .

موارد استفاده و کاربرد موتورهای آسنکرون :

۱) موتور آسنکرون با روتور سنجابی که روتور آن دارای یک قفسه هادی است : برای قدرتهای کم و غالباً به صورت تک فاز ساخته می شوند . موارد کاربرد آن موتورهای کولر و لباسشوئی و و یخچال و غیره می باشد .

۲) موتور آسنکرون با روتور سنجابی که روتور آن دارای دو قفسه هادی است : دارای گشتاور شروع به کار خوب و جریان راه اندازی آنها نیز نسبتاً کم است بنابراین میتوان از این موتور در جاهایی که قدرت زیاد احتیاج است استفاده شود .

● روتور قفسه سنجابی (Squirrel Cage Rotor)

از یک عده میله مسی یا آلومینیومی که در شیارهای محیطی استوانه آهنی کار گذاشته است.که بر دو نوع است که نوع اول از میله های گرد تشکیل شده است و در نوع دوم از میله های مستطیلی و یا به شکل دو دایره که به هم متصل و یا جدا از هم هستند تشکیل میشود .

روتور های قفسه ای یک طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار ندارند .

روتور های قفسه ای دو طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار دارند .

آیا می دانید چرا شیارها در روی روتور مورب می باشد ؟ با مورب کردن شیارها ، لرزش و صداهای موتور جلوگیری می کند. همچنین از تمایل روتور به ایستادن و قفل شدن در موقع راه اندازی جلوگیری می کند .

▪ مزایای موتور آسنکرون با روتور قفسه ای :

۱) راه اندازی موتور آسنکرون با روتور قفسه ای بر خلاف موتور سنکرون خیلی ساده میباشد یعنی نه به موتور فرعی و نه به جریان دائم که در موتورهای سنکرون مورد احتیاج بود ، احتیاج دارد.

۲) ساختمان این موتور ساده است .

۳) امکان افزایش بار در آنها زیاد است .

۴) سرعت آن در بارهای مختلف تقریباً ثابت است .

۵) ضریب قدرت بهتری نسبت به موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده دارد .

▪ معایب موتور آسنکرون با روتور قفسه ای :

۱) در موقع شروع به کار جریان زیادی از شبکه میگیرد .

۲) گشتاور شروع به کار آن کم میباشد .

۳) در موقعیکه بار آن به حد کافی نیست ضریب قدرتش کم است .

۴) در مقابل تغییر فشار الکتریکی حساسیت دارد .

۵) تنظیم تعداد دور آنها مشکل می باشد .

موارد استفاده و کاربرد موتورهای آسنکرون :

۱) موتور آسنکرون با روتور سنجابی که روتور آن دارای یک قفسه هادی است : برای قدرتهای کم و غالباً به صورت تک فاز ساخته می شوند . موارد کاربرد آن موتورهای کولر و لباسشوئی و و یخچال و غیره می باشد .

۲) موتور آسنکرون با روتور سنجابی که روتور آن دارای دو قفسه هادی است : دارای گشتاور شروع به کار خوب و جریان راه اندازی آنها نیز نسبتاً کم است بنابراین میتوان از این موتور در جاهایی که قدرت زیاد احتیاج است استفاده شود .

● موتورهای جریان متناوبAC

۱) موتورهای سنکرون

۲) موتورهای آسنکرون

موتورهای آسنکرون به علت نداشتن کلکتور و سادگی ساختمان آن بیشتر از موتور سنکرون متداول است.

▪ مزایای موتور سنکرون:

۱) این موتور دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.

۲) بازده عالی دارد.

۳) در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.

۴) امکان بکار بردن آن به طور مستقیم با ولتاژ زیاد وجود دارد.

۵) با تحریک مناسب هیچگونه قدرت راکتیو مصرف نمیکند و فقط قدرت اکتیو مناسب می گیرد.

۶) از این موتور میتوان به عنوان مولد قدرت راکتیو برای بالا بردن ضریب قدرت خط استفاده کرد.

▪ معایب موتور سنکرون:

۱) یک وسیله راه اندازی اولیه که موتور کمکی و غیره می باشد احتیاج دارد.

۲) علاوه بر جریان متناوب برای سیم پیچ استاتور ، جریان دائم برای قطبهای آن هم مورد احتیاج است در نتیجه قیمت ماشین را نسبت به مشابه خود بالا میبرد.

۳) سرعت آن ثابت است در نتیجه قابل تنظیم نیست.

۴) نداشتن تحمل اضافه بار ( در صورتیکه خیلی زیادتر از حد مجاز به آن بار دهند میایستد و دوباره بایستی آنرا راه اندازی کرد.)

▪ کاربرد موتور سنکرون:

به خاطر راه اندازی مشکل موتور سنکرون ، مورد استفاده آن محدود است.

به خاطر سرعت ثابت آن، در مواردیکه دور ثابت نیاز باشد، استفاده می شود. در وسایل دقیق مانند ساعتهای الکتریکی و گرام و ....

کاربرد مهم موتور سنکرون ، برای اصلاح Cos۹۶۶; است. بار روی آن قرار نداده یعنی موتور بدون بار کار میکند در این حالت موتور سنکرون را خازن سنکرون گویند.

