بهمن
ست موتور ژنراتور چیست و چگونه کار می کند؟
مجموعه موتور‌ژنراتور چیست؟
مجموعه موتور‌ژنراتور دستگاهی‌است که برای تبدیل نیروی الکتریکی به شکل دیگری از انرژی (بیشتر AC به DC) استفادهمیشود. این شامل یک موتور و یک ژنراتوراست که به صورت مکانیکی روی یک شفت متصل می‌شوند. منبع برق به موتور داده‌می‌شود. خروجی مکانیکی یک موتور برای چرخش ژنراتور استفادهمیشود. نوع ژنراتور بستگی به کاربرد دارد.
به عبارت دیگر،
مجموعه موتور‌ژنراتور مبدلی متشکل از یک موتور AC سه فاز و یک ژنراتور DC (به طور کلی ژنراتور DC ترکیبی)است که برای تبدیل منبع AC به منبع DC و بالعکس (همیشه اینطور نیست) استفادهمیشود. . موتور و ژنراتور هر دو به صورت مکانیکی کوپل شده‌اند. موتور به منبع AC متصل‌است و ژنراتور کوپل شده ولتاژ DC را به عنوان خروجی ارائه می‌دهد. خروجی ژنراتور DC مستقل از ورودی موتور‌است. خروجی ژنراتور با استفاده از تنظیم‌کننده میدان بیشتر تنظیم‌می‌شود. همچنین میتوان به جای موتور القایی با ژنراتور از موتور سنکرون استفاده‌کرد، اگر چنین است، میتوان از آن برای بهبود ضریب توان نیز استفاده‌کرد.
مجموعه موتور‌ژنراتور برای جداسازی بار الکتریکی از خط تغذیه استفادهمیشود. همچنین برای تغییر فرکانس یا ولتاژ منبع تغذیه استفادهمیشود. همچنین برای از بین بردن سنبله‌ها و تغییرات در منبع تغذیه صنعتی استفادهمیشود. مجموعه موتور‌ژنراتور برای تبدیل یک نوع انرژی الکتریکی به نوع دیگری از انرژی الکتریکی استفادهمیشود. نمی توان از آن برای تولید انرژی الکتریکی استفاده‌کرد.
این مجموعه متشکل از انواع مختلف موتور و ژنراتوراست که با هم در یک واحد کوپل شده‌اند. در بیشتر موارد، موتور توسط نیروی الکتریکی ورودی از یک کموتاتور هدایت‌می‌شود و خروجی سیم پیچ‌های ژنراتور برای کاربردهای مورد نظر استفادهمیشود.
اصل کار مجموعه M-G
یک نمودار اتصال معمولی مجموعه موتور ژنراتور در شکل زیر نشان داده‌شده‌است.
مجموعه موتور ژنراتور چیست و چگونه کار میکند
در اینجا دو ماشین الکتریکی روی یک شفت به هم متصل می‌شوند. از این دو ماشین، یک منبع الکتریکی به ماشین 1 داده‌می‌شود. پس، ماشین 1 به عنوان یک موتور عمل‌می‌کند و زمانی که ورودی الکتریکی می‌دهیم شروع به چرخش میکند.
از آنجایی که موتور با سرعت نامی کار میند، انرژی مکانیکی تولید‌شده توسط موتور برای چرخش ماشین-2 استفادهمیشود. بنابراین، ماشین ۲ مانند یک ژنراتور رفتار‌‌می‌کند. ژنراتور به عنوان یک بار برای موتور رفتار میکند.
اکنون انرژی مکانیکی تولید‌شده توسط موتور دوباره توسط ماشین 2 به انرژی الکتریکی تبدیل‌می‌شود. ماشین 2 با توجه به برنامه‌ای که در آن از انرژی الکتریکی استفاده‌خواهیم‌کرد انتخاب‌می‌شود.
در اینجا، ما هر دو ماشین را در واحدهای جداگانه دیده ایم. اما برای یک مجموعه موتور‌ژنراتور کوچک، میتوان آن را روی یک واحد مشترک قرار‌داد. ورودی این مجموعه انرژی الکتریکی و خروجی این مجموعه نیز انرژی الکتریکی می‌باشد. اما در برخی موارد نوع برقی که داریم برای بار ما مناسب نیست. در این صورت می‌توانیم با استفاده از مجموعه موتور ژنراتور، انرژی الکتریکی مناسب برای بار خود را به کمک مجموعه موتور ژنراتور دریافت کنیم.
فرآیند تبدیل مجموعه موتور ژنراتور
مجموعه موتور ژنراتور برای تبدیل انرژی الکتریکی استفاده میشود. یعنی برای تبدیل یک نوع انرژی الکتریکی به نوع دیگری از انرژی الکتریکی استفاده میشود. در اینجا به چند مثال می‌پردازیم.
