اختصاصی از
فایل هلپ دانلود مقاله ژنراتور الکتریکی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
مقدمه
قبل از اینکه ارتباط بین مغناطیس و الکتریسته کشف شود، ژنراتورها از اصول الکتروستاتیک بهره می‌بردند. ماشین ویمشارت از القای الکتروستاتیک یا تأثیر کردن استفاده می‌کرد. ژنراتور واندوگراف از اثر تریبوالکتریک برق مالشی برای جدا سازی بارهای الکتریکی با استفاده از اصطکاک بین عایقها استفاده می‌کرد. ژنراتورهای الکتروستاتیک کارآمد نیستند و تنها برای آزمایشات علمی که نیازمند ولتاژهای بالا است، مناسب هستند.
فارادی
در سال 1831–1832م مایکل فارادی کشف کرد که بین دو سر یک هادی الکتریکی که بصورت عمود بر یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کند، اختلاف پتانسیلی ایجاد می‌شود. او اولین ژنراتور الکترومغناطیسی را بر اساس این اثر ساخت که از یک صفحه مسی دوار بین قطبهای 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 بیست و یکم است. دینامو از اصول الکترومغناطیس برای تبدیل چرخش مکانیکی به یک جریان الکتریکی متناوب ، استفاده می‌کند. 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 می‌شد. آهنربای چرخنده بگونه‌ای قرار داده می‌شد که یک تکه آهن که با سیم پوشانده شده بود، از قطبهای شمال و جنوب آن عبور می‌کرد. پیکسی کشف کرد که آهنربای چرخنده ، هر بار که یک قطبش از سیم پیچ عبور می‌کند، تولید یک پالس جریان در سیم می‌کند. به علاوه قطبهای شمال و جنوب آهنربا جریانها را در جهتهای مختلف القا می‌کنند. پیکسی توانست با اضافه کردن یک کموتاتور جریان متناوب تولیدی به این روش را به جریان مستقیم تبدیل کند.
دیناموی گرام
به هر حال هر دوی این طرحها دارای مشکل یکسانی بودند: آنها پرشهای جریانی القا می‌کردند که از هیچ چیز پیروی نمی‌کرد. یک دانشمند ایتالیایی به نام آنتونیو پاسینوتی این مسأله را با جایگزینی سیم پیچ چرخنده توسط یک سیم پیچ حلقه‌ای 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 می‌کرد که این مسأله موجب یکنواختی جریان خروجی می‌شد. 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. نسخه‌های 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 می‌کنند و نه بار الکتریکی که در سیمهای سیم پیچی‌اش وجود دارد. این تا حدودی شبیه یک پمپ آب است که ایجاد یک جریان آب می‌کند اما خود آب را ایجاد نمی‌کند. ژنراتورهای الکتریکی دیگری هم وجود دارند، اما بر اساس دیگر پدیده‌های الکتریکی نظیر: پیزو الکتریسته و هیدرو دینامیک مغناطیسی ، ساختار یک دینامو شبیه یک موتور الکتریکی است و تمام انواع عمومی دیناموها می‌توانند مانند موتورها کار کنند. همچنین تمامی انواع عمومی موتورهای الکتریکی می‌توانند مانند یک ژنراتور کار کنند.
ژنراتور اشعه ایکس
یک مولد یا ژنراتور اشعه ایکس وسیله‌ای است که انرژی الکتریکی را جهت لامپ اشعه ایکس فراهم می‌نماید. در واقع این وسیله انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌نماید. این ژنراتور با یک منبع انرژی الکتریکی شروع می‌شود و سپس این انرژی را به نحوی تغییر می‌دهد تا نیاز لامپ اشعه ایکس را مرتفع سازد. لامپ به دو منظور به انرژی الکتریکی نیازمند است. ابتدا برای ملتهب نمودن فیلمان (کاتد) و تابش الکترون از آن ، سپس شتاب دادن به این الکترونها از کاتد به سمت آند. ژنراتور اشعه ایکس برای هر کدام از این اعمال دارای یک مدار خاص میباشد که به ترتیب مدار فیلمان و مدار ولتاژ قوی نامیده می‌شوند.
قسمتهای مختلف ژنراتور اشعه ایکس
صفحه کنترل ژنراتور
صفحه کنترل شامل یک کلید اصلی جهت روشن نمودن دستگاه ، دو عدد وسیله اندازه گیری که میزان حقیقی MA وKVP را در خلال تولید اشعه ایکس اندازه گیری می‌نماید، است.
