موتور ژنراتور الکتریکی

مجموعه موتوربرق ژنراتور دستگاهی است که برای تبدیل نیروی الکتریکی به شکل دیگری از آن (بیشتر AC به DC) استفاده می شود. این دستگاه موتور ژنراتور شامل یک موتوربرق و یک ژنراتور است که به صورت مکانیکی روی یک شاسی متصل شده اند. منبع برق به موتوربرق داده می شود. خروجی مکانیکی موتوربرق برای چرخش ژنراتور استفاده می شود. نوع ژنراتور بستگی به کاربرد دارد.

به عبارت دیگر، مجموعه موتور ژنراتور یا به عبارت بهتر، موتوربرق ژنراتور مبدلی است متشکل از یک موتوربرق AC  سه فاز و یک ژنراتور DC ( به طور کلی ژنراتور DC ترکیبی) که برای تبدیل منبع AC به منبع DC و بالعکس (البته همیشه اینطور نیست) استفاده می شود. موتوربرق و ژنراتور هر دو به صورت مکانیکی کوپل شده اند. موتوربرق به منبع AC متصل است و ژنراتور جفت شده ولتاژ DC را به عنوان خروجی ارائه می دهد. خروجی ژنراتور DC مستقل از ورودی موتوربرق است. خروجی ژنراتور قابل تنظیم است. همچنین می توان به جای موتوربرق القایی با ژنراتور از موتوربرق سنکرون استفاده کرد، اگر چنین است، می توان از آن برای بهبود ضریب توان نیز استفاده کرد.

مجموعه ژنراتور-ژنراتور یا همان موتور ژنراتور الکتریکی یا به عبارت دیگر موتوربرق ژنراتور برای جداسازی بار الکتریکی از خط تغذیه استفاده می شود. همچنین برای تغییر فرکانس یا ولتاژ منبع تغذیه می توان از آن استفاده کرد. همچنین برای از بین بردن تغییرات در منبع تغذیه صنعتی استفاده می شود. مجموعه موتوربرق ژنراتور برای تبدیل یک نوع انرژی الکتریکی به نوع دیگری از انرژی الکتریکی استفاده می شود. نمی توان از آن برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد.

مجموعه موتوربرق ژنراتور متشکل از انواع مختلف موتوربرق و ژنراتور است که با هم در یک واحد کوپل شده اند. در بیشتر موارد، موتوربرق توسط نیروی الکتریکی ورودی از یک منبع برق پرقدرت و صنعتی به کار می افتد و خروجی سیم پیچ های ژنراتور برای کاربردهای مورد نظر استفاده می شود.

عملکرد موتور ژنراتور الکتریکی

نمودار اتصال معمولی مجموعه موتوربرق ژنراتور در شکل زیر نشان داده شده است.

ساختار موتور ژنراتور الکتریکی تتاپاور

در اینجا دو ماشین الکتریکی روی یک شاسی به هم متصل می شوند. از این دو ماشین، یک منبع الکتریکی به ماشین ۱ داده می شود. از این رو، ماشین ۱ به عنوان یک موتوربرق عمل می کند و زمانی که ورودی الکتریکی برقرار است، شروع به چرخش می کند.

همانطور که موتوربرق با سرعت نامی کار می کند، انرژی مکانیکی تولید شده توسط موتوربرق برای چرخش ماشین ۲ استفاده می شود. بنابراین، ماشین ۲ مانند یک ژنراتور رفتار می کند و این ژنراتور به عنوان یک بار برای موتوربرق عمل می کند.

اکنون انرژی مکانیکی تولید شده توسط موتوربرق دوباره توسط ماشین ۲ به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. ماشین ۲ با توجه به مجموعه ای که در آن از انرژی الکتریکی استفاده خواهیم کرد و با توجه به نیازی که این مجموعه به انرژی الکتریسیته دارد؛ انتخاب می شود.

در اینجا، ما هر دو ماشین را به صورت جداگانه بررسی کردیم. اما برای یک مجموعه موتوربرق ژنراتور کوچک، می توان آن را روی یک واحد مشترک قرار داد و ببرسی کرد. ورودی این مجموعه انرژی الکتریکی و خروجی این مجموعه نیز انرژی الکتریکی می باشد. در برخی موارد نوع برقی که داریم برای مصرف ما مناسب نیست. در این صورت می‌توانیم با استفاده از مجموعه موتور ژنراتور الکتریکی یا موتوربرق ژنراتور، انرژی الکتریکی متناسب با مصرف خود را دریافت کنیم.

فرآیند تبدیل مجموعه موتوربرق ژنراتور

مجموعه موتور ژنراتور الکتریکی یا موتوربرق ژنراتور برای تبدیل انواع انرژی الکتریکی استفاده می شود. یعنی برای تبدیل یک نوع انرژی الکتریکی به نوع دیگری از انرژی الکتریکی استفاده می شود. در اینجا به چند مثال می پردازیم.

فرض کنید، ما یک منبع DC داریم؛  اما مجموعه ما برای عملکرد موثر به برق AC نیاز دارد. در این شرایط می توانیم از مجموعه موتوربرق ژنراتور که شامل یک موتوربرق DC و یک ژنراتور AC است استفاده کنیم. توان DC موجود به موتوربرق DC داده می شود که در یک شفت با یک ژنراتور AC قرار دارد. با چرخش موتوربرق DC، ژنراتور AC می چرخد و برق AC تولید می کند. (امروزه این کاربرد به راحتی با کمک اینورتر انجام می شود. اما قبل از انقلاب الکترونیک از این نوع آرایش برای تبدیل برق DC به برق AC استفاده می شد.)