بیایید بگوییم، ما یک منبع DC داریم. اما بار برای کارکرد موثر به برق AC نیاز دارد. در این شرایط می توانیم از مجموعه موتور ژنراتور که شامل یک موتور DC و یک ژنراتور ACاست استفاده‌کنیم. توان DC موجود به موتور DC داده می شود که در یک شفت با یک ژنراتور AC قرار دارد. با چرخش موتور DC، ژنراتور AC می چرخد و برق AC تولید‌می‌کند. (امروزه این کاربرد به راحتی با کمک اینورترها انجام میشود. اما قبل از انقلاب الکترونیک قدرت از این نوع آرایش برای تبدیل برق DC به برق AC استفاده‌می‌شد).
فرآیند تبدیل مجموعه موتور ژنراتور
برای مثال دوم، ما یک برق متناوب با فرکانس 50 هرتز داریم. باری که ما داریم به طور موثر روی فرکانس 60 هرتز کار میکند. در این شرایط هم از موتور AC و هم از ژنراتور استفاده‌می‌کنیم. اما موتور روی 50 هرتز طراحی‌شده در حالی که ژنراتور روی 60 هرتز طراحی شده‌است. بنابراین منبع برق 50 هرتز به مجموعه موتور ژنراتور داده‌می‌شود و خروجی انرژی الکتریکی 60 هرتز می‌دهد. از این رو، برای تبدیل فرکانس نیز‌استفاده‌میشود.
در اینجا، ما برخی از تبدیل‌های دیگری را که میتوان با کمک یک مجموعه موتور ژنراتور امکان‌پذیر کرد، فهرست کرده‌ایم.
AC به DC: برق AC را میتوان با کمک یک مجموعه موتور ژنراتور به برق DC تبدیل کرد. در این حالت موتورهای AC (موتور سنکرون یا موتور القایی) با ژنراتورهای DC کوپل می‌شوند.
DC به AC: در این حالت موتور DC با ژنراتور AC کوپل‌می‌شود یا دینام (موارد خاص) .
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 تا برق AC سه فاز.
ایجاد یا متعادل کردن یک سیستم سه فاز DC.
کاربردها
کاربردهای مجموعه موتور ژنراتور به شرح زیر‌است.
مجموعه موتور ژنراتور برای حذف عوامل گذرا در منبع تغذیه استفاده میشود.
این مجموعه باعث قطع برق نرم از منبع اصلی‌می‌شود.
می‌توان‌از آن به جای دستگاه‌های نیمه هادی برای همان کاربردها استفاده کرد. این مجموعه در مقایسه با دستگاه‌های نیمه هادی مدرن می تواند برای مدت کوتاهی با اضافه بارهای بزرگ مقابله کند.
مزایا و معایب ست M-G
مزایا
این یک دستگاه خود راه اندازی‌است.
همچنین میتوان از آن به عنوان یک دستگاه بهبود ضریب قدرت استفاده‌کرد.
با طراحی ساده قابل اعتماد‌است.
طیف گسترده‌ای از مقررات ولتاژ DC را میتوان با استفاده‌از مجموعه M-G به دست آورد.
خطر قطبیت معکوس و فلاش اوور در مجموعه موتور‌ژنراتور وجود ندارد.
خروجی DC ژنراتور ثابت‌است و تحت تأثیر تغییر ولتاژ منبع تغذیه AC به موتور قرار نمی گیرد. اگر تغییر ولتاژ تغذیه به موتور و بار متصل به ژنراتور به اندازه کافی بزرگ باشد، ممکن‌است فرآیند همگام سازی از بین برود.
خروجی DC را میتوان به راحتی با تنظیم رگولاتور میدان شنت کنترل کرد.
موتور سنکرون را میتوان بدون نصب ترانسفورماتور جداگانه (که در صورت مبدل چرخشی ضروری‌است) به ولتاژ تغذیه متصل کرد.
معایب
در مجموعه موتور‌ژنراتور از دو دستگاه استفاده میشود. از این رو، برخی از تلفات رخ می‌دهد که با ماشین آلات مرتبط‌است. این تلفات در مقایسه با سایر تکنیک‌ها بسیار زیاد‌است.
کل سیستم دارای نویز‌است و نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارد زیرا دارای قطعات چرخان بیشتری‌است.
در هنگام وقفه، سرعت دستگاه کاهش می‌یابد. ممکن‌است بر ولتاژ و فرکانس خروجی تأثیر بگذارد.
در مقایسه با مبدل‌های چرخشی، پرهزینه و همچنین سنگین‌است و فضای بیشتری را اشغال میکند.
راندمان به طور قابل توجهی کمتر از سایر دستگاه هایی‌است که برای همین منظور استفاده‌می‌شوند.
به دلیل موتورهای القایی دارای ضریب توان پایینی‌است، بنابراین جبران آن لازم‌است.
اشکال اصلی این‌است که فقط می توان از آن برای تبدیل AC به DC استفاده‌کرد (یعنی نمی‌توان از آن برای تبدیل DC به AC استفاده‌کرد).