مجموعه مبدل
دومین جز ژنراتور اشعه ایکس یعنی مجموعه مبدلها یک جعبه فلزی با اتصال زمین پر شده از روغن است. این جعبه شامل یک مبدل کاهنده برای مدار فیلمان و یک مبدل افزاینده برای مدار ولتاژ قوی میباشد. بنابراین یک مبدل وسیله‌ای است که ولتاژ را در یک مدار افزایش یا کاهش می‌دهد. این قسمت شامل دو سیم پیچ میباشد که به دو طرف یک حلقه آهنی پیچیده شده است. هنگامیکه جریان از میان سیم پیچ اول عبور می‌نماید، یک میدان مغناطیسی در یک حلقه آهنی ایجاد شده و موجب القای یک جریان در سیم پیچ ثانویه می‌گردد. اما این نکته مهم است که یک جریان فقط هنگامی در مدار ثانویه عبور می‌نماید که میدان مغناطیسی افزایش و کاهش یابد.
هنگامیکه میدان مغناطیسی در حالت پایدار است، هیچ جریانی از مدار عبور نخواهد کرد. به این علت استفاده از یک جریان ثابت مستقیم (مانند جریان یک باتری) در سیم پیچ اولیه قادر به ایجاد یک جریان مداوم در سیم پیچ ثانویه نمی‌باشد. بکار گیری جریان متناوب در مبدلها به علت آن است که این نوع جریان بوسیله یک اختلاف پتانسیل تولید شده و بطور مداوم اندازه و به صورت متناوب جهت آن تغییر می‌نماید. یعنی مهمترین مشخصه جریان متناوب تغییر پیوسته ولتاژ آن میباشد که بدین ترتیب یک میدان مغناطیسی که دائما در حال تغییر است، ایجاد می‌نماید.
لامپ اشعه ایکس
انواع مبدل
یک مبدل با تعداد دورهای بیشتر در سیم پیچ ثانویه نسبت به سیم پیچ اولیه موجب افزایش ولتاژ می‌گردد که بدین ترتیب آن را یک مبدل افزاینده می‌نامند. یک مبدل با دوره‌های کمتر در سیم پیچ ثانویه موجب پایین آوردن ولتاژ شده و به نام مبدل کاهنده نامیده می‌شود.
اتو ترانسفورماتور و وظایف آن
ولتاژ تحویلی به اتاق رادیوگرافی از طریق یک اتو ترانسفورماتور به ژنراتور اشعه ایکس متصل می‌گردد. اتو ترانسفورماتور دارای چندین وظیفه است که به شرح زیر میباشد.
1. فراهم آوردن ولتاژ لازم برای مدار فیلمان.
2. فراهم آوردن ولتاژ لازم برای مدار اولیه مبدل ولتاژ قوی.
3. فراهم آوردن یک محل مناسب برای قرار دادن وسیله نمایش KVP که نشانگر ولتاژ اعمال شده به دو سر لامپ است.
یک اتو ترانسفورماتور شامل یک سیم پیچ منفرد بر روی یک هسته آهنی لایه لایه بوده و بر اساس اصل خود القایی کار می‌کند. اعمال یک جریان متناوب ، یک میدان مغناطیسی در اطراف هسته القا خواهد نمود. که این میدان با تمام دورهایی که سیم پیچ را تشکیل می‌دهد، در ارتباط است و با انتخاب نقطه اتصال مناسب می‌توان تعداد دورهای لازم برای فراهم کردن ولتاژ مورد نیاز سایر اجزای ژنراتور اشعه ایکس را فراهم آورد. اتو ترانسفورماتور در یک محدوده بسیار کوچک می‌تواند عمل یک مبدل افزاینده یا کاهنده را انجام دهد.
ژنراتور آبی
ژنراتور نیروگاه آبی
ژنراتــــــور مهمترین بخــــش نیــــروگاه آبی اســـت که انـــــرژی مکـــــانیکی دورانـــی را تبدیـــــل به انرژی الکــــتریکی مــیکند و از دو بخــــش اصلــــی روتــور و استاتور تشکیل شده است.
