ژنراتور الکتریکی (Electric Generator)


ژنراتور الکتریکی (Electric Generator) نوعی ماشین الکتریکی است که می تواند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل و انرژی الکتریکی مورد نیاز را تامین کند. نوع دیگر ماشین الکتریکی موتور الکتریکی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند.
تاریخچه ی ژنراتور به اواخر قرن نوزدهم میلادی بر می گردد. ژنراتورها در همان سال ها به عنوان تامین کننده توان مورد نیاز شبکه مورد توجه قرار گرفتند و از آنها در اکثر واحد های تولید کننده انرژی استفاده شد. ژنراتور ها که با نام های مولد، مولد الکتریکی، مولد برق و بعضا دینام معرفی می شوند امروزه در صنعت بسیار کاربرد دارند و اساس کار تبدیلات انرژی امروزی بر پایه وجود همین ژنراتور ها استوار است.
ساختمان و اساس کار ژنراتور
 ژنراتور مانند موتور دارای دو بخش اساسی است. اولی قسمت متحرک و دوار که به آن رتور می گویند و دوم قسمت ساکن آن که به استاتور معروف است.
باید دانست بین این دو قسمت، شکاف هوایی وجود دارد. همچنین گفتنی است که:
    استاتور ساکن بوده و بخش بیرونی یا خارجی ماشین را تشکیل می دهد.
    رتور آزادانه حرکت می کند (می چرخد) و بخش درونی ماشین را تشکیل می دهد.
    استاتور و رتور از مواد فرو مغناطیسی ساخته می شوند.
    محیط داخلی استاتور و محیط خارجی رتور حاوی شیار های متعددی است.
اصولا اساس کار ژنراتور ها بر پایه دو پدیده الکترومغناطیسی زیر استوار است.
الف: اگر یک هادی در میدان مغناطیسسی حرکت کند، در هادی ولتاژ القا می گردد.
ب: اگر هادی حامل جریان در یک میدان مغناطیسی قرار گیرد، به آن هادی نیرو ی مکانیکی وارد می شود.
همچنین قسمت متحرک ژنراتور توسط محرک اولیه مکانیکی (توربین) به حرکت در می آید. با چرخش در آمدن هادی های رتور در آن ها به خاطر وجود میدان مغناطیسی، ولتاژ القا می گردد. اکنون اگر بار الکتریکی به سیم پیچ حاصله توسط این هادی وصل گردد، جریان جاری می شود و توان الکتریکی به مصرف کننده تزریق خواهد شد.
در ساختمان ژنراتور الکتریکی از هسته آهن استفاده می شود تا پیوند مغناطیسی بین کلاف های حاصله از هادی­های موجود در شیار­های رتور و استاتور را قوت بخشد. همچنین هسته آهن فرو مغناطیسی باعث می گردد که چگالی شار افزایش یافته و بنابراین اندازه و حجم ماشین کوچکتر می شود. اگر شار در رتور و استاتور متغیر با زمان باشد، هسته آهن به صورت لایه به لایه ساخته می شود تا جریان گردابی کاهش یابد. همچنین هادی های جاسازی شده در شیار های استاتور و رتور به هم وصل می شوند تا سیم پیچی بوجود آید. به سیم پیچی­هایی که در آنها ولتاژ القا می شود، سیم پیچی آرمیچر گفته می شود و به سیم پیچی هایی که از آنها جریان می گذرد تا میدان مغناطیسی و شار اصلی را پدید آورند، سیم پیچی تحریک یا سیم پیچی میدان گفته می شود.

انواع ژنراتور  

ژنراتور های الکتریکی به شکل ها ی گوناگون و نام های مختلف وجود دارد که بر اساس متداولترین دسته بندی به دسته های زیر تقسیم می شوند.
ژنراتور DC ، ژنراتور القایی یا آسنکرون، ژنراتور سنکرون. البته دسته های دیگری از ماشین های الکتریکی هستند که در حالت ژنراتوری نیز می توانند قرار بگیرند مانند: ماشین های با آهنربای دائم، ماشین های هیسترزیس، وماشین های پله ای.
ژنراتور های :DC
در ژنراتور های DC سیم پیچی تحریک بر روی استاتور قرار دارد و رتور حاوی سیم پیچی آرمیچر است. از سیم پیچی تحریک جریان DC می گذرد تا شار درون ماشین شکل بگیرد. ولتاژ القا شده در سیم پیچی آرمیچر یک ولتاژ متناوب (AC) است.
برای DC کردن ولتاژ متناوب در پایانه رتور از کموتاتور، جاروبک و یا یکسوساز استفاده می شود.
ژنراتور القایی:
در این نوع ژنراتور سیم پیچی استاتور به مثابه سیم پیچی آرمیچر و سیم پیچی میدان عمل می کند. هرگاه سیم پیچی استاتور به شبکه AC وصل شود، در شکاف هوایی درون ماشین شار گردانی شکل می گیرد که تحت سرعت سنکرون می چرخد. این شار دوار در سیم پیچ های رتور ولتاژ القا می کند. اگر مدار رتور بسته باشد، در رتور جریان القایی پدید می آید. در اثر شار گردان و جریان رتور، گشتاور حاصل می شود.
ژنراتور سنکرون:
در این نوع از ژنراتور ها سیم پیچی میدان بر روی رتور قرار دارد و استاتور حاوی سیم پیچی آرمیچر است. سیم پیچی میدان توسط جریان DC تحریک می شود تا شار در شکاف هوایی درون ماشین شکل گیرد. هرگاه رتور بچرخد، در سیم پیچی آرمیچر که در استاتور جاسازی شده است ولتاژ القا می گردد. جریان آرمیچر در این ماشین ها شار گردانی در شکاف هوایی پدید می آورد که سرعت دوران این شار با سرعت چرخش رتور برابر است و لذا به این ژنراتور ها لفظ ژنراتور سنکرون اطلاق می گردد. باید دانست که این نوع ژنراتور ها جزو ماشین های متناوب (AC) است.
البته ژنراتور با توجه به نوع راه اندازی آن انواع دیگری دارند ولی از نظر نوع سیم بندی و ساختار مانند موارد بالا هستند. از جمله این ژنراتور ها می توان به دیزل ژنراتور، ژنراتور گازی و ... نام برد