برای مثال دوم، ما یک برق متناوب با فرکانس ۵۰ هرتز داریم. مجموعه صنعتی ما به طور موثر روی فرکانس ۶۰ هرتز کار می کند. در این شرایط هم از موتوربرق AC و هم از ژنراتور AC استفاده می کنیم. اما موتوربرق روی ۵۰ هرتز طراحی شده در حالی که ژنراتور روی ۶۰ هرتز طراحی شده است. بنابراین منبع برق ۵۰ هرتز به مجموعه موتوربرق ژنراتور داده می شود و خروجی انرژی الکتریکی ۶۰ هرتز می دهد. از این رو برای تبدیل فرکانس نیز استفاده می شود.

در اینجا، ما برخی از تبدیل‌های دیگری را که می‌توان با کمک یک مجموعه موتوربرق ژنراتور امکان‌پذیر کرد، فهرست کرده‌ایم.

  • AC به  DC: برق AC را می توان با کمک یک مجموعه موتوربرق ژنراتور به برق DC تبدیل کرد. در این حالت موتوربرق های AC (زیرا می توان چند موتور برق را به یک ژنراتور به صورت سنکرون متصل کرد.) با ژنراتورهای DC کوپل می شوند.
  • DC به  AC: در این حالت، موتوربرق DC با ژنراتورهای AC یا دینام (در موارد خاص) کوپل می شود.
  • AC به  AC: یک فرکانس برق AC به فرکانس دیگر برق AC .
  • DC به DC:یک سطح ولتاژ از توان DC به سطح دیگری از توان DC .
  • ولتاژ AC ثابت به ولتاژ AC متغیر.
  • برق AC تک فاز به برق AC سه فاز .
  • ایجاد یا متعادل کردن یک سیستم سه فاز DC .

کاربردهای موتور ژنراتور الکتریکی

کاربردهای مجموعه موتوربرق ژنراتور به شرح زیر است.

  • مجموعه موتوربرق ژنراتور برای حذف عوامل مزاحم و موقتی در منبع تغذیه استفاده می شود.
  • این مجموعه باعث قطع برق غیر ناگهانی از منبع اصلی می شود.
  • می توان از آن به جای دستگاه های نیمه هادی برای همان کاربردها استفاده کرد. این مجموعه در مقایسه با دستگاه های نیمه هادی مدرن می تواند برای مدت کوتاهی با اضافه بارهای بزرگ مقابله کند.

مزایای موتور ژنراتور الکتریکی

در زیر برخی از مزایای مجموعه  موتور ژنراتور الکتریکی آورده شده است.

  • این یک دستگاه خود راه انداز و اتومات است.
  • همچنین می توان از آن به عنوان یک دستگاه بهبود ضریب قدرتاستفاده کرد.
  • طراحی ساده دارد و قابل اعتماد است.
  • طیف گسترده ای از انواع ولتاژ DC را می توان با استفاده از مجموعه موتور ژنراتور الکتریکی به دست آورد.
  • خطر قطبیت معکوس و فلاش اوور در مجموعه موتوربرق ژنراتور وجود ندارد.
  • خروجی DC ژنراتور ثابت است و تحت تأثیر تغییر ولتاژ منبع تغذیه AC قرار نمی گیرد. البته اگر تغییر ولتاژ تغذیه به موتوربرق و بار متصل به ژنراتور به اندازه کافی بزرگ باشد، ممکن است فرآیند همگام سازی از بین برود.
  • خروجی DC را می توان به راحتی با تنظیم کنترل کرد.
  • موتوربرق سنکرون را می توان بدون نصب ترانسفورماتور جداگانه (که در صورت استفاده از مبدل چرخشی ضروری است) مستقیماً به ولتاژ تغذیه متصل کرد.

معایب موتور ژنراتور الکتریکی

برخی از معایب استفاده از مجموعه موتوربرق ژنراتور وجود دارد که در زیر ذکر شده است.

  • در مجموعه موتوربرق ژنراتور از دو دستگاه استفاده می شود. از این رو، برخی از تلفات رخ می دهد که با ماشین آلات مرتبط است. این تلفات در مقایسه با سایر تکنیک ها بسیار زیاد است.
  • کل سیستم دارای نویز است و نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارد زیرا دارای قطعات چرخان زیادی است.
  • در هنگام کاهش توان برق ورودی، سرعت دستگاه کاهش می یابد. ممکن است بر ولتاژ و فرکانس خروجی تأثیر بگذارد.
  • در مقایسه با مبدل های جدید، پرهزینه و سنگین است و فضای بیشتری را اشغال می کند.
  • راندمان این دستگاه به طورقابل توجهی کمتر از سایر دستگاه هایی است که برای همین منظور استفاده می شوند.
  • اشکال اصلی این مجموعه این است که فقط می توان از آن برای تبدیل AC  به DC استفاده کرد (یعنی نمی توان از آن برای تبدیل DC به AC استفاده کرد.)
 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.