ژنراتورهای نوع سنکرون عمودی شامل بخشهای زیر می‌باشند:
- قاب استاتور(Stator Frame)
- هسته استاتور( Stator Core)
- سیم‌پیچ استاتور(ُStator Winding)
- روتور(Rotor)
- حلقه مورق روتور(Rotor Rim)
- قطبها(Poles)
- یاتاقانهای کفگرد(Thrust Bearing)
- یاتاقانهای هادی(Guide Bearing)
- سیستم روانکاری هیدوراستاتیک(Hydrostatic lubrication system)
- سیستم خنککننده Cooling system
- واحد ترمز و بالابری (Braking and jacking unit)
استاتور فریم یا قاب استاتور(Stator Frame)
قاب استاتـــــور از اجـــــزاء فـولادی نورد شده ســــاخته شـده است که هســـته، سـیمپیچ و اجـــزاء جــــانبی اســـتاتور نظـــیرکولرهــای هوایی-آبی را روی خـــــود جـــای می‌دهد. قاب اســـتاتور با ســـاختار خـــاص خود کل وزن روتــور را از طــریق براکــت تراست تحمل مینمـــاید. عـــلاوه بر نیــروهای ناشی از گشــتار و وزن خود استاتـــور، قاب استاتـــور وزن کلیه اجراء گردان (ژنراتــور و توربیــــن)، وزن براکـــت تراست و بارهـای ناشـــی از فشــــار هیدرولیـــکی را از طریق سل پلیت ها یا حلقههـــای نگهدارنده به فونداسیــــون منتقل مینمـــاید. دریچههـــای خـــروج هـــوا نیز در قـــاب استاتـور تعبیه شده است.در شکل زیر می توانید نمای استاتور فریم یک ژنراتور آبی با توان ۸۱ مگاولت آمپر را مشاهده نمایید.
هسته استاتور (Stator Core)
هستة استاتور مسیری با رلوکتانس مغناطیسی پایین جهت عبور شار مغناطیسی فراهم می سازد. قطر داخلی استاتور بوسیلة گشتاور در حجم( Torque Per Volume) و اثر لختی GD² تعیین می شود.
هستة استاتور از دو قسمت تشکیل شده است :
1- ( یوغYoke ) : قسمتی است که بین شیار و قطر خارجی قرار می گیرد.
2- (Teeth دندانه ها) : قسمتهایی از هسته که بین شیارها قرار می گیرد.
قسمتهای انتهایی هسته ، جهت کاهش دمای ناشی از عبور شار مغناطیسی به روش خاصی تهیه می شوند و معمولا“ در این قسمتها فاصلة هوایی بیشتر از مرکز هسته می باشد. شیارها در بدنة هستة استاتور پانچ می شوند و محل قرار گرفتن سیم پیچی استاتور می باشند.
ورقه های هسته از سیلیکن با تلفات پایین و مقاوم در برابر پیری ( Non-Aging ) و با ضخامت 5/0 میلیمتر تهیه می شوند. این ورقه ها از هر دو طرف با لایه های وارنیش عایق شده اند ( عایق کلاس F ). هسته بر روی Stator Frame نصب می شود و در ضمن هنگام ورقه چینی ، ورقه‌های لایه‌های مختلف بر روی یکدیگر همپوشانی دارند. برای محکم کردن ورقه ها ، از تعدادی Pressure Finger که بر روی Clamping Plate جوش می شوند و همچنین از تعدادی پیچ با مقطع دم‌چلچله‌ای (DoveTail ) استفاده می‌شود و ورقه ها به همدیگر پرس می شوند. در ماشینهای بزرگ از تعدادی Clamping Bolt که از هسته نیز عایق می باشند برای استحکام بیشتر استفاده می کنند.
هسته استاتــور شامل صفحات دینامو کم تلفات است که ضخامت هر یک 5/0 میلیمتر میباشد. برای خنک کردن هسته ، تعدادی کانال درون هسته جاسازی شده است که جنس این کانالها از تعدادی میله های غیرمغناطیسی که بر روی ورقه های سیلیکون با ضخامت 65/0 میلیمتر جوش می شوند، تشکیل شده است. جریان هوا از درون این کانالها عبور کرده و هسته را خنک می کند.