۱) موتور آسنکرون با روتور قفسه ای (Sq

۲) موتور آسنکرون با روتور قفسه ای (Squirrel Cage Rotor)

● روتور قفسه سنجابی (Squirrel Cage Rotor)

از یک عده میله مسی یا آلومینیومی که در شیارهای محیطی استوانه آهنی کار گذاشته است.که بر دو نوع است که نوع اول از میله های گرد تشکیل شده است و در نوع دوم از میله های مستطیلی و یا به شکل دو دایره که به هم متصل و یا جدا از هم هستند تشکیل میشود .

روتور های قفسه ای یک طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار ندارند .

روتور های قفسه ای دو طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار دارند .

آیا می دانید چرا شیارها در روی روتور مورب می باشد ؟ با مورب کردن شیارها ، لرزش و صداهای موتور جلوگیری می کند. همچنین از تمایل روتور به ایستادن و قفل شدن در موقع راه اندازی جلوگیری می کند .

▪ مزایای موتور آسنکرون با روتور قفسه ای

راه اندازی موتور آسنکرون با روتور قفسه ای بر خلاف موتور سنکرون خیلی میباشد یعنی نه به موتور فرعی و نه به جریان دائم که در موتورهای سنکرون مورد احتیاج بود ، احتیاج دارد. ۱

ساختمان این موتور ساده است . ۲

سرعت آن در بارهای مختلف تقریباً ثابت است .۳

ضریب قدرت بهتری نسبت به موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی۴ شده دارد .

ساده

▪ معایب موتور آسنکرون با روتور قفسه ای :

۱) در موقع شروع به کار جریان زیادی از شبکه میگیرد .

۲) گشتاور شروع به کار آن کم میباشد .

۳) در موقعیکه بار آن به حد کافی نیست ضریب قدرتش کم است .

۴) در مقابل تغییر فشار الکتریکی حساسیت دارد .

۵) تنظیم تعداد دور آنها مشکل می باشد .

▪ موارد استفاده و کاربرد موتورهای آسنکرون :

۱) موتور آسنکرون با روتور سنجابی که روتور آن دارای یک قفسه هادی است : برای قدرتهای کم و غالباً به صورت تک فاز ساخته می شوند . موارد کاربرد آن موتورهای کولر و لباسشوئی و و یخچال و غیره می باشد .

۲) موتور آسنکرون با روتور سنجابی که روتور آن دارای دو قفسه هادی است : دارای گشتاور شروع به کار خوب و جریان راه اندازی آنها نیز نسبتاً کم است بنابراین میتوان از این موتور در جاهایی که قدرت زیاد احتیاج است استفاده شود .

ماشینهای سنکرون به دو دسته تقسیم می شود:

الف) ژنراتور سنکرون یا آلتروناتور

ب) موتور سنکرون

البته نوعی ماشین سنکرون به نام «کمپانستور» (compensator ) یا اصلاح کننده ضریب توان نیز در صنایع موجود است. این ماشینها نیز از دو قسمت تشکیل شده است که قسمت متحرک این ماشینها را «روتور» و قسمت ساکن آنها را «استاتور» می گویند. رتور ماشینهای سنکرون از لحاظ ساختمان دو دسته است. ماشینهای سنکرون با قطب صاف و ماشینهای با قطب برجسته؛ و همچنین ماشینهای سنکرون - بسته به آنکه نوع وسیله گرداننده روتور آنها چه توربینی باشد - به این صورت تقسیم می شود:

۱) توربو ژنراتور:

در این وسیله، گرداننده روتور توربین بخار است و چون توربین بخار جزء ماشینهای تند گرد است. بنابر این، توربو ژنراتور قطبهای صاف دارد و این ماشین توانایی ایجاد دورهای بسیار بالا را در قدرتهای زیاد دارد. امروزه، اغلب توربو ژنراتورها را دو قطبی می سازند؛ چون با افزایش سرعت گردش کار توربینهای بخار با صرفه تر و ارزانتر تمام می شود.

۲) هیدرو ژنراتور:

در این وسیله، گرداننده رتور توربین آبی است و چون توربین آبی دارای دور کم است، بنابر این هیدرو ژنراتور دارای قطب برجسته بوده و دارای سرعت کم است.

۳) دیزل ژنراتور:

در قدرتهای کوچک و اضطراری، وسیله گرداننده رتور دیزل است که در این مورد هم قطبهای روتور آن قطب برجسته است. مولدهای AC یا آلترناتورها درست مثل مولدهای dc بر اساس القای الکترومغناطیسی کار می کنند؛ آنها نیز شامل سیم پیچ آرمیچر و میدانی مغناطیسی است. با این همه، اختلاف مهمی بین این دو وجود دارد: در حالی که در ژنراتورهای dc آرمیچر چرخیده می شود و سامانه میدان ثابت است، در آلترناتورها آرایش عکس وجود دارد.

