آخرین اخبار

کار‌های مطالعاتی برای ساخت ژنراتور از اوایل قرن ۱۹ به صورت جدی شروع شد و مدل‌های مختلفی از ژنراتور‌های اولیه در این سال‌ها ساخته و ارائه شد. در سال ۱۸۳۲ میلادی اولین مدل از این (نوع ژنراتور‌ها به صورت آزمایشگاهی ساخته شد. با توجه به این که در آن زمان خطوط انتقال وجود نداشت از این ژنراتور‌ها برای کار‌های بسیار ساده مانند تغذیه لامپ‌ها استفاده می‌شد. تکنولوژی به کار رفته در این ژنراتور‌ها بر پایه قانون القاء مغناطیسی و استفاده از مغناطیس دائم بود. با پیشرفت علم و تکنولوژی ومدرن شدن ساخت انواع ژنراتورها، کار‌ها و مطالعات انجام گرفته بر روی سیستم‌های تحریک ژنراتور نیز وارد مرحله جدیدی شد به گونه‌ای که در سال ۱۸۶۷ میلادی اولین سیستم تحریک ژنراتور از نوع خود تحریک (self excited) توسط آقای زیمنس (Werner von Siemens) در نمایشگاه بین المللی پاریس ارائه شد.

اساس کار سیستم تحریک ژنراتور بر پایه سیستم یکسوساز DC است که ولتاژ (Rectifier) را برای تزریق به روتور ژنراتور مهیا می‌کند، اما این سیستم نیز به صورت جزئی‌تر از تجهیزاتی کوچکتر به نام المان‌های یکسوساز تشکیل شده که اساس تغییرات رکتیفایر نیز بر پایه تغییرات این المان‌ها بنا نهاده شده است. اولین نسل از یکسو ساز‌ها بر پایه استفاده از لامپ‌های بخار جیوه به عنوان تجهیزات یکسو کننده بنا نهاده شدند در حقیقت این لامپ‌ها عملی همانند تایریستور‌های امروزی انجام می‌دادند.

انواع سیستم تحریک:
سیستم تحریک بر اساس منبع توان تحریک به سه نوع عمده نقسیم می‌شوند:
۱- سیستم‌های تحریک جریان مستقیم؛
۲- سیستم‌های تحریک جریان متناوب؛
۳- سیستم‌های تحریک جریان استاتیکی.
دراین قسمت این سیستم‌ها را در حالت کلی مورد بررسی قرار می‌دهیم.

سیستم‌های تحریک جریان مستقیم

دراین نوع سیستم‌های تحریک، از ژنراتور‌های جریان مستقیم بعنوان منبع توان تحریک استفاده می‌کنند که از طزیق جاروبک ها، جریان مورد نیاز تحریک را فراهم می‌کنند. تحریک کننده ممکن است به وسیله موتور و یا محور ژنراتور چرخانده شود و یا این که از نوع خودتحریک یا تحریک مستقل باشد. در حالت تحریک مستقل، تحریک آن از طریق یک تحریک کمکی که دارای میدان مغناطیسی دائم است، تاُمین می‌شود. البته این نوع سیستم‌ها قدیمی هستند و جای خود را به سیستم‌های جریان متناوب و استاتیکی داده اند. بعضی از این نوع سیستم‌ها از تنظیم کننده ولتاژ آمپلی دین استفاده می‌کنند. آمپلی دین نوعی ماشین جریان مسستقیم است که دارای دو مجموعه ذغال می‌باشد که با یکدیگر ۹٠ الکتریکی اختلاف موقعت دارند. یک مجموعه روی محور طولی ماشین و مجموعه دیگر روی محور عرضی قرار دارند. همچنین سیم پیچ‌های کنترل تحریک هم روی محور d. واقع هستند. بعلاوه یک سیم پیچ جبرانگر به طور سریع با بار محور طولی قراردارد که شار مساوی و مخالف با شار جریان آرمیچر (شار محور طولی) ایجاد می‌کند تا به صورت یک فیدبک منفی، عکس العمل آرمیچر را خنثی نماید. زغال‌های موجود روی محور q. اتصال کوتاه می‌شوند و طبعاً با توان تحریک بسیار اندک، جریان بسیار زیادی در آمیچر محور q. ایجاد می‌شود.