شیارهایی در داخلی ورقه‌ها تعبیه شده‌اند تا امکان استقرار سیمپیچهای استاتور فراهم گردد. وقتی که سیمپیچها در شیارها قرار گرفتند توسط گوههایی عایق به شکل دم چلچله در محل خود ثابت شده و محل شیار پر می‌گردد.
هستة استاتور از طریق Stator Frame ، نیروهای ناشی از وقوع خطا و یا انبساط حرارتی را به فونداسیون منتقل می کند.
در شکل زیر می توان Stator Frame ، هسته و پیچهای دم چلچله ای را مشاهده نمود.
سیم پیچ استاتور (ُStator Winding) روتور و روتور هاب
در شکل زیر ، نحوه گردش هوا را در تهویة مستقل( فن با یک موتور مستقل می چرخد) یک ژنراتور آبی نمایش می دهد.
سیم‌پیچ استاتور را با نامهای سیم‌پیچ آرمیچر یا سیم‌پیچ اندویی ( Induced Winding) نیز بیان می کنند. این سیم‌پیچ شامل یک مدار الکتریکی است که ولتاژ و جریان آن ( وقتی که به شبکه وصل می شود) ، توسط یک شار مغناطیسی متغیر حاصله از "جریان روتور و حرکت روتور" ، القا می شود.
نوع ، جانمایی و ابعاد این سیم‌پیچی توسط توان نامی ، ولتاژ ، تعداد قطبها(سرعت)، نیازمندیهای ناشی از حداکثر مجاز گرم شدن سیم‌پیچی، راکتانس، راندمان و هزینه کمتر تعیین می شود.
انواع سیم‌پیچ به صورت زیر می باشند :
1- کلاف ( چند دور)( Coil)
2- Bar (تک دور)
سیم پیچ استاتور از هادیهای مستطیلی تشکیل شده که به منظور اعمال ولتاژ مورد نظر و انجام تستهای معین ، نسبت به هم عایق شده اند. سیم پیچ استاتور معمولا“ به صورت ستاره به هم متصل شده و دارای 3 ترمینال فاز و 3 ترمینال زمین می باشد. سیم پیچ استاتور از دو ماده گرانقیمت عایق و مس ساخته شده که برای ساختن آن نیازمند ساعتهای کاری زیادی هستیم.
جهت ساخت سیم پیچ ، عملیاتی انجام می شود که به آن VPI یا Vacuum Pressure Impregnation گویند و با توجه به اندازه ماشین این عملیات بصورت زیر انجام می شود:
1- VPI کلی برای ماشینهای با قدرت کم و متوسط با Coil یا Bar (هسته و سیم پیج به همراه هم به کوره می روند .)
2-VPI گروهی برای ماشینهای با قدرت متوسط یا زیاد که بصورت Coil باشند ( در کوره های فولادی )
3- VPI جداگانه برای ماشینهای با قدرت متوسط یا زیاد که بصورت Bar باشند ( در کوره های مخصوص )
باید توجه کرد که Coil ها به صورت سیم پیچی حلقوی تولید می شوند که در قسمت Over-Hang ترانسپوزه شده اند ولی Bar ها به صورت سیم پیچی موجی برای ماشینهای Water Cooled و سیم پیچی حلقوی برای ماشینهای Air-Cooled با 360 درجه یا 540 درجه ترانسپوزیشن ساخته می‌شوند.
در شکل زیر می توان Bar ها و Coil ها را برای یک ژنراتور نوعی دید.
Lap Bars
Wave Bars
Coils
عایقی که برای عایق بندی سیم پیچها استفاده می شود میکالاستیک(MicaLastic) میباشد. این عایق از سال 1957 تا کنون استفاده می‌شود و تا به حال هیچ خطایی که ناشی از پیری این عایق باشد گزارش نشده است .
میکالاستیک دارای کلاس عایقی F بوده و تا ولتاژ 27 کیلوولت و گرادیان ولتاژ 4/2 تا 8/2 KV/mm را می‌تواند تحمل کند. میکالاستیک شامل لایه های میکای غیر آلی ( میکای نرم) بعنوان ماده اصلی بوده که تحت عملیات حرارتی در اپوکسی رزین بعنوان ماده پوشاننده قرارمی گیرد .
Coil ها یا Bar های ترانسپوز شده به صورت پیوسته توسط لایه های میکا پوشانده شده و سپس با فرایند فشار در خلاء، در اپوکسی رزین غوطه ور می گردند.