هر موتور سنکرون از نظر الکتریکی مشابه آلترناتور یا ژنراتور ac است . در حقیقت، به طور نظری هر ماشین سنکرون را می توان به جای آلترناتور استفاده کرد که به طور مکانیکی راه اندازی شده است؛ و یا به عنوان موتوری استفاده کرد که به صورت الکتریکی راه اندازی شده باشد. بیشتر موتورهای سنکرون دارای مقدار نامی ۱۵۰ کیلووات تا ۱۵ مگاوات بود و دارای محدوده سرعتی rpm۱۵۰ تا rpm۱۸۰۰ کار می کنند .بعضی از ویژگیهای جالب توجه در هر موتور سنکرون عبارت است از :

۱) هم در سرعت سنکرون کار می کند و هم کار نمی کند؛ یعنی در حال کار سرعت را ثابت نگه می دارد. تنها روش برای تغییر سرعت آن تغییر دادن در شیوه تغذیه است.

۲) ذاتاً خود راه انداز نبوده و مجبور است تا سرعت سنکرون با استفاده از وسیله خاص تا رسیدن به حالت سنکرون به حرکت درآید.

۳) توانایی عمل کردن در محدوده وسیعی از ضریب قدرتهای پس فاز و پیش فاز را دارد؛ پس ممکن است برای مقاصد تصحیح توان و نیز برای تغذیه گشتاور و راه اندازی بارها استفاده گردد

شکل مقابل، اساس کار موتورهای سنکرون را نشان می دهد؛ به این صورت که با به چرخش درآمدن آهنربای نعلی شکل، آهنربای کوچک نیز به حرکت در می آید. چون قطب N آهنربای کوچک کنار قطب S آهنربای نعلی شکل قرار دارد، همدیگر را جذب می کنند و قفل مغناطیسی بوجود می آورند که بصورت همزمان شروع به چرخش می کنند. در عمل استاتور موتورهای سنکرون سه فاز را سیم پیچی می کنند. زمانی که استاتور را به شبکه وصل می کنیم، میدان گردان بوجود می آید که با سرعت سنکرون می چرخد. روتور این موتورها نیز سیم پیچی شده است که توسط منبع DC تغذیه می شود. روتور نیز میدان مغناطیسی ثابتی ایجاد می کند. برای راه اندازی موتور سنکرون، ابتدا روتور را به سرعت سنکرون می رسانیم و بعد جریان استاتور را وصل می کنیم. در این صورت، قفل مغناطیسی به وجود می آید و موتور پس از قطع محرک اولیه، با سرعت سنکرون می چرخد.

▪ نکته ۱: ماشین سنکرون، ماشینی است که هم بعنوان ژنراتور سنکرون و هم بعنوان موتور سنکرون می تواند به کار رود.

▪ نکته ۲: از این موتور برای اصلاح ضریب قدرت در کارخانه ها استفاده می شود.

● اصول چرخش موتورهای آسنکرون (غیرهمزمان

شکل روبرو، اصول چرخش موتورهای آسنکرون را نشان می دهد؛ به این صورت که با به حرکت درآمدن آهنربای نعلی شکل در میله های قفس جریانی بوجود می آید. در نتیجه این جریان، میله ها نیز شروع به حرکت می کنند (میله حامل جریان در میدان). حرکت آهنربا و قفس همیشه بصورت غیرهمزمان خواهد بود. این موتورها بخاطر ساختمان ساده ای که دارند، در صنعت بیشترین استفاده را دارند. به این موتورها، موتورهای القائی یا روتور قفس سنجابی می گویند. در عمل، وقتی استاتور این موتورها را به شبکه وصل می کنیم، میدان دوار سنکرون بوجود می آید. میله های روتور داخل این میدان شروع به چرخش می کنند؛ یعنی همیشه سرعت روتور کمتر از سرعت سنکرون استاتور خواهد بود.

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

قسمت اخر

میدان دوار:شرط بوجود آمدن میدان دوار یا حوزه مغناطیس دوار، وجود اختلاف فاز زمانی و مکانی ۱۲۰ درجه سیم پیچها در داخل استاتور است.

● مدار سنکرون و آسنکرون

بلوک دیاگرام یک مدار ترتیبی در شکل نشان داده شده است ، این مدار شامل یک مدار ترکیبی است که عناصر حافظه برای تشکیل یک مسیر فیدبک به آن متصل شده اند . عناصر حافظه قطعاتی هستند که می توانند اطلاعات دودویی را در خود ذخیره نمایند .این اطلاعات در هر زمان مفروض در آنها مشخص کننده ی حالت مدار است. مدار ترتیبی ، اطلاعات دودویی را از ورودی ها دریافت می کند و این ورودی ها به همراه حالت عناصر حافظه ، یک مقدار دودویی را درپایه های خروجی مشخص می نمایند. آنها هم چنین مشخص می کنند که در چه وضعیتی عناصرحافظه تغییر حالت می دهند . بلوک دیاگرام مربوطه نشان میدهد که خروجی های یک مدار ترتیبی نه تنها تابعی از ورودی های مدار بلکه تابعی از حالت عناصر حافظه نیز می باشند . همچنین حالت بعدی عناصر حافظه نیز تابعی از ورودی ها و حالت قعلی آنها ست بنابر این یک مدار ترتیبی بوسیله ی ترتیب زمانی ورودی ها و حالت داخلی اش مشخص می گردد .

مدارهای ترتیبی از نظر مسائل زمانی سیگنال هایشان به دو نوع اساسی سنکرون و آسنکرون طبقه بندی می شوند.

