رگولاتور ژنراتور سه فاز
ژنراتور الکتریکی دستگاهی است که با ایجاد یک میدان مغناطیسی از طریق القاء، الکتریسیته تولید می کند که برای چرخش به منبع دیگری از انرژی برای تولید الکتریسیته نیاز دارد که رگولاتور ژنراتور نقش بسیار مهمی دارد. منبع اولیه موتورهای دیزل، گاز و بنزین، نیروی باد، بخار یا توربین آبی و غیره است. میتونه باشه. ژنراتور بیشتر به دو صورت ژنراتور تک فاز و ژنراتور سه فاز تولید می شود. برق خروجی تک فاز معمولاً 220 ولت ac و برق خروجی سه فاز در مصارف کوچک 400 ولت متناوب و در مصارف بزرگ و نیروگاهی 6300 ولت است. در این مقاله به بررسی ژنراتور سه فاز و مزایای آن می پردازیم.
ژنراتور سه فاز چیست؟
ژنراتور وسیله ای است که انرژی مکانیکی را از یک منبع خارجی به انرژی الکتریکی به عنوان خروجی تبدیل می کند. این دستگاه از انرژی مکانیکی تغذیه می کند و با ایجاد حرکت در سیم پیچ های موجود در مدار الکتریکی و ایجاد بار الکتریکی، برق را به عنوان خروجی سیستم تولید خواهد کرد. این جریان، بار الکتریکی جریان الکتریکی است که توسط ژنراتور تامین می شود. ژنراتورها انواع مختلفی دارند که با توجه به نوع برق تولیدی به دو نوع تکفاز و سه فاز تقسیم می شوند.
ژنراتورهای سه فاز در صنایع بزرگ و کاربردهای صنعتی بزرگ استفاده می شوند. یک ژنراتور سه فاز حداقل دارای سه هادی حامل جریان متناوب (AC) با اختلاف فاز 120 درجه بین این فازها است. برق تولیدی در نیروگاه ها سه فاز است زیرا با ژنراتور سه فاز تولید می شود، ژنراتور سه فاز برای راه اندازی دستگاه هایی مانند پمپ، موتور برق و دستگاه هایی که نیاز به برق سه فاز دارند استفاده می شود.
در ژنراتور سه فاز، سیم پیچ ها با شکاف 120 درجه بر روی استاتور نصب می شوند و الکتریسیته سه فاز توسط سه موج سینوسی در بازه زمانی 120 درجه به ژنراتور القا می شود که یک میدان چرخشی ایجاد می کند. این ژنراتور خواهد بود که باعث حرکت آن می شود. در جاهایی که برق سه فاز در دسترس نیست، می توان از اینورترهای مبدل برق استفاده کرد، اما استفاده از این مبدل ها شرایط خاصی دارد.
مزایای ژنراتور سه فاز
یکی از مزیت های اصلی برق سه فاز نسبت به تک فاز این است که برق سه فاز برق پایدار دائمی برای بار الکتریکی (مثلاً یک موتور سه فاز) فراهم می کند. به عبارت دیگر ویژگی جالب برق سه فاز این است که حتی توان لحظه ای آن ثابت است و در طول زمان تغییر نمی کند. این برخلاف برق تک فاز است که قدرت آن در طول زمان تغییر می کند.
کاربرد ژنراتور سه فاز
برخی از مصرف کننده ها مانند پنکه های صنعتی با دو نوع برق تکفاز و سه فاز کار می کنند که در چنین مواردی نوع سه فاز ترجیح داده می شود زیرا صدا و لرزش و مصرف برق کمتری دارد و راندمان بالاتری دارد.
- به طور کلی برق واحدهای مسکونی و اداری تک فاز و برق واحدهای تجاری و صنعتی سه فاز می باشد.
- ژنراتور سه فاز بهترین و اقتصادی ترین راه برای انتقال برق است.
- ژنراتور سه فاز عمدتاً در صنعت استفاده می شود.
- اما در منازل مسکونی، موتور برق آسانسور یا پمپ چاه و غیره. برای اجرا استفاده می شود.
- برخی از مصرف کنندگان مانند فن های صنعتی هم با برق تک فاز و هم با برق سه فاز کار می کنند.
ساختار ژنراتور سه فاز
- استاتور
استاتور از یک هسته آهنی با یک شیار ثابت ساخته شده است. سه گروه کویل در داخل شیارها با اختلاف فاز 120 درجه الکتریکی قرار می گیرند. انرژی الکتریکی تولید شده در سه فاز از طریق استاتور به مدارهای خارجی منتقل می شود.
- روتور
قسمت دوار ژنراتور از یک هسته آهنی شیاردار ساخته شده است و با قرار دادن سیم های مسی در داخل این شیارها انفجار مغناطیسی رخ می دهد که این انفجار توسط ولتاژ جریان مستقیم ایجاد می شود. در دینام های کوچک می توان انرژی الکتریکی را از قسمت دوار (روتور) بدست آورد. قطعه ای که انرژی الکتریکی تولید می کند آرمیچر نامیده می شود.
پیکربندی ژنراتور سه فاز
در یک ژنراتور سه فاز، 3 سیم پیچ تک فاز به گونه ای با هم فاصله دارند که بین ولتاژهای تولید شده در هر سیم پیچ استاتور 120 درجه اختلاف فاز وجود دارد. 3 فاز مستقل از یکدیگر هستند. ژنراتور سه فاز به دو صورت پیکربندی شده است که به دو صورت زیر توضیح خواهیم داد.
پیکربندی ستاره یا Y
در یک اتصال ستاره یا Y، بخشی از سیم از هر سیم پیچ به شکل خنثی متصل می شود.
انتهای مخالف هر سیم پیچ که به انتهای ترمینال معروف است به ترمینال خط متصل می شود.
این باعث تولید ولتاژ خطی بیشتر از ولتاژ در هر سیم پیچ می شود.
پیکربندی دلتا
در پیکربندی دلتا، انتهای منبع یک فاز به انتهای ترمینال فاز مجاور متصل می شود.
ولتاژ خطی برابر با ولتاژ فاز تولید می کند تاسیسات برقی و ژنراتورهای تجاری برق سه فاز تولید می کنند.
تبدیل ژنراتور سه فاز
یک ژنراتور سه فاز را می توان با تغییر اتصال بین سیم پیچ های استاتور در داخل یا خارج سر ژنراتور به ژنراتور تک فاز تبدیل کرد. به عنوان مثال، در مورد یک ژنراتور 3 فاز، شما 6 کلاهک سیم خواهید داشت. ژنراتورهای بزرگتر معمولاً دارای 12 کلاهک 6 سیم پیچ هستند و تمام سیم ها از ژنراتور خارج می شوند و امکان تبدیل ژنراتور را به روش های مختلف مانند:
- اتصال سیم پیچ ها به صورت سری، ژنراتور را به یک ژنراتور تک فاز تبدیل می کند.
- می توانید با اتصال سیم پیچ های مخالف به صورت سری، ولتاژ خروجی را دو برابر کنید.
- اتصال موازی جریان جریان را دو برابر می کند.
تفاوت بین ژنراتور سه فاز و تک فاز چیست؟
سیستم های سه فاز مزایای اقتصادی و عملکردی زیادی نسبت به سیستم های تک فاز دارند. به عنوان مثال، در یک توان خروجی مشابه، ژنراتورهای سه فاز ارزانتر از ژنراتورهای تک فاز هستند، توان خروجی برابری دارند و لرزش و نویز کمتری دارند. در مدار سه فاز سه منبع تغذیه AC وجود دارد و کاربرد آن در صنعت بسیار گسترده است. تفاوت اصلی ژنراتور تک فاز با ژنراتور تک فاز این است که برق ثابت دائمی را در اختیار مصرف کننده قرار می دهد.
یعنی حتی توان لحظه ای آن نیز ثابت است و در طول زمان تغییر نمی کند این برخلاف برق تک فاز است که قدرت آن در طول زمان تغییر می کند. در نتیجه موتورهای سه فاز نسبت به موتورهای تک فاز به میزان قابل توجهی نویز و لرزش کمتری دارند.
تفاوت دوم مقرون به صرفه بودن آن است. همانطور که قبلا ذکر شد، از این نوع برق در خطوط انتقال استفاده می شود. بر اساس فرمول های ریاضی و قوانین الکتریکی که ما در اینجا قصد نداشتیم به آنها بپردازیم، ولتاژ بالاتر در خطوط انتقال باعث کاهش اتلاف انرژی می شود.
به همین دلیل ولتاژ برق در خطوط انتقال به 20 هزار ولت و گاهی تا 500 هزار ولت می رسد که تنها با ژنراتور سه فاز می توان به آن دست یافت. اگر بخواهیم از ژنراتور تک فاز برای انتقال مقدار مشخصی بار الکتریکی با کابل های انتقال برق استفاده کنیم، به 6 سیم نیاز است (3 خط دارای یک جفت سیم در هر خط است) در این حالت، سه سیم فاز 220 ولت هستند و 3 سیم دیگر خنثی هستند اما در یک ژنراتور سه فاز از نظر تئوری 4 سیم مورد نیاز است (3 سیم برای هر فاز و یک سیم برای نول)، اما خطوط فشار قوی تحت شرایط خاصی می توانند 3 سیم داشته باشند. در نتیجه 50 درصد از مصرف آلومینیوم مورد نیاز برای کابل های خطوط انتقال صرفه جویی می شود تا مقدار مشخصی بار الکتریکی در یک سیستم سه فاز منتقل شود.