پس از عملیات (VPI) ، سیم پیچها در یک کوره با درجه حرارت بالا خشک می شوند.
پس از خشک کردن ، قسمتی از Bar که درون شیار قرار می گیرد را با یک هادی گرافیتی رنگ می کنند تا از کورونا مابین عایق و سطح شیار جلوگیری کنند.
برای کاهش گرادیان ولتاژ در قسمت خم Bar ، این قسمت با مواد نیمه هادی( tape یا رنگ ) پوشانده می شود. قبل از قرار دادن سیم پیچ در شیار یک ورقه هادی در شیار قرار می دهند تا فاصله های هوایی بین شیار و Bar را پر کند و به یک تماس الکتریکی خوب دست پیدا کنیم. برای چسبیدن Bar به ورقة هادی از یک چسب هادی ( Putty ) استفاده می شود.
باید توجه کرد که عایق هادیها در bar از جنس Fiber Glass می باشد در حالیکه عایق بین دورهای سیم پیچی در یک Coil از "میکا + Fiber Glass " استفاده می شود. عایق بین هادیهای Coil نیز به همین صورت می باشد.
در شکل زیر قسمتهای مختلف سیم پیچ را به همراه نحوة قرار دادن آن در شیار می توان دید.
در شکل زیر نیز می توانید نحوه گردش هوای تهویه را در یک ژنراتوربا استفاده از کانالهای هوای داخل روتور ریم و بدون استفاده از فن مشاهده نمایید.
واحد ترمز مکانیکی و بالابری(Bracking and Jacking Unit)
سیســـتم ترمز مکانیکی به گونــــهای طراحــی شده تا مجمــــوعه ژنراتـــور و توربیــن را سریعـاً به حالت سکون برساند. عـــلاوه بر ترمز، این سیستم برای بالا بردن روتـــور هنگام نصــب و یا خارج کردن روتور مورد استفــــاده قرار میگیرند. سیستم بالابری همچنین برای خارج کردن یاتاقانهای کفگرد از فشار و جدا کردن شفت توربین از ژنراتور به کار می‌رود. برای بکار انداختن ترمزها از هوا فشرده استفاده می‌شود که ترمز نرم و با تنظیم مناسب را امکانپذیر میسازد. فشار لازم برای بالابری به طور قابل توجهی بیشتر از مقدار لازم برای ترمز میباشد. از این‌رو این فشار توسط موتورپمپها و از طریق مدار روغن برقرار می‌شود. سیستم ترمز و بالابری توسط شیرهای سه راهه از یکدیگر مجزا میگردند. در شکل زیر می توانید مجموعه ای را که برای ترمز مکانیکی و جک کردن روتور بکار می رود مشاهده نمایید. معمولا" در یک ژنراتور از چند سگمنت ترمز/جک (مثلا" ۴ تا) استفاده می شود.
نمای یک سگمنت ترمز/جک
نمای یک سگمنت ترمز/جک که در زیر رینگ ترمز روتور ژنراتور قرار می گیرد.
مقایسه بین زمان، اوزان و هزینه های ساخت قسمتهای مکانیکال و الکتریکال ژنراتور آبی
با وجود اینکه ژنراتور سنکرون، منبع اصلی تولید الکتریسیته در یک نیروگاه میباشد و مباحث مربوط به کارکرد آن در شاخه مهندسی برق مورد بررسی قرار می‌گیرد؛ ولی بعنوان یک ماشین الکتریکی، قسمتهای بسیاری از آن توسط مهندسان مکانیک، طراحی شده و مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای اینکه ذهنیتی نسبت به حجم عملیات مکانیکی و الکتریکی یک هیدروژنراتور سنکرون عمودی ، زمان و هزینه‌های ساخت آن بشود ، مقایسه‌ای که توسط شرکت Voith-Siemens در این مورد انجام شده است، ارایه می‌گردد.
