دیزل ژنراتور, ژنراتور
تبدیل ژنراتورها جهت تغذیه توان تک فاز یا سه فاز – دیزل ژنراتور
مهر
تبدیل ژنراتورها جهت تغذیه توان تکفاز یا سه‌فاز
علاوه بر مطمئن شدن از اینکه فرکانس ژنراتور با فرکانس شبکه یا تجهیزات مورد استفاده مطابقت‌دارد، شرایط زیر نیز باید تامین گردد:
(الف) ولتاژ خروجی ژنراتور باید با ولتاژ کارکرد شبکه یا تجهیزات مورد استفاده که توان خود را از ژنراتور میگیرند، مطابقت داشته باشد.
(ب) نباید هیچ اختلاف فازی مابین ولتاژ شبکه و ولتاژ ژانراتور وجود داشته باشد. جهت درک‌تبدیل ژنراتور سه فاز به تکفاز و برعکس، اجازه‌دهید ابتدا نگاهی کوتاه به‌پیکربندی داخلی این دونوع ژنراتور بیاندازیم.
ژنراتورهای تکفاز
در یک ژنراتور تکفاز، استاتور تعدادی سیمپیچی به‌صورت سری دارد تا یک مدار تکی که ولتاژخروجی را تولید میکند را شکل دهد.
– ولتاژ یکسان در تمامی سیم‌پیچی‌های استاتور در فاز با یکدیگر برای مثال، در یک ژنراتو 4 قطبی، چهار قطب روتور به طور مساوی در چارچوب استاتور جای گرفته‌اند.
در هر نقطه زمانی دلخواه، هر قطب روتور در موقعیت یکسانی نسبت به سیم‌پیچی‌های استاتور مانند سایر قطب‌های روتور قرار میگیرد.
بنابراین، ولتاژ القایی در تمامی سیم‌پیچی‌های استاتور مقدار و دامنه یکسانی دارند و همچنین در هر زمانی در فاز با یکدیگرهستند.
– اتصال سری سیم‌پیچی‌های استاتور
همچنین از آنجایی که سیم‌پیچی‌ها به‌صورت سری به یکدیگر متصل‌هستند، ولتاژتولید شده در هر سیمپیچی به ولتاژهای سایر سیم‌پیچی‌ها اضافه شده و ولتاژخروجی نهایی را تولید مینماید که مساوی با چهاربرابر ولتاژ عبوری از هر سیمپیچی استاتور میباشد. توزیع توان تکفاز به طور معمول در مناطق مسکونی و مناطق حاشیه شهری مورد استفاده قرار میگیرد. در این مناطق بارها، کوچک و غیر فراگیر بوده و هزینه احداث یک شبکه توزیع سه فاز بالاتراست.
ژنراتورهای سه فاز
در یک ژنراتور سه فاز، سه سیمپیچی تکفاز به نحوی جایگذاری شده اند که یک اختلاف فازی برابر با 120 درجه میان ولتاژهای القایی در هر سیمپیچی استاتور وجود داشته باشد. این سه فاز، مستقل از یکدیگرهستند.
– پیکربندی ستاره یا Y
در یک‌اتصال ستاره یا Y، یک سیم به هر سیمپیچی از نول متصل است. نقطه مقابل هر سیمپیچی که با نام نقطه پایانی شناخته میشود،
به یک ترمینال خط‌اتصال دارد. این مسئله منجر به تولید‌یک ولتاژ خطی بزرگتر از ولتاژ عبوری از هر سیمپیچی میگردد.
– پیکربندی دلتا
در پیکربندی دلتا، قسمت انتهایی اول هر فاز به قسمت انتهایی آخر فاز مجاور متصل‌است.
این مسئله منجر به تولید‌یک ولتاژ خطی برابر با ولتاژ فاز میگردد. کاربردهای الکتریکی و ژنراتورهای تجاری، توان سه فاز تولید میکنند.
تبدیل فاز در ژنراتورها
(1) تغییر پیکربندی اتصال پیچک
یک ژنراتور سه فاز را میتوان با تغییراتصال میان سیمپیچی استاتور آن، داخل یا خارج از سر ژنراتور، به یک ژنراتور تکفاز تبدیل‌کرد. برای مثال در مورد یک ژنراتور 3 فاز، 6 سیم خواهید داشت.
