آشنایی با ماشین های الکتریکی


اصول کار ژنراتورها
جالب است بدانید که باتری ها در مواقعی که جریان کمی مورد نیاز باشد می توانند مدت زیادی را بدون شارژ شدن، جریان مورد نیاز را تامین نمایند. اگرچه باتری های می توانند به خوبی برق دستگاه های الکتریکی را تامین نمایند اما تعداد زیادی از دستگاه های برقی برای راه اندازی به مقدار زیادی جریان با ولتاژ بالا نیاز دارند. به عنوان مثال لامپ ها و موتورهای قوی به جریان و ولتاژی نیاز دارند که هیچ باتری توان تامین چنین جریان و ولتاژی را ندارند. بنابراین غیر از باتری منابع قدرت دیگری برای تامین برق این نوع وسایل مورد نیاز می باشد. چنین قدرت بالایی توسط الکتریکی تحت عنوان ژنراتور تولید خواهد شد. ژنراتورها توان تولید جریان مستقیم و همچنین جریان متناوب را دارند و این توان می تواند از چندین وات تا چند مگاوات باشد.

ولتاژ القایی (نیرو محرکه الکتریکی) از چرخیدن یک میدان مغناطیسی ایجاد خواهد شد. امروزه در تمام دنیا تقریبا تمامی نیروگاه ها که برق مصرفی قسمت وسیعی از جهان را تولید می نمایند از همین روش برای تبدیل سایر انرژی ها به انرژی الکتریکی استفاده می کنند. اکثر این نیروگاه های برق از انرژی شیمیایی سوخت هایی مانند زغال سنگ ، نفت یا آب برای چرخاندن توربین هایی که ژنراتورها به آنها متصل هستند استفاده می نمایند.

جریان برق از حرکت هادی در یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود. ولتاژ تولید شده را ولتاژ القایی و روش تولید چنین ولتاژی که به دلیل قطع کردن میدان مغناطیسی به وسیله یک هادی ایجاد می شود را القای الکتریکی می گویند. ولتاژ القا شده در صورت اتصال دو سر هادی به یکدیگر، جریانی در مدار بسته برقرار خواهد کرد.


ولتاژی که در هادی القا می شود و باعث قطع میدان مغناطیسی می شود به عوامل گوناگونی بستگی دارد که در ادامه خواهد آمد:
1. در صورتی که سرعت نسبی قطع کردن بین یم و میدان زیاد شود، ولتاژ القایی نیز افزایش پیدا می کند.

2. اگر شدت یا قدرت میدان مغناطیسی زیاد شود ولتاژ القا شده بیشتر خواهد شد.

3. افزایش تعداد دفعات قطع شدن میدان باعث افزایش ولتاژ القا شده خواهد شد.


جهت ولتاژ القا شده به گونه ای می باشد که جریان ایجاد شده توانایی تولید میدانی مخالف با میدان مغناطیسی اولیه را داشته باشد؛ در واقع بتواند میدان مغناطیسی اصلی را تضعیف کرده و مانع از حرکت هادی ها بشود. در این پدیده، میدان مغناطیسی حاصل از ولتاژ القا شده بر طبق قانون لنز با عامل به وجود آورنده آن مخالفت خواهد کرد. بنابراین می توان ادعا کرد که ولتاژ القایی اقا شده E در هر هادی با شار میدان مغناطیسی و سرعت حرکت هادی در میدان متناسب خواهد بود. جهت جریان تولید شده به جهت حرکت نسبی میان میدان مغناطیسی و جسم هادی قطع کننده میدان بستگی خواهد داشت.


به طور خلاصه می توان اینگونه گفت که:

1. حرکت یک هادی درون یک میدان مغناطیسی ولتاژ القایی تولید کرده که این ولتاژ باعث ایجاد جریان در مدار خواهد شد.

2. هر چه که یک هادی، میدان مغناطیسی را سریع تر قطع نماید و یا هر چه میدان مغناطیسی قوی تر باشد ولتاژ القایی نیز بیشتر می شود.

3. با عوض کردن جهت حرکت هادی ها، جهت ولتاژ القا شده نیز عوض می شود. بنابراین جهت جریان در مدار نیز عوض می شود.


ژنراتورهای ابتدایی
جهت اینکه طرز کار یک ژنراتور را بهتر متوجه شوید یک ژنراتور ابتدایی را در نظر بگیرید که از یک هادی و یک میدان مغناطیسی تشکیل شده است. دقت کنید که این وسیله چگونه می تواند جریان برق را تولید نماید. با فهمیدن نحوه کارکرد ژنراتور به آسانی می توانید با شیوه تبدیل یک ژنراتور ابتدایی به ژنراتوری جهت انجام کارهای عملی آشنا شوید. به طور خلاصه، یک ژنراتور ابتدایی از یک حلقه سیم تشکیل شده است.

دیزل ژنراتور یکی از انواع ژنراتورها است که از یک ژنراتور و یک موتور دیزلی تشکیل شده است. از بهترین دیزل ژنراتورهای حال حاضر بازار می توان به دیزل ژنراتور پرکینز و دیزل ژنراتور ولوو اشاره کرد.

مقاله مرتبط


عیب یابی و تعمیر ماشین های DC

زمانی که محرک اولیه (موتور دیزل و یا محورتوربین) به محور ژنراتور متصل شد آنگاه تنها کاری که باید انجام شود این است که بلبرینگ ها روغن کاری شده و اتصال بین ذغال ها و کلکتور بازرسی شود. به ندرت پیش می آید که سیم های ورودی ژنراتور جابه جا یا تعویض شود.

آزمایش سیم پیچی میدان

جهت پیدا کردن اتصالی یا قطعی سیم ها در سیم پیچ میدان از اهم متر استفاده می کنند. برای انجام این کار ابتدا سیم پیچی میدان را از آرمیچر جدا نموده تا از ایجاد مدار موازی جلوگیری شود و سپس اهم متر به دو سر سیم پیچی میدان وصل خواهد شد.

ژنراتورهای تک فاز

در ژنراتورهای تک فاز تمام هادی های آرمیچر به شکل سری به همدیگر متصل شده و سیم پیچ واحدی را تشکیل می دهند که ولتاژ خروجی در دو سر آن تولید می شود. جهت درک طرز کار ژنراتورهای سه فاز باید اصول ژنراتور تک فاز را به خوبی آموخت.

ژنراتورهای DC

در قسمت قبلی در رابطه با اساس کار ژنراتورها و تئوری کار ژنراتورهای ابتدایی AC و DC صحبت شد. در این مبحث قصد داریم تا در رابطه با ژنراتورهای حقیقی و ساختمان آنها به ارائه مطلب بپردازیم. ژنراتورها از اجزای مختلفی تشکیل شده اند که در صورت شناخت اجزای اصلی و ساختمان ژنراتور می توانی در زمان بروز ایراد به عیب یابی ژنراتور پرداخته و آن را تعمیر کنیم.