الف- مقایسه بین مدت زمان طراحی و کار مهندسی بر روی قطعات الکتریکی و مکانیکی هیدروژنراتور:
ب- مقایسه بین اوزان تجهیزات الکتریکی و مکانیکی هیدروژنراتور:
پارامترهای اولیه مورد نیاز برای طراحی ژنراتور
زمانی که می خواهیم ژنراتوری را سفارش دهیم ، طراح نیازمند مقادیر الکتریکی زیر برای طراحی اولیه ژنراتور می باشد که باید توسط خریدار به سازنده ارائه شوند :
- توان نامی و ماکزیمم
- سرعت نامی و سرعت فرار (Runaway Speed)
- فرکانس نامی
- ممان اینرسی
- افزایش دمای مجاز
- راکتانسها ( Xd , X’d , X”d , X”q/X”d )
- نسبت اتصال کوتاه (Short Circuit Ratio)
- ثابت زمانی ها (T′do و T′d و T″do )
- شرایط محیط (دمای هوا وآب سرد ورودی به رادیاتورها)
- ولتاژ نامی و محدودة مجاز تغییرات ولتاژ
- و مقادیر دیگری مانند :
# حداقل قطر داخلی ژنراتورر
# حداقل راندمان
روتــور بخشگردان ژنـــــراتور میباشـــد که شـــامل شفت، هــاب(Hub)، چـــرخ مغناطیسی(magnetic wheel) و قطبـــها مــی‌گردد. شفـت روتـور که گشـــتاور را از توربین به ژنراتور منتقل می‌نماید، با فلنـج به شفت تــــوربین متصل شـــده است. در ژنراتورهای بزرگ، شفــت شامل دو بخــــش مــیشود (بخـــش بالا و پائین) که به ترتیب مستقیمـــاُ به بالا و پائیـــن هاب روتور با فلنــج متصل مـــیشود. شفـــت که از فــــولاد با کیفیـــت بالا ســاخته شــده است به گونـــهای طراحی شــــده که در مقـابل تنشهــــای ناشی از اتصـــال کـــوتاه ناگهـــانی و یا هنگام سنــــکرون کردن اشتباه، مقـــاومت نماید.
هاب روتـــور که دارای ساختار صفحهای است، از ورقهـــای فولادی نورد شده با کیفیت بالا ســـاخته شده است و ارتبـــاط بین شـــفت و طوقـــه مغناطیسی روتور را ایجاد می‌کند.
کاربرد روتور هاب:
- نگهداری روتور ریم، قطبها، فن‌ها و رینگ ترمز
- انتقال گشتاور شفت به روتور ریم و قطبها
- تحمل نیروهای ناشی از Shrinkage(عمل انقباض) روتور ریم
انواع روتورهاب:
- روتور هاب به همراه سیلندر مرکزی ، اتصال به شفت با کمک اتصالات KEY شکل (شکل 1)
- روتورهاب به همراه فلنجهای فوقانی و تحتانی ، اتصال به شفت از طریق پیچ و مهره (شکل 2)
- روتورهاب به همراه بازشوهای فوقانی و/یا تحتانی به منظور محبوس کردن هوای تهویه (Rim Ventilation system)
شکل (۱)
شکل (۲)
روتور ریم(Rotor Rim)
روتـــور ریم (Rotor Rim) دارای ساختار مورق میباشــد. طوقه روتور ریم از قطعــــات مجـزای ورقه‌های فولادی تشکیـــل شده که روی هم چیـــده می‌شوند. صفحات فولادی با استحـــکام بالا و دارای همپوشانی، توسط تعـــداد زیـــادی پیچهای محــوری که به طور یکنـــواخت روی محیط تعبیه شده‌اند بهم بسته می‌شوند.
قطبهای روتور و سیم پیچی آن
ورقههـــای قطب از جنـــس فولاد با نـورد گرم میباشــنـد که از دو طـــرف توســط یک لایه اکسید، عایق شــده اســـت. این لایههــا توسط پیچهای محـــوری به یکدیگر محکــم می‌شوند. صفحـــات انتهــایی ورقـــههای قطبهـــا را محکم نگاه داشتـــه و نیروی گریز از مرکز ناشی از سیمپیچهـــای میـــدان را خنثی می‌نماید. سیمپیچهای میـــدان شامل نوارهای تخت مسی می‌شود که به صـــورت یک لایه دور بدنه قطب پیچیـده شده است. سیمپیچهـــا از کفش قطـب، صفحـــه کلمـپ و بدنه قطب عایق شده‌اند. بین دورهـــای سیمپیچـــی نیز لایه عایقی از جنــس رزین مصنوعـــی وجود دارد، سپــس یک رزین مصنوعی به صورت تحت فشـــار و گرم بین لایهها تزریق میشـــود تا ساختــاری محکم، فشـــرده و پایدار را ایجاد نمــاید. شینههای تحریک نیز سیمپیچــی روتـــور را به حلقههــــای لغـــزان (Slip Ring)متصل می‌نماید. این شینههــا از جنس مـس الکترولیتیک میباشــند. ارتبـــاط قطبهــا به طوقـــه روتـــور(روتور ریم) توسط شیارهــــای T شکلـــی ایجاد میشـــود که پایه T شـــکل قطبهـــا درون آنها مستقر می‌شود.
قطبهای برجسته در ژنراتورهای آبی
همانطور که می‌دانید، قطبهای ژنراتورهای آبی از نوع برجسته می‌باشند. این قطبها از اجزای زیر تشکیل شده‌اند:
1- سیم پیچ میدان (Field winding)
2- دمپرها
3- هسته قطب (Pole core)
قطبها وظیفه ساختن میدان مغناطیسی چرخان در فاصله هوایی بین استاتور و روتور را بر عهده دارند. در زیر شکل یک قطب برجسته ژنراتور را می توانید مشاهده کنید
دمپر(Damper)
جهت تعیین ابعاد میله های دمپر، نیازمند تعیین مقادیر زیر هستیم:
- حداکثر جریان نامتقارن مولفه منفی(I2/In) در حالت عملکرد پیوسته
- حداکثر مقدار I22t در زمان وقوع خطا
سیم‌پیچ دمپر از چندین میله مسی استوانه‌ای، روی سطح کفشک قطب و درون شیارهایی توزیع شده‌اند و در دو انتها بوسیله تسمه‌های مسیبه همدیگر جوش خورده‌اند. ارتباط بین قفسهای دمپر، توسط تسمه‌های مسی قابل انعطاف و یا از طریق بدنه قطب و روتور ریم، انجام می‌شود (نوع بسته یا باز). نوع بسته و یا باز قفس دمپر با توجه به مقدار راکتانس زیرگذرای(Sub-Transient) درخواست شده از طرف خریدار تعیین می‌شود.
تعداد میله‌های دمپر به ازای هر قطب، تابعی از تعداد شیار در قطب در فاز استاتور (تعداد شیارهایی بر روی استاتور که در یک فاز آن به ازای هر قطب وجود دارند) و همین طور راکتانس زیرگذرا می باشد.
اگر از سیم‌پیچ دمپر بعنوان راه‌انداز در حالت موتوری(موتور سنکرون) استفاده شود، طراحی متفاوتی بکار می‌رود تا دمپرها بتوانند جریانهای بیشتری را تحمل کنند.
در شکل زیر، قطعات مختلف قطبهای روتور را به همراه میله‌های دمپر آن می‌توان مشاهده کرد.
هسته قطب (Pole Core)
هسته قطبها به همراه روتور ریم، مسیری با رلوکتانس پایین برای شار مغناطیسی در روتور ایجاد می‌کند. ابعاد اصلی هسته قطب، با توجه به ماگزیمم چگالی شار، راکتانس موردنظر، نیروهای گریز از مرکز و همچنین نوع تهویه، تعیین می‌شود.
هسته قطب از دو قسمت تشکیل شده است:
1- کفشک قطب(Pole Shoe) : که شکل فاصله هوایی را تعیین می‌کند.
2- بدنه قطب(Pole Body): که نشیمنگاه سیم‌پیچ تحریک میباشد.
بدنه قطب بصورت مستطیلی بوده و کفشک قطب بصورت قسمتی از یک سینوس بوده و کلا" ورقه‌ها با ضخامت 1 یا 2 میلیمتر پانچ شده و پس از هسته‌چینی، با Clamping Plate و پیچ به هم پرس شده و محکم می‌شوند. نحوه اتصال قطبها به روتور(روتور ریم و یا شفت) بصورت دم‌چلچله‌ای(T-Dovetail) میباشد. باید توجه کرد که وزن قطبها بر روی پارامتر GD2 موثر میباشد.
در شکل زیر هسته یک قطب به همراه بدنه عایق آن(قسمت آبی رنگ که عایق میکا میباشد) و همچنین نحوه قرار دادن عایق در بین لایه‌های آن را مشاهده می‌کنید.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 38 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود با لینک مستقیم
دانلود مقاله ژنراتور الکتریکی 
