مقاله در مورد ژنراتور الکتريکي

 nx دارای 38 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است فایل ورد nx  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد. این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد بخشی از متن nx : ژنراتور الکتریکی 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 ایکسیک 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 یاب د.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 كه انـــــرژی مكـــــانیكی دورانـــی را تبدیـــــل به انرژی الكــــتریكی مــی‎كند و از دو بخــــش اصلــــی روتــور و استاتور تشكیل شده است. ژنراتورهای نوع سنكرون 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 كف‎گرد(Thrust Bearing)– یاتاقان‎های هادی(Guide Bearing)– سیستم روانكاری هیدوراستاتیك(Hydrostatic lubrication system)– سیستم خنك‎كننده 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 كه هســـته، سـیم‎پیچ و اجـــزاء جــــانبی اســـتاتور نظـــیركولرهــای هوایی-آبی را روی خـــــود جـــای می‎دهد. قاب اســـتاتور با ســـاختار خـــاص خود كل وزن روتــور را از طــریق براكــت تراست تحمل می‎نمـــاید. عـــلاوه بر نیــروهای ناشی از گشــتار و وزن خود استاتـــور، قاب استاتـــور وزن كلیه اجراء گردان (ژنراتــور و توربیــــن)، وزن براكـــت تراست و بارهـای ناشـــی از فشــــار هیدرولیـــكی را از طریق سل پلیت ها یا حلقه‎هـــای نگهدارنده به فونداسیــــون منتقل می‎نمـــاید. دریچه‎هـــای خـــروج هـــوا نیز در قـــاب استاتـور تعبیه شده است.در شكل زیر می توانید نمای استاتور فریم یك ژنراتور آبی با توان 81 مگاولت آمپر را مشاهده نمایید. هسته استاتور (Stator Core) هسته استاتور مسیری با رلوكتانس مغناطیسی پایین جهت عبور شار مغناطیسی فراهم می سازد. قطر داخلی استاتور بوسیله گشتاور در حجم( Torque Per Volume) و اثر لختی GD² تعیین می شود.هسته استاتور از دو قسمت تشكیل شده است :1- ( یوغYoke ) : قسمتی است كه بین شیار و قطر خارجی قرار می گیرد.2- (Teeth دندانه ها) : قسمتهایی از هسته كه بین شیارها قرار می گیرد. قسمتهای انتهایی هسته ، جهت كاهش دمای ناشی از عبور شار مغناطیسی به روش خاصی تهیه می شوند و معمولا“ در این قسمتها فاصله هوایی بیشتر از مركز هسته می باشد. شیارها در بدنه هسته استاتور پانچ می شوند و محل قرار گرفتن سیم پیچی استاتور می باشند.ورقه های هسته از سیلیكن 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 كلاس F ). هسته بر روی Stator Frame نصب می شود و در ضمن هنگام ورقه چینی ، ورقه‌های لایه‌های مختلف بر روی یكدیگر همپوشانی دارند. برای محكم كردن ورقه ها ، از تعدادی Pressure Finger كه 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 كه از هسته نیز عایق می باشند برای استحكام بیشتر استفاده می كنند. هسته استاتــور شامل صفحات دینامو كم تلفات است كه ضخامت هر یك 5/0 میلیمتر می‎باشد. برای خنك كردن هسته ، تعدادی كانال درون هسته جاسازی شده است كه جنس این كانال ها از تعدادی میله های غیرمغناطیسی كه بر روی ورقه های سیلیكون با ضخامت 65/0 میلیمتر جوش می شوند، تشكیل شده است. جریان هوا از درون این كانالها عبور كرده و هسته را خنك می كند.شیارهایی در داخلی ورقه‎ها تعبیه شده‎اند تا امكان استقرار سیم‎پیچ‎های استاتور فراهم گردد. وقتی كه سیم‎پیچ‎ها در شیارها قرار گرفتند توسط گوه‎هایی عایق به شكل دم چلچله در محل خود ثابت شده و محل شیار پر می‎گردد.هسته استاتور از طریق Stator Frame ، نیروهای ناشی از وقوع خطا و یا انبساط حرارتی را به فونداسیون منتقل می كند.در شكل زیر می توان Stator Frame ، هسته و پیچهای دم چلچله ای را مشاهده نمود.سیم پیچ استاتور (ُStator Winding) روتور و روتور هاب در شكل زیر ، نحوه گردش هوا را در تهویه مستقل( فن با یك موتور مستقل می چرخد) یك ژنراتور آبی نمایش می دهد. سیم‌پیچ استاتور را با نامهای سیم‌پیچ آرمیچر یا سیم‌پیچ اندویی ( Induced Winding) نیز بیان می كنند. این سیم‌پیچ شامل یك مدار الكتریكی است كه ولتاژ و جریان آن ( وقتی كه به شبكه وصل می شود) ، توسط یك شار مغناطیسی متغیر حاصله از “جریان روتور و حركت روتور” ، القا می شود.نوع ، جانمایی و ابعاد این سیم‌پیچی توسط توان نامی ، ولتاژ ، تعداد قطبها(سرعت)، نیازمندیهای ناشی از حداكثر مجاز گرم شدن سیم‌پیچی، راكتانس، راندمان و هزینه كمتر تعیین می شود. انواع سیم‌پیچ به صورت زیر می باشند : 1- كلاف ( چند دور)( Coil)2- Bar (تك دور) سیم پیچ استاتور از هادیهای مستطیلی تشكیل شده كه 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 كه برای ساختن آن نیازمند ساعتهای كاری زیادی هستیم.جهت ساخت سیم پیچ ، عملیاتی انجام می شود كه به آن VPI یا Vacuum Pressure Impregnation گویند و با توجه به اندازه ماشