ژنراتور سنکرون چیست؟

ژنراتور سنکرون چیست؟

ژنراتور سنکرون نسل جدیدی از ژنراتور است که جایگزین نوع ذغالی شده‌اند. در ژنراتورهای ذغالی معایب زیادی از جمله راندمان پایین، بالا بودن جریان تحریک، بزرگ بودن و مشکل بودن تعویض جاروبک وجود داشت که در ژنراتور سنکرون این ایراد‌ها وجود ندارد.

به طور کلی ژنراتور سنکرون به نوعی ژنراتور القایی گفته می‌شود که سرعت ژنراتور با فرکانس ۵۰ هرتزی اش سینک و هماهنگ است و به دلیل هم گام بودن سرعت و فرکانس 50 هرتزی از آن با عنوان ژنراتور القایی ژنراتور سنکرون نام برده می‌شود. ژنراتور سنکرون مغناطیسم دائم انرژی مکانیکی را از طریق موتور های دیزلی دریافت کرده و با به چرخش در آمدن موتور باعث تولید انرژی الکتریکی می‌شوند. این ژنراتور‌ها اغلب از دو بخش اصلی استاتور و روتور تشکیل شده اند. در ادامه به بررسی بیشتر عملکرد این تجهیزات، روش سنکرون کردن و انواع آنها خواهیم پرداخت؛

 

ژنراتور سنکرون چیست؟

ژنراتور سنکرون یک دستگاه الکتریکی است که انرژی مکانیکی را به برق مبدل می‌کند. این تبدیل انرژی به کمک میدان‌های مغناطیسی رخ می‌دهد. اساس کار ژنراتور سنکرون بر روی اصل القاء الکترومغناطیسی استوار است. در این دستگاه، یک میدان مغناطیسی دوار در روتور (قسمت متحرک) ایجاد می‌شود و این میدان مغناطیسی، ولتاژ را در سیم‌پیچ‌های استاتور (قسمت ثابت) القا می‌کند. سرعت چرخش روتور و فرکانس ولتاژ خروجی ژنراتور سنکرون با هم رابطه مستقیم دارند.

ژنراتورهای سنکرون به دلیل راندمان بالا، قابلیت کنترل دقیق ولتاژ و فرکانس و همچنین قابلیت اتصال به شبکه‌های برق، به‌گستردگی در نیروگاه‌ها و صنعت‌های گوناگون به کار گرفته می‌شوند. این ژنراتورها در اندازه‌ها و ظرفیت‌های متنوع ساخته می‌شوند. از آن‌ها برای تولید برق در نیروگاه‌های حرارتی، آبی، بادی و هسته‌ای استفاده می‌شود. همچنین، ژنراتورهای سنکرون در سامانه‌های تولید برق اضطراری و پشتیبان نیز کاربرد دارند.

برای مشاهده قیمت موتور ژنراتور در پارسیان دیزل کلیک کنید.

سنکرون کردن دیزل ژنراتور چیست؟

سنکرون کردن دیزل ژنراتورها عبارت است از فرایندی که موجب تطبیق پارامترهایی مانند زاویه فاز، نوع و شکل موج ژنراتور، فرکانس و ولتاژ را با سیستم‌‌های قدرت دیگر می‌شود. در صورتی که این فاکتور‌ها با هم مطابقت نداشته باشند، تحویل انرژی به شبکه با مشکل مواجه خواهد شد و به همین دلیل باید سرعت ژنراتور و جریان تحریک طی عملیاتی که سنکرون کردن نامیده می‌شود، هماهنگ شوند. این پروسه زمانی انجام می‌شود که برای تولید برق از دو یا چند ژنراتور به صورت هم زمان استفاده شده و بار الکتریکی آنها به طور پیوسته در حال تغییر می‌باشد. با سنکرون کردن ژنراتور‌ها در چنین حالتی می‌توان انرژی بیشتری تولید کرده و پارامترهای ژنراتورها را نیز با هم منطبق کرد. برای خرید و استعلام قیمت دیزل ژنراتور کلیک کنید.

دو ژنراتور سنکرون در کنار هم
ژنراتورهای سنکرون با سرعتی هماهنگ با فرکانس شبکه کار می‌کنند و انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل می‌کنند

انواع ژنراتور سنکرون

ژنراتورهای سنکرون را می‌توان بر اساس نوع روتور به دو دسته تقسیم بندی کرد، ژنراتورهای سنکرون با قطب صاف و ژنراتورهایی با قطب برجسته؛ علاوه بر این با توجه به این که روتور آنها چه نوع توربینی باشد نیز می‌توان ژنراتورهای سنکرون را به انواع زیر دسته بندی نمود:

توربو ژنراتورها که گرداننده روتور توربین بخار است، این گروه از ژنراتورهای سنکرون چون جزء دستگاه‌های تند گرد هستند، دارای قطب صاف می‌باشند و توانایی ایجاد دورهای بسیار بالا در قدرت های زیاد را دارند

هیدرو ژنراتور که گرداننده روتور انرژی توربین آبی می‌باشد و به دلیل آنکه توربین آبی دارای دور کم است، این تجهیزات دارای قطب برجسته و سرعت کم می‌باشند.

دیزل ژنراتور‌ که در قدرت های کوچک و اضطراری به کار برده می‌شوند و وسیله گرداننده روتور دیزل است و قطب های روتور آنها نیز از نوع قطب برجسته می‌باشد.

علاوه بر این تقسیم بندی‌ها، می‌توان انواع ژنراتور های سنکرون را بر حسب مقدار نامی توان آنها نیز دسته بندی کرد که با توجه به این معیار انواع مختلفی در محدوده مقدار نامی 150 کیلو وات تا 15 مگاوات و محدوده سرعتی rpm150 تا rpm1800 موجود می‌باشد.

 

معنی سنکرون و آسنکرون چیست؟

سنکرون به معنای همزمان یا همگام است. در دنیای برق، به دستگاه یا سامانه ی گفته می‌شود که با سرعت و فرکانس مشخصی کار می‌کند و با یک منبع تغذیه متناوب هماهنگ است. به عبارت ساده‌تر، در یک سامانه سنکرون، همه اجزا با هم و با یک ریتم مشخص حرکت می‌کنند.

آسنکرون به معنای ناهمزمان یا غیر همگام است. در مقابل سنکرون، دستگاه یا سامانه ی که سرعت چرخش آن با سرعت میدان مغناطیسی ایجاد شده در آن برابر نباشد، آسنکرون نامیده می‌شود. در سامانه‌های آسنکرون، یک لغزش بین سرعت روتور و میدان مغناطیسی وجود دارد. این لغزش باعث ایجاد گشتاور و حرکت روتور می‌شود.

برای مثال، در یک موتور الکتریکی سنکرون، سرعت چرخش روتور، دقیقاً برابر با سرعت میدان مغناطیسی استاتور است. اما در یک موتور الکتریکی آسنکرون، روتور با سرعتی کمتر از سرعت میدان مغناطیسی استاتور می‌چرخد.

 

تفاوت ژنراتور سنکرون و آسنکرون

ژنراتور سنکرون و ژنراتور آسنکرون دو نوع اصلی ژنراتور هستند که در تولید برق به کار می‌روند. هر دو ژنراتور انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند، اما مکانیزم کار و ویژگی‌های آن‌ها با هم متفاوت است.

  • ژنراتور سنکرون: در این نوع ژنراتور، سرعت چرخش روتور (قسمت متحرک) دقیقاً برابر با سرعت میدان مغناطیسی دوار استاتور (قسمت ثابت) است. به عبارت دیگر، روتور و میدان مغناطیسی با یکدیگر همگام هستند. این هماهنگی باعث می‌شود که فرکانس ولتاژ خروجی ژنراتور سنکرون بسیار پایدار باشد. ژنراتورهای سنکرون به‌معمول در نیروگاه‌های بزرگ و برای تولید برق با کیفیت بالا استفاده می‌شوند.
  • ژنراتور آسنکرون: در ژنراتور آسنکرون، سرعت چرخش روتور کمی کمتر از سرعت میدان مغناطیسی استاتور است. به این تفاوت سرعت، لغزش می‌گویند. این لغزش باعث القاء جریان در روتور و تولید گشتاور می‌شود. ژنراتورهای آسنکرون به‌معمول ساختار ساده‌تری نسبت به ژنراتورهای سنکرون دارند و هزینه ساخت آن‌ها کمتر است. اما کنترل فرکانس و ولتاژ خروجی در آن‌ها نسبت به ژنراتورهای سنکرون پیچیده‌تر است.

به طور خلاصه، تفاوت اصلی بین ژنراتور سنکرون و آسنکرون در سرعت چرخش روتور نسبت به میدان مغناطیسی استاتور است. این تفاوت منجر به تفاوت‌هایی در ساختار، عملکرد، کنترل و کاربردهای این دو نوع ژنراتور می‌شود.

 

اجزاء ژنراتور سنکرون

ژنراتور سنکرون، قلب تپنده‌ی بسیاری از نیروگاه‌هاست و از اجزاء مختلفی شکل می‌گیرد که هر کدام نقش مهمی در تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی ایفا می‌کنند.

  • استاتور: قسمت ثابت ژنراتور است که از هسته‌ای آهنی و چند شیار تشکیل شده است. سیم‌پیچ‌های سه فاز در این شیارها قرار دارند. هنگامی که میدان مغناطیسی دوار روتور از کنار این سیم‌پیچ‌ها عبور می‌کند، در آن‌ها ولتاژ القا می‌شود. این ولتاژ خروجی ژنراتور است که به شبکه برق تزریق می‌شود.
  • روتور: قسمت متحرک ژنراتور است که به شفت توربین متصل است. روتور از دو بخش اصلی شکل می‌گیرد: قطب‌های مغناطیسی و سیم‌پیچ‌های تحریک. قطب‌های مغناطیسی می‌توانند قطب‌های برجسته یا قطب‌های صاف باشند. سیم‌پیچ‌های تحریک نیز در این قطب‌ها قرار دارند و با عبور جریان مستقیم از آن‌ها، میدان مغناطیسی لازم برای تولید ولتاژ در استاتور ایجاد می‌شود.
  • سامانه تحریک: این سامانه وظیفه تامین جریان مستقیم برای سیم‌پیچ‌های تحریک روتور را بر عهده دارد. سامانه تحریک می‌تواند از نوع DC یا AC باشد. در سامانه‌های تحری AC، از یک مبدِل برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم استفاده می‌شود.
  • سامانه خنک‌کننده: ژنراتورهای سنکرون در حین کار حرارت زیادی تولید می‌کنند. به همین دلیل، برای جلوگیری از آسیب دیدن عایق‌ها و افزایش طول عمر ژنراتور، از سامانه‌های خنک‌کننده استفاده می‌شود. این سامانه‌ها می‌توانند از نوع هوا خنک، روغن خنک یا هیدروژن خنک باشند.

 

نحوه کارکرد ژنراتور سنکرون

ژنراتور سنکرون دستگاهی است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی مبدَل می‌کند. اساس کار آن بر پایه القاء الکترومغناطیسی است.

در ژنراتور سنکرون، یک میدان مغناطیسی دوار در روتور ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی به‌معمول با عبور جریان مستقیم از سیم‌پیچ‌های روتور تولید می‌شود. وقتی روتور به چرخش درمی‌آید، این میدان مغناطیسی دوار نیز همراه آن می‌چرخد. این میدان، در سیم‌پیچ‌های استاتور (که به صورت ثابت قرار دارند) ولتاژی متناوب القا می‌کند.

سرعت چرخش روتور در ژنراتور سنکرون باید با سرعتی که میدان مغناطیسی در استاتور ایجاد می‌کند، همگام باشد. به همین دلیل به آن ژنراتور سنکرون می‌گویند. این همگامی باعث می‌شود که فرکانس ولتاژ خروجی ژنراتور بسیار پایدار باشد. برای تغییر ولتاژ خروجی، می‌توان شدت جریان عبوری از سیم‌پیچ‌های تحریک روتور را تغییر داد. همچنین با تغییر تعداد قطب‌های مغناطیسی در روتور می‌توان فرکانس ولتاژ خروجی را تغییر داد.

به طور خلاصه، ژنراتور سنکرون با ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار در روتور و القای ولتاژ در سیم‌پیچ‌های استاتور، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی مبدل می‌کند.

 

علت سنکرون کردن دیزل ژنراتورها

به دلیل نیاز حیاتی صنایع مختلف به انرژی الکتریکی، نقش و اهمیت استفاده از دیزل ژنراتور‌ها در تامین جریان برق پایدار صنایع مختلف بسیار پر رنگ تر از گذشته شده است. علاوه بر آن با توجه به نیاز و کاربردهای مختلف در این زمینه در اغلب موارد نمی توان تنها از یک دیزل ژنراتور برای تولید برق استفاده کرد؛ به خصوص در مواردی که لزوم کارکرد مداوم این تجهیزات وجود دارد، برای اطمینان از تامین برق بدون قطعی از چندین ژنراتور در مدار تولید نیروی الکتریکی استفاده می‌شود. در چنین شرایطی برای این هماهنگ سازی توان و بار این دستگاه ها با همدیگر، باید عمل سنکرون کردن دیزل ژنراتورها انجام شود.

 

عملیات پارالل سازی ژنراتورها

عملیات پارالل سازی ژنراتورها به معنی موازی سازی آنها می‌باشد و عبارت است از فرایندی که طی آن دو یا چند دیزل ژنراتور به طور موازی در کنار هم و همزمان فعالیت کرده و توان خروجی خود را به مدار تولید برق انتقال می‌دهند. عملکرد این دستگاهها از طریق برد کنترلی سنکرون پارالل مدیریت و کنترل خواهد شد. انجام این فرایند بین ژنراتور‌ها مزایای متعددی از جمله صرفه جویی و کاهش در هزینه ‌های خرید و سرویس دیزل ژنراتور، کاهش مصرف سوخت، افزایش توان خروجی مورد نیاز را به دنبال خواهد داشت.

نقشه مدار سنکرون کردن ژنراتور
ژنراتورهای سنکرون برای افزایش کارایی و قابلیت در شبکه‌های قدرت بسیار اهمیت دارند

مزایای موازی کردن یا سنکرون سازی دیزل ژنراتورها

همان طور که گفته شد موازی کردن یا سنکرون سازی دیزل ژنراتور‌ها به دلیل مزایای مختلفی انجام می‌شود که برخی از مهمترین آنها عبارتند از:

قابلیت اطمینان بیشتر

با  استفاده از چندین دیزل ژنراتور پارالل شده با هم، برق اضطراری در زمان مورد نیاز با اطمینان بیشتری تامین خواهد شد؛ چرا که حتی در صورت از کار افتادن بخشی از ژنراتور‌ها و مواقع بحرانی نیز، امکان تامین بار مورد نیاز توسط سایر واحد‌ها وجود دارد و توزیع بار در سیستم در میان ژنراتورها به ترتیب اولویت انجام می‌شود.

قابلیت تطابق ظرفیت دیزل ژنراتور با بار کار

در سیستم هایی که تنها از یک ژنراتور استفاده می‌شود، نمی توان به سادگی ظرفیت بار دستگاه را با بار کار تطبیق داد و در مقابل در سیستم هایی که از دیزل ژنراتورهای پارالل شده استفاده می‌کنند ، می‌توان به سادگی با خارج کردن یک یا چند ژنراتور از مدار یا اضافه کردن ژنراتور جدید به مدار این ظرفیت‌ها را باهم مطابقت داد.

انعطاف پذیری بیشتر

پارالل کردن ژنراتور با هم موجب می‌شود که به جای استفاده از ژنراتورهای بزرگ و حجیم، بتوان از چندین دیزل ژنراتور در ابعاد کوچکتر استفاده کرد؛ ضمن آنکه می‌توان با توجه به تعدد دستگاهها آنها را در فضای کاری با انعطاف پذیری بیشتر نصب نمود.

سرویس و نگهداری ساده تر

در سیستم هایی که به صورت هم زمان از چند ژنراتور سنکرون شده با هم استفاده می‌شود، در مواقعی که نیاز به تعمیرات یا سرویس باشد، می‌توان بدون متوقف کردن شبکه تامین برق، ژنراتور مورد نظر را از مدار خارج کرده و عملیات سرویس و نگهداری را انجام داد. این مزیت به خصوص در شرایطی که نیاز به تامین برق مداوم وجود دارد، بسیار مهم و حیاتی می‌باشد.

صرفه اقتصادی و عملکرد کیفی بهینه

موتورهای به کار رفته در دیزل ژنراتورهای پارالل شده با هم در اغلب موارد از انواع کوچک و قابل اطمینان ساخته می‌شود که هزینه تولید کمتری نیز در مقایسه با ژنراتورهای بزرگ دارند و به همین دلیل خرید و نصب این تجهیزات در سیستم تولید نیروی الکتریکی به صرفه تر خواهد بود؛ علاوه بر آن همان طور که گفته شد عملکرد کیف این دستگاههای سنکرون شده نیز در مقایسه با یک ژنراتور بزرگ بهتر خواهد بود.

 

تابلو سنکرون دیزل ژنراتور

همان طور که گفته شد؛ متناسب با شرایط بار کار و تغییر بار مصرفی لازم است تا بار انتقال داده شده از ژنراتور های به مدار نیز کنترل شود. به همین منظور و برای استفاده بهینه از این دستگاه‌ها از تابلو سنکرون دیزل ژنراتور استفاده می‌شود. کنترلر موجود در این تابلو کار سنکرون کردن ژنراتور‌ها با هم و تطابق بار با بار مصرفی را انجام می‌دهد.

 

امکانات تابلو سنکرون دیزل ژنراتور

همان طور که گفته شد؛ تابلو سنکرون دیزل ژنراتور قابلیت اتصال دو یا چند دیزل ژنراتور به یکدیگر یا برق شهر را دارد و به کمک آن می‌توان تقسیم بار بین دیزل ژنراتور‌ها برای انعطاف پذیری بیشتر سیستم را انجام داد؛ علاوه بر آن امکان برگشت برق بدون ایجاد قطعی در سیستم نیز به کمک این تجهیزات امکان پذیر می‌باشد.

به طور کلی مهمترین امکانات تابلو سنکرون دیزل ژنراتور شامل موارد زیر می‌باشد:

  • استارت دستی دیزل ژنراتور
  • استارت اتوماتیک دیزل ژنراتور
  • تنظیم پارامتر های دیزل ژنراتور با کیبورد یا نرم افزار
  • نمایش ولتاژ برق شهری
  • نمایش فرکانس برق شهری
  • نمایش ولتاژ دیزل ژنراتور
  • نمایش فرکانس دیزل ژنراتور
  • حفاظت در مقابل عواملی مانند پارامترهای الکتریکی، مکانیکی، موتور و ژنراتور
  • قابلیت افزودن ورودی آنالوگ
  • قابلیت افزودن ورودی دیجیتال جهت اتصال سنسورهایی مانند سنسور دمای آب، فشار روغن، دور  موتور

 

برای خرید و دریافت مشاوره رایگان با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید

 

جمع بندی

ژنراتور سنکرون به عنوان یکی از مهم‌ترین تجهیزات تولید انرژی الکتریکی، نقش حیاتی در تولید و تأمین برق پایدار ایفا می‌کند. این نوع ژنراتور با استفاده از اصل سنکرونیزه شدن سرعت چرخش موتور و فرکانس جریان خروجی، برق متناوب تولید می‌کند و در نیروگاه‌های بزرگ، سیستم‌های تولید برق اضطراری و همچنین صنایع سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از ویژگی‌های بارز ژنراتورهای سنکرون می‌توان به دقت بالا در تنظیم ولتاژ و فرکانس، توانایی کارکرد با بازده انرژی بالا، و ثبات در تأمین برق اشاره کرد. علاوه بر این، ژنراتورهای سنکرون به دلیل قابلیت اطمینان بالا و عمر طولانی، به گزینه‌های محبوب در صنعت تبدیل شده‌اند.

در نهایت، انتخاب ژنراتور سنکرون برای پروژه‌های صنعتی و نیروگاهی به دلیل مزایای متعدد آن، از جمله پایداری عملکرد و هماهنگی با شبکه برق، بسیار مناسب است. این ژنراتورها علاوه بر عملکرد قابل اطمینان، به کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش بهره‌وری انرژی کمک می‌کنند.

پیشرو موتور پارسیان دیزل

 

سوالات متداول

  • چرا ژنراتورهای سنکرون جایگزین ژنراتورهای ذغالی شده‌اند؟
    ژنراتورهای سنکرون به دلیل داشتن مزایایی نظیر راندمان بالاتر، جریان تحریک کمتر، ابعاد کوچکتر و عدم نیاز به تعویض جاروبک، جایگزین ژنراتورهای ذغالی شده‌اند که دارای معایبی مانند راندمان پایین و بالا بودن جریان تحریک بودند.
  • فرایند سنکرون کردن دیزل ژنراتورها چیست و چه اهمیتی دارد؟
    فرایند سنکرون کردن دیزل ژنراتورها به معنای تطبیق پارامترهایی مانند زاویه فاز، نوع و شکل موج ژنراتور، فرکانس و ولتاژ با سیستم‌های قدرت دیگر است. این فرایند اهمیت دارد زیرا در صورت عدم مطابقت این پارامترها، تحویل انرژی به شبکه با مشکل مواجه خواهد شد و هماهنگی سرعت ژنراتور و جریان تحریک برای تولید برق مؤثر و بی‌وقفه ضروری است.
  • چه تفاوت‌هایی بین ژنراتورهای سنکرون و آسنکرون وجود دارد؟
    ژنراتورهای سنکرون و آسنکرون از نظر کارکرد متفاوت هستند. ژنراتور سنکرون انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل می‌کند و سرعت روتور و استاتور آن همزمان و یکسان است. در مقابل، ژنراتور آسنکرون انرژی الکتریکی را به مکانیکی تبدیل می‌کند و سرعت روتور و استاتور آن یکسان نیست. همچنین، روش تغییر سرعت در این دو نوع ژنراتور متفاوت است.
۱
۲
۳
۴
۵
میانگین امتیازات ۵ از ۵
از مجموع ۲ رای

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مشاوره رایگان و استعلام قیمت