ژنراتورهای بزرگتر معمولا دارای 12 سیم از 6 پیچک هستند و تمامی سیمها از ژنراتور بیرون میآیند تااتصال ژنراتور به شکل‌های مختلف را آنگونه که در زیر توضیح داده میشود، تسهیل نمایند:
– اتصال‌پیچک‌ها به صورت سری، ژنراتور را به تکفاز تبدیل‌میکند.
– بااتصال پیچک‌های مخالف به صورت‌سری میتوان ولتاژخروجی را دو برابر کرد.
– یک اتصال‌موازی، شارش یا جریان را دو برابر میکند.
نکته مهم دراتصال دوباره یک ژنراتور، تنظیم سیم‌های‌خروجی از ژنراتور به پیچک‌های متصل به آن میباشد. در دست داشتن اسناد تولیدکننده، ضروری‌است.
در غیر اینصورت باید نحوه اتصال‌کنونی ژنراتور را بررسی کرده و سپس به صورت‌معکوس عمل نمایید.
(2) بارهای تکفاز اتصال مرکز به ژنراتورهای سه‌فاز
به یک ژنراتور سه فاز میتوان به صورت ترکیب سه واحد تکفاز نگاه کرد. بارهای تکفاز میتوانند به یکی از حالت‌های زیر به یک ژنراتور سه فاز متصل گردند:
– اتصال‌بار بین هادی فاز[1] و نول سیستم. اینکار معمولا برای بارهای کم توان‌تر انجام میشود.
– اتصال‌بارهای عبوری دو هادی فعال به صورت فاز به فاز. اینکار معمولا در بارهای توان بالا مانند تهویه کننده‌های هواد یا هیترها انجام میگیرد و 208 ولت تولیدمی‌نماید.
هرچند این عمل ممکن‌است به دلیل نیاز تجهیزات به 240 ولت جهت کارکرد، منجر به عملکرد ضعیف گردد و تجهیزات با 208 ولت در 75% از ظرفیت اسمی خود کار خواهند کرد.
(3) مبدل‌های فازی
یک مبدل فاز چرخان [2](RPC) میتواند مستقیما به یک ژنراتور تکفاز جهت تولید تغذیه سه فاز متصل‌گردد.
اینکار نیاز به یک پیکربندی‌ساده تر نسبت به اتصالات دو ورودی‌دارد که با نام ورودی میانی شناخته می‌شوند.
یک ولتاژ در سومین ترمینال تولید میگردد که به توان تکفاز متصل نمی‌باشد. ولتاژ القایی به اندازه 120 درجه با دو ترمینال دیگر، اختلاف فازدارد.
(4) درایوهای سرعت متغیر [3](VSDs) / درایوهای فرکانس متغیر [4](VFDs) / اینورترها
اینها مشابه مبدل‌های فازی چرخان هستند. ترکیب VFD ژنراتور تک فاز در کاربردهایی که به اسب بخاری کمتر از 20 نیاز دارند، بهترین گزینه‌هستند.
انتخاب بین ژنراتورهای تک فاز و سه فاز
خروجی ژنراتورهای تکفاز عموما محدود به kVA25است. در نرخ‌های بالاتر، کشیدن یک تغذیه توان تکفاز از یک ژنراتور سه فاز نسبت به خرید یک واحد تکفاز به صرفه‌تراست.
انتخاب بین یک خروجی تک فاز و سه فاز تنها به نوع تجهیزاتی که نیاز به تغذیه دارند، بستگی دارد.
ژنراتورهای تکفاز گزینه‌های بهتری برای خروجی‌های تکفاز هستند در حالیکه یک ژنراتور سه فاز به راحتی میتواند هر دو توان تکفاز و سه فاز را تامین نماید.
اگر تمامی تجهیزات شما با توان تکفاز کار میکنند، انتخاب یک ژنراتور تکفاز منطقی‌تراست.
اما اگر تجهیزاتی دارید که در فازهای مختلف کار میکنند، یک ژنراتور سه فاز خدمات بهتری به شما ارائه خواهدداد. هرچند در نظر گرفتن تعادل‌‌های باری در هنگام تغییر از ژنراتور تکفاز به سه فاز امری ضروری‌است.
[1] Phase conductor
[2] rotary phase convertor
[3] Variable speed drives
[4] variable frequency drives
مقالات مرتبط:
تبدیل فرکانس های ژنراتور به 60 هرتز و 50 هرتز
پیشرفت‌های حاصل شده در کنترلر دیزل ژنراتور ها