یک مدار ترتیبی سنکرون ، سیستمی است که از روی سیگنالهایش در فواصل گسسته ی زمانی میتوان عملکردش را تعیین نمود و در مقابل ، عملکرد یک مدار ترتیبی آسنکرون به ترتیب تغییر سیگنالهای ورودی آن که می توانند در هر لحظه از زمان روی مدار تأثیر بگذارند وابسته است.

عناصر حافظه ای که بطور معمول در مدارهای ترتیبی آسنکرون بکار می روند قطعات تأخیر زمانی هستند . قابلیت حافظه ی یک قطعه ی تأخیر زمانی ناشی از این حقیقت است که این قطعه به زمان محدودی برای انتشار در داخل خود نیاز دارد . تأخیر انتشار داخلی یک گیت منطقی در عمل برای ایجاد تأخیرمورد نیاز کافی است ، بنابراین نیازی به واحدهای فیزیکی تأخیر زمانی وجود ندارد.

در سیستم های آسنکرون از نوع گیت ، عناصر حافظه ی شکل مورد نظر از گیت هایی تشکیل شده اند که تأخیرانتشارشان حافظه ی مورد نظر را بوجود می آورد . بنابراین یک مدار ترتیبی آسنکرون را می توان بصورت یک مدار ترکیبی که دارای فیدبک می باشد در نظر گرفت . بدلیل وجود فیدبک در میان گیت های منطقی ، یک مدار ترتیبی آسنکرون می تواند در لحظاتی از زمان ناپایدار باشد که مسئله ناپایداری مشکلات بسیاری به طراح تحمیل می نماید.

با توجه به تعریف یک سیستم ترتیبی سنکرون ، این سیستم می بایست سیگنال هایی را بکار گیرد که فقط در لحظات گسسته ی زمانی روی حافظه اش اثر می گذارند یک روش برای رسیدن به این هدف ، استفاده از پالس هایی با تداوم محدود در سیستم است بطوری که بیانگر ۱ منطقی و پالس دیگر ( یا نبود پالس ) نشان دهنده ی ۰منطقی باشد . مشکل استفاده از چنین پالسهایی این است که هر دو پالسی که از منابع مستقل به ورودی های یک گیت می رسند ، تأخیرشان در داخل آن گیت قابل پیش بینی نخواهد بود که بتدریج از هم جدا شده و نهایتأ عملیات غیرقابل اعتمادی را نتیجه خواهند داد.

سیستم های ترتیبی سنکرون عملأ برای پالسهای دودویی از نوسان کننده های ثابتی مانند سطوح ولتاژ استفاده می کنند . همزمانی این پالس ها با استفاده از قطعات زمانی ، که تولید کننده اصلی پالس ساعت نام دارند ، انجام می شود که این قطعات دنباله ای پریودیک از پالسهای ساعت را تولید می کنند . نحوه ی توزیع پالسهای ساعت در سیستم بگونه ای است که عناصر حافظه فقط به هنگام رسیدن یکی از پالسها تحریک می شود . در عمل پالسهای ساعت به همراه پالسهایی که تغییر لازمه را در عناصر حافظه ایجاد می کنند به گیت های AND اعمال می شوند . بنابر این گیت های AND فقط در زمان رسیدن پالسهای ساعت می توانندسیگنال ها را انتقال دهند . مدار های ترتیبی سنکرونی که از پالسهای ساعت در ورودی های عناصر حافظه ی خود استفاده می کنند مدارهای ترتیبی با پالس ساعت نامیده می شوند که کاربرد بسیار وسیعی دارند و غالبأ با آنها مواجه می شویم . آنها مشکل ناپایداری در نگهداری اطلاعات را ندارند و مسائل زمانی شان بسادگی قابل تقسیم به بخشهای گسسته ی مستقل است که هر کدام از این قسمت ها بطور جداگانه در نظر گرفته می شوند .

عناصرحافظه ای که در مدارهای ترتیبی با پالس ساعت بکار می روند فلیپ فلاپ نامیده می شوند . فلیپ فلاپ ها سلولهای دودویی هستند که قادر به ذخیره ی یک بیت از اطلاعات می باشند . مدار یک فلیپ فلاپ دارای دو خروجی است ، یک برای مقدارطبیعی بیت ذخیره شده در آن و دیگری برای متمم آن .

● پیدا کردن سرسیم های موتور آسنکرون Uvw-xyz

آیا می دانید اگر موتور آسنکرونی سه فازی داشته باشیم و ۶ سر سیم ، که سر سیم های آن مشخص نیست ، چه باید کرد ؟؟

اگر این سر سیم ها اشتباه وصل شود در عملکرد موتور چه تغییری حاصل می شود ؟

در سایتها و وبلاگهای مختلف در این موضوع مطالبی دیدم که اشتباه یا ناقص بیان شده ، سعی کردم مطالب و تجربیاتی که در زمینه سیم پیچی داشتم در اختیار شما دوستان قرار دهم . امیدوارم مطالب مورد استفاده تان قرار گیرد . خوشحال می شوم بتوانم از تجربیات شما نیز استفاده کنم .

▪ تعیین آرایش کلافها در شیار :

موتورهای سه فاز از سه سیم پیچ تشکیل شده که هر کدام از این سیم پیچها ۳/۱ شیارهای استاتور را اشغال می کند . این سیم پیچها به فاز اول ® ، فاز دوم (S) ، فاز سوم (T) شناسایی می شوند . سیم پیچی که از فاز R تغذیه می کند شروع سیم پیچی را (U ) و انتهای آنرا با ( X )

سیم پیچی که از فاز S تغذیه می کند شروع سیم پیچی را (V ) و انتهای آنرا با ( Y )

سیم پیچی که از فاز T تغذیه می کند شروع سیم پیچی را (W ) و انتهای آنرا با ( Z )

▪ برای یافتن سر سیم ها* :

ابتدا باید دو سر هر کلاف را پیدا کنید از مولتی متر یا هر روش دیگری که می شناسید .( یک سر مولتی متر را به یک سر سیم گرفته ، سر دیگر مولتی متر را با ۵ سر سیم باقی مانده امتحان می کنید . هر کدام که راه داد ، آن یک کلاف سیم پیچ است . )

اگر سیم پیچ U-X را از ولتاژ متناوب تغذیه کنیم . در سیم پیچ ( ۴-۳ ) و ( ۶-۲ ) نصف ولتاژ تغذیه القا می شود .

اگر اختلاف سطح ولتاژ بین ( ۲-۱ ) و ( ۳-۱ ) حدود ۵/۱ برابر ولتاژ تغذیه U-X باشد. اتصال صحیح است در این صورت ما بین ترمینالهای ( ۲و۳ ) اختلاف پتانسیل صفر خواهد بود .

اگر اختلاف سطح بین ( ۱و۳ ) کمتر از اختلاف سطح تغذیه باشد در این صورت جای( ۴و۳ ) را با یکدیگر عوض می کنیم .

اگر اتصال سیم پیچها به صورت مثلث باشد . ابتدا ستاره اتصال داده و با معلوم شدن سرها ، سیم پیچ را مجدداً به صورت مثلث اتصال می دهیم .

▪ اشتباه در سرسیم ها :

همانطور که می دانیم موتور سه فاز از سه سیم پیچ تشکیل شده است.که هر کدام از سیم پیچها ۳/۱ شیارهای استاتور را اشغال کرده و باعث تشکیل قطب در موتور می شود و قطب ها حرکت دورانی به روتورمی دهد . حال اگر سر سیمی تغییر کند در موتور ایجاد قطب نمی شود و موتور حرکت نمی کند و می تواند باعث سوختن موتور شود .

قبل از انجام کار اگر بار روی موتور قرار دارد بار را از روی موتور بردارید. ( تسمه یا ....)

این مطالب را به صورت خلاصه نوشته ام انتقاد یا پیشنهادی دارید خوشحال می*شوم بیان کنید ؟

مطالب گفته شده برای کسانی که کار سیم پیچی کرده اند بهتر و روشنتر است .

برای آشنایی بیشتر کتاب زیر را پیشنهاد می کنم :

▪ محاسبه و طراحی موتورهای القایی سه فاز

▪ مبادله آسنکرون

مبادله آسنکرون به شکل کاراکتر - کاراکتر صورت می گیرد و برای مخابره سریال (Serial Communication ) به کار کی رود . مثل مبادله از طریق مودم یا چاپگر سری . در مبادله آسنکرون هر داده کاراکتری یک بیت شروع ( Start bit ) دارد که مبین شروع آن کاراکتر است و همچنین یک یا دو بیت پایان که تعیین کننده پایان آن کاراکتر می باشد . یک کاراکتر ممکن است از پنج شش هفت یا هشت بیت تشکیل شده باشد . به دنبال بیت های داده یک بیت توازن (Parity bit) وجود دارد که دریافت کننده آن را به منظور خطایابی مورد استفاده قرار می دهد . پس از اینکه بیت parity ارسال شد سیگنال حداقل باید برای مدت زمان یک بیت دارای ارزش یک ( ۱ ) شود تا پایان کاراکتر را معین کند . بیت جدید شروع ( Start bit ) موجب می شود که وسیله دریافت کننده از آمدن یک کارکتر داده آگاه شود و ساعت خود را سنکرون ( همزمان ) کند . از آنجایی که ساعت های کامپوترهای ارسال کننده و دریافت کننده به طور پیوسته سنکرون نیستند بنابراین ارسال کننده ار بیت شروع برای تنظیم کردن ساعت دریافت کننده استفاده می کند . همچنین کامپیوتر دریافت کنده دارای برنامه ای است که تعداد بیت های هر کاراکتری را که از طرف فرستنده ارسال می شود تشخیص دهد

▪ مبادله سنکرون

بعضی مواقع احتیاج به ارسال بلوک های بزرگ داده ها داریم . مثل خواندن بک فایل از روی یک دیسک و یا انتقال اطلاعات ار یک کامپوتر به یک چاپگرکه مبادله سنکرون یک روش مفید با راندمان بالابرای انتقال بلوک های بزرگ داده - با استفاده از فواصل زمانی برای سنکرون نمودن - می باشد .

با استفاده از یک ارتباط خارجی که پالسهای ساتعت را حمل می کند می توان ارسال کنننده و دریافت کننده را سنکرون کرد . پالس ساعت بیان کننده سرعت ارسال داده می باشد و از آن برای اندهزه گیری سرعت تبادل اتلاعات استفتده می شود . برای این منظور به یک خط ارتباطی اضافی جهت حمل پالس های ساعت نیاز است ولی در شبکه فقط از یک رسانه برای ارسال اطلاعات و پالس ساعت استفاده می شود . بنابراین هر دو سیگنال داده ها و پالس ساعت طوری کددهی می شوند که سیگنال سنکرون در آنها مستتر باشد . انجام این کار توسط روش کددهی منچستر تفاضلی Differnet امکان پذیر است.

▪ بالابرهای بدون گیربکس با موتورهای سنکرون و آسنکرون

موتورهای مورد استفاده در بالابرهای بدون گیربکس را موتورهای سنکرون می نامند. این موتورها به موتورهای DC بدون زغال (Brushless) و یا اختصاراً موتورهای بدون زغال معروف اند. زیرا این موتورها از نظر مشخصه های فنی کاملاً شبیه موتورهای DC بوده ولی فاقد زغال می باشند.

سابقه کاربرد این گونه موتورها در صنعت به ۲۰ سال پیش بر می گردد. از این گونه موتورها در ماشین افزارها، ماشین های مورد استفاده در صنعت چوب، ماشین های بسته بندی و مشابه آنها استفاده می شده است. مدت کوتاهی است که از کاربرد این گونه موتورها در صنعت آسانسور نیز استفاده می شود.

در این گونه موتورها، سیم پیچی استاتور در داخل قرار دارد و موتور که مگنت های دایمی بر روی آن قرار دارند در سطح بیرونی واقع شده اند و از سطح خارجی موتور به عنوان دیسک ترمز استفاده می شود. نیروی وارده توسط مگنت های دایمی از قطر محیط چرخش آنها مستقل می باشد و به دلیل همین امتیاز است که می توان آنها را در بزرگترین قطر ممکن چرخش داد تا بدین ترتیب حداکثر گشتاور موردنیاز حاصل شود.

در نتیجه در این گونه موتورها اگرچه قطر آنها بین (۸۰-۵۰ سانتیمتر) افزایش پیدا می کند اما پهنای موتور به صورت قابل توجهی کاهش می یابد و لذا مجموعه ابعاد این نوع بالاتر حتی نسبت به کوچکترین بالابرهای گیربکسی بسیار کوچکتر است. برای دستیابی به گشتاور موردنیاز در این گونه موتورها استفاده از یک ردیف مگنت دایمی در دایره ای با قطر بالا کافی به نظر می رسد. همچنین دراین گونه موتورهای سنکرون امکان افزایش قطب های موتور (تا حد ۱۰۰ قطب) فقط با افزایش قطر موتور امکان پذیر می باشد بدون این که طول و (پهنای ) موتور افزایش یابد. در حقیقت، پهنای این موتورها با پهنای مگنت های دایمی نسبت مستقیم دارد. به عنوان مثال برای یک آسانسور ۸نفره با سرعت یک متر بر ثانیه در سیستم ۱: ۲ پهنای این مگنت ها کمتر از ۴ سانتی متر می باشد. مگنت ها گاهی با فاصله حدود ۳۰ میلیمتر از یکدیگر چیده می شوند. استفاده از تعداد زیادی قطب سبب کاهش اندازه واکنش آرمیچر در لبه های قطب گردیده و به طبع آن ضخامت قطب ها (و هزینه آنها) کاهش می یابد.این به نوبه خود سبب کاهش ضخامت استاتور گردیده و دستگاه بالابر دارای ابعاد کوچکتر خواهد شد. قسمت های فعال استاتور و موتور در چنین حالتی به صورت دو تاج روبروی هم قرار می گیرند.

در یک چنین حالتی به بهای افزایش پیچیدگی و هزینه های تولید، ابعاد موتور تا حد قابل توجهی کاهش می یابد. با توجه به پهنای بسیار کم این موتورها، در ابتدای کار از آنها در آسانسورهای بدون موتورخانه استفاده می شد. امروزه با پیشرفت دانش ساخت و فن آوری صنعتی استفاده از این بالابرها در آسانسورهای سرعت پایین نیز در حال گسترش است.

spow · 23 خرداد، ۱۳۸۹

سلام دوستان عزیز

در این قسمت قصددارم معرفی کامل ژنراتورها توسط شرکت زیمنس رو بزارم

این فایل واقعا فوق العاده هست وژنراتور رو با تمامی دیتیلاش برای شما معرفی میکنه

حتما دانلود کنین واز اشنایی کامل با ژنراتورها لذت ببرید

موفق باشید

اینم لینک دانلود

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

spow · 24 خرداد، ۱۳۸۹

مونيتورينگ حركت لبه روتور در ژنراتورهای آبی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

شركت خدمات برق رسانی عمومی Chelan County (واقع در واشنگتن) در بخشی از سیاست بهسازی و نوسازی اقدام به نصب اسكنرهایی بر روی روتور یازده واحد ژنراتوری نیروگاه كرده است. این اسكنرها از شركت Benty Nevada`s Hydro Scan خریداری شده اند.

این اسكنرها با استفاده از سنسورهای حرارتی، فاصله هوایی، تخلیه جزیی،‌ میدان مغناطیسی و میدان الكتریكی، امكان نظارت و كنترل ژنراتورهای در حال بهره برداری را ایجاد می كنند. اخیرا چندین نمونه سنسور مكانیكی به انواع تجهیزات اندازه گیری موجود هیدوراسكن اضافه شده اند. از جمله این سنسورها می‌توان از كرنش سنج متصل به روتور، ترموكوپل و سنسور جابجایی سنج نام برد. سنسور جابجایی سنج لبه روتور RDS - Rim Displacement Sensor ، یكی از سنسورهای مورد استفاده می باشد.

در سال 1970 هفت دستگاه ژنراتور وستینگهاوس واقع در نیروگاه Rocky Reach نصب شد كه مشخصه‌های نامی این ژنراتورها به شرح زیر است:

IDC = 1150A و VDC = 375V و 4120A و 15KV و PF= 0. 95 و 107MVA

با گذشت چند سال از بهره برداری این ژنراتورها مشاهده شد كه لبه روتور این ژنراتورها به تدریج جمع (Shrink) می شود علائم آن هم شامل گردگرفتگی و ساییدگی اطراف كلیدهای فنری بود. یكی از حوادثی كه اخیرا رخ داده بود و اهمیت این مشكل را نشان می‌دهد این بود كه ماده ائی از محرك مربوط به كلید فنری از محل خود خارج شده و سیم پیچی روتور و استاتور را به هم اتصال داده است. شكل (1) قسمت عنكبوتی (Spider) و لبه روتور را نشان می‌دهد. به منظور تعیین و سنجش میزان كوچك شدن (چروكیدگی) لبه روتور، پرسنل Chelan County تقاضا كردند كه عملكرد سنسورهای به كار رفته جهت كنترل و نظارت حركت لبه روتور واحد در حال كار را بررسی كنند. مشخص شد كه سنسورهای جابجایی سنج با رنج 0 تا 1/0 اینچ و دقت 001/0 اینچ می‌توانند برای اندازه گیری حركت نسبی بین عنكبوتی روتور(Spider) و لبه روتور بكار روند

لبه میانی روتور

سنسورهای جابجایی سنج طوری نصب شده بودند كه حركت نسبی بین لبه روتور و بازوی عنكبوتی روتور (Spider) را اندازه گیری كنند. به كار بردن سیستم RDS بوسیله استفاده از سیستم هیدروسكن، باتوجه به قابلیت آن در انتقال داده در زمان واقعی از روتور واحد در حال بهره برداری برای بدست آوردن داده ها و تجهیزات مفسر، ممكن شد. چهارده سنسور جابجایی سنج (در هر بازوی عنكبوتی یك عدد) بر روی هر كدام از ژنراتورهای وستینگهاوس واقع در نیروگاه Reach Rocky نصب شده است. در طول راه‌اندازی اخیر واحد C6 نیروگاه مذكور پس از نصب سیستم RDS ، تجزیه دقیق اطلاعات مربوط به سرعت و دمای متفاوت و بار كامل نشان می دهد كه از میان این موارد، جابجائی اصلی هنگامی رخ می دهد كه واحد در بار كامل كار می‌كند. جدول (1) اعداد بدست آمده در طول راه اندازی واحد C6 را نشان می‌دهد. جابجائی طراحی شده برای روتورهای وستینگهاوس در نیروگاه Rocky Reach برابر 035/0 اینچ بود. همانطور كه در جدول (1) مشاهده می‌شود انحراف لبه روتور در بار كامل و دمای كار به بیشترین مقدار خود می‌رسد. یك قسمت جالب دیگر از داده های مربوط به حركت لبه روتور در واحد C3 ، Rocky Reach نمایان شد. شكل (2) داده های 14 سنسور جابجایی سنج را به همراه نمایی از استاتور كه بوسیله سنسور فاصله هوایی نصب شده روی روتور رسم شده است، نشان می‌دهد (منحنی بالایی). این منحنی مقادیر اندازه گیری شده به هنگام چرخش روتور را نشان می‌دهد. منحنی مربوط به فاصله هوایی، فاصله هوایی كوچكتری را در وسط منحنی نشان می‌دهد. 14 سنسور جابجایی سنج رفتار مشابهی را در قبال كاهش فاصله هوایی داشتند. نیروی ناشی از میدان مغناطیسی در فاصله هوایی كوچكتر افزایش پیدا می كند، لذا جایی كه فاصله هوایی كوچكتر است، لبه روتور به سمت خارج منحرف می‌شود.

جاییكه كمترین فاصله هوایی وجود دارد لبه روتور این ژنراتور به سمت بیرون انحنا پیدا كرده كه باعث كمتر شدن فاصله هوایی می‌شود. پرسنل Chelan Conty PUD از اطلاعات سنسورهای RDS نصب شده روتور، برای تعیین وضعیت چروكیدگی تمام ژنراتورهای وستینگهاوس نیروگاه Rocky Reach استفاده خواهند كرد. با استفاده از این اطلاعات، پرسنل نیروگاه می توانند به هنگام برنامه ریزی استراتژی تعمیراتی، به عملكرد مناسب ژنراتورهای وستینگهاوس نظارت داشته باشند.

spow · 24 خرداد، ۱۳۸۹

دانلود فایلی درزمینه اشنایی با ژنراتورهای نیروگاههای گازی V94.3 زیمنس با توان خروجی 250 مگاوات

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

samaneh66 · 26 خرداد، ۱۳۸۹

یک ژنراتور الکتریکی دستگاهی است که از یک منبع انرژی مکانیکی تولید انرژی الکتریکی می کند. این فرایند را تولید الکتریسته می نامند. ابداعات قبل از اینکه ارتباط بین مغناطیس و الکتریسته کشف شود، ژنراتورها از اصول الکتروستاتیک بهره می بردند. ماشین ویمشارت از القای الکتروستاتیک یا تاثیر کردن استفاده می کرد. ژنراتور واندوگراف از اثر تریبوالکتریک «برق مالشی) برای جدا سازی بارهای الکتریکی با استفاده از اصطکاک بین عایقها ، استفاده می کرد. ژنراتورهای الکتروستاتیک کارآمد نیستند و تنها برای آزمایشات علمی که نیازمند ولتاژهای بالا است، مناسب هستند. فارادی در سال 1831 –1832م میشل فارادی کشف کرد که بین دو سر یک هادی الکتریکی که بصورت عمود بر یک میدان مغناطیسی حرکت می کند، اختلاف پتانسیلی ایجاد می شود. او اولین ژنراتور الکترومغناطیسی را بر اساس این اثر ساخت که از یک صفحه مسی دوار بین قطب های یک آهنربای نعل اسبی تشکیل شده بود. این وسیله یک جریان مستقیم کوچک را تولید می کرد. دینامو دینامو اولین ژنراتور الکتریکی قادر به تولید برق برای صنعت بود، و کماکان مهمترین ژنراتور مورد استفاده در قرن 21 ام است. دینامو از اصول الکترومغناطیس برای تبدیل چرخش مکانیکی به یک جریان الکتریکی متناوب، استفاده می کند. اولین دینامو بر اساس اصول فارادی در سال 1832 توسط هیپولیت پیکسی که یک سازنده تجهیزات بود، ساخته شد. این وسیله دارای یک آهنربای دائم بود که توسط یک هندل گردانده می شد. آهنربای چرخنده بگونه ای قرار داده می شد که یک تکه آهن که با سیم پوشانده شده بود، از قطب های شمال و جنوب آن عبور می کرد. پیکسی کشف کرد که آهنربای چرخنده، هر بار که یک قطبش از سیم پیچ عبور می کند، تولید یک پالس جریان در سیم می کند. به علاوه قطب های شمال و جنوب آهنربا جریان ها را در جهت های مختلف القا می کنند. پیکسی توانست با اضافه کردن یک کموتاتور جریان متناوب تولیدی به این روش را به جریان مستقیم تبدیل کند. دیناموی گرام بهرحال هر دوی این طرح ها دارای مشکل یکسانی بودند: آنها پرش های جریانی القا می کردند که از هیچ چیز پیروی نمی کرد. یک دانشمند ایتالیایی بنام آنتونیو پاسینوتی این مساله را با جایگزینی سیم پیچ چرخنده توسط یک سیم پیچ حلقه ای که او با سیم پیچی یک حلقه آهنی درست کرده بود، حل کرد. این بدان معنی بود که آهنربا همواره از بخشی سیم پیچ عبور می کرد که این مساله موجب یکنواختی جریان خروجی می شد. زنوب گرام چند سال بعد در حین طراحی اولین نیروگاه تجاری در پاریس در دهه 1870م، این طرح را دوباره ابداع کرد. طراحی وی با نام دینامی گرام معروف است. نسخه های مختلف و تغییرات زیادی از آن هنگام تا کنون در این طراحی بوجود آمده است، اما ایده اصلی چرخش یک حلقه بی پایان از سیم، کماکان قلب تمامی دیناموهای پیشرفته باقی ماند. مفاهیم دانستن این مطلب مهم است که ژنراتور تولید جریان الکتریکی می کنند و نه بار الکتریکی، که در سیم های سیم پیچی اش وجود دارد. این تا حدودی شبیه یک پمپ آب است که ایجاد یک جریان آب می کند اما خود آب را ایجاد نمی کند. ژنراتورهای الکتریکی دیگری هم وجود دارند، اما بر اساس دیگر پدیده های الکتریکی نظیر: پیزو الکتریسته و هیدرو دینامیک مغناطیسی، ساختار یک دینامو شبیه یک موتور الکتریکی است و تمام انواع عمومی دیناموها می توانند مانند موتورها کار کنند. همچنین تمامی انواع عمومی موتورهای الکتریکی می توانند مانند یک ژنراتور کار کنند.

ورود

ژنراتور الکتریکی

ارسال های توصیه شده

Mehdi.Aref 26780

لینک به دیدگاه

بهترین ارسال کنندگان این موضوع

بهترین ارسال کنندگان این موضوع

setayesh_sokoot 106

لینک به دیدگاه

Mehdi.Aref 26780

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

spow 44197

لینک به دیدگاه

samaneh66 10265

لینک به دیدگاه

اطلاعیه ها

سایت نواندیشان

انجمن نواندیشان

جریان فعالیت های من

کسب درآمد کنید