سیمیدان مغناطیسی اصلی به وسیله محور q. ایجاد می‌گردد و توان مورد نیاز برای حفظ جریان محور q. به طور مکانیکی از طریق موتوری که آن را می‌چرخاند، تاٌمین می‌شود. درنتیجه آمپلی دین، تقویت کننده‌ای با تقویت توان در حدود ۱۰۴ تا ۱۰۵ و ثابت زمانی در حدود ۰.۰۲ تا ۰.۲۵ ثانیه است. آمپلی دین در سیستم به صورت یک طرح تقویتی، وظیفه تامین تغیرات افزایشی تحریک کننده (اکسایتر) را بر عهده دار. بقیه تحریک مورد نیاز اکسایتر با استفاده از خروجی آن و به صورت خود تحریک تاٌمین می‌شود. با خارج شدن آمپلی دین از مدار، تحریک اکسایتر را می‌توان به صورت دستی انجام داد. برای کنترل توان خروجی ژنراتور dc ودر نهایت کنترل توان میدان سیم پیچ ژنراتور تحریک کننده dc به وسیله یک ماشین آمپلی دین با ضریب تقویت (نسبت بین خروجی ژنراتور و تغذیه میدان) بالا انجام می‌شود.

سیستم‌های تحریک جریان متناوب

دراین نوع سیستم‌های تحریک از ژنراتور‌های جریان متناوب برای تامین جریان تحریک مورد نیاز در در سیم پیچ تحریک ژنراتور اصلی استفاده می‌کنند. معمولاً اکسایتر (تحریک کننده) روی همان محور اصلی توربوژنراتور قرار دارد. سپس خروجی جریان متناب اکسایتر‌ها با کنترل و یا بدون کنترل، یکسوسازی می‌شوند تا جریان مستقیم تولید شده به سیم پیچ تحریک منتقل شود. سیستم یکسوکننده هم می‌تواند به دو صورت ساکن یا چرخان باشد. سیستم‌های اولیه تحریک جریان متناوب، ترکیبی از سیستم تقویت کننده‌های مغناطیسی و چرخان را به عنوان تنظیم کننده مورد استفاده قرار می‌دادند؛ اما اغلب سیستم‌های دیگر از تقویت کننده‌های الکترونیکی استفاده می‌کنند. پس مشاهده می‌شود که با توجه به ترکیب یکسو کننده‌ها و روش‌های کنترل خروجی اکسایتر و نیز منبع اکسایتر، سیستم‌های تحریک جریان متناوب حالت‌های مختلفی را به خود می‌گیرند که در اینجا بطور مختصر توضیح خواهیم داد.

الف- سیستم‌های با یکسو ساز ساکن

اگر سیستم یکسوکننده ساکن باشد، خروجی جریان مستقیم آن‌ها باید از طریق جاروبک‌هایی به سیم پیچ تحریک ژنراتور اصلی تزریق گردد. در صورتی که از یکسوکننده‌های دیودی بدون کنترل استفاده شود، تنظیم کننده تحریک اکسایتر جریان متناوب را کنترل می‌کند که آن نیز به نوبه خود، وظیفه کنترل ولتاژ خروجی اکسایتر را بر عهده دارد. در این سیستم که معروف به تحریک آلترکس از شرکت جنرال الکتریک است اکسایتر به وسیله روتور محور اصلی چرخیده می‌شود. در اینجا اکسایتر به صورت خود تحریک عمل می‌کند و توان تحریک را از طریق یکسوساز‌های تریستوری تامین می‌کند. همچنین تنظیم کننده ولتاژ، توان مورد نیاز خود را از طریق ولتاژ خروجی اکسایتر تامین می‌نماید. در نوع دیگری از این سیستم ها، از یک اکسایتر کمکی برای تامین توان اکسایتر اصلی استفاده می‌شود.
در صورتی که از یکسو کننده‌های قابل کنترل (تریستور) استفاده شود تنظیم کننده بطور مستقیم، کنترل ولتاژ خروجی اکسایتر را به عهده دارد. در این نوع، تنظیم کننده ولتاژ نقطه آتش تریستور‌ها را کنترل می‌کند. اکسایتر هم از نوع خودتحریک است که برای حفظ ولتاژ خروجی از یک تنظیم کننده استاتیکی و مستقل ولتاژ استفاده می‌کند. از آنجایی که تریستور‌ها بطور مستقیم خروجی اکسایتر را کنترل می‌کنند، عملاً این سیستم، عکس العمل اولیه سریعی (پاسخ زمانی کوتاهی) دارد.

در هر دو نوع، دو مد تنظیم کننده وجود دارد:
۱) تنظیم کننده جریان متناوب که به طورخودکار، ولتاژ پایانه استاتور ژنراتور اصلی رادر مقدار مطلوب که همان مقدار مبنای جریان متناوب است حفظ می‌کند.
٢) تنظیم کننده جریان مستقیم که ولتاژ تحریک ژنراتور را در مقدار مطلوب که همان مقدار مبنای جریان مستقیم است حفظ می‌کند.

تنظیم کننده جریان مستقیم یا حالت کنترل دستی در مواقعی استفاده می‌شود که تنظیم کننده جریان متناوب خراب باشد ویا اینکه لازم باشد که از مدار خارج گردد. همچنین تنظیم کننده جریان متناوب امکان اعمال سیگنال‌های اضافی فراهم می‌سازد تا بتواند وظایف کنترلی و حفاظتی را انجام دهد.

ب) سیستم‌های با یکسوساز چرخان
در این نوع سیستم ها، بدلیل چرخان بودن یکسوکننده ها، نیاز به استفاده از جاروبک یا زغال برطرف و خروجی جریان مستقیم اکسایتر به طور مستقیم به ژنراتور اصلی اعمال میگردد. طرح کلی این نوع سیسم‌ها به سیستم تحریک بدون جاروبک معروف است. در این سیستم، آرمیچر مربوط به اکسایتر جریان متناوب و یکسوکننده‌های دیودی به همراه تحریک ژنراتور اصلی با یک محور مشترک می‌چرخند. همچنین یک اکسایتر کمکی جریان متناوب که دارای روتور مغناطیس دائم آهنربای N-S است، به همراه آرمیچر اکسایتر اصلی و یکسوساز‌های دیودی می‌چرخند. خروجی یکسوسازی شده استاتور اکسایتر کمکی، تحریک ساکن اکسایتر جریان متناوب اصلی را تغذیه می‌کند. بعلاوه تنظیم کننده ولتاژ، تحریک اکسایتر جریان متناوب را کنترل می‌کند که آن نیز به نوبه خود، تحریک ژنراتور اصلی را کنترل می‌نماید.

در این نوع سیستم‌ها به خاطر عدم استفاده از جاروبک، مشکل عدم انتقال جریان‌های زیاد به سیم پیچ تحریک ژنراتور‌های بزرگ مرتفع می‌شود. البته اگر جاروبک‌ها و زغال‌ها به طور مرتب تعمیر و نگهداری شوند، امکان استفاده وسیع از سیستم‌های تحریک جریان متناوب با زغال و یا بدون زغال در هر محدوده قدرت ژنراتور‌ها وجود خواهد داشت. در سیستم‌های تحریک بدون جاروبک، امکان اندازه گیری مستقیم ولتاژ و جریان تحریک ژنراتور وجود ندارد؛ و با تنظیم ورودی جریان مستقیم به مدار‌های کنترل تریستور، امکان اعمال کنترل دستی ولتاژ ژنراتور اصلی فراهم می‌شود.

منبع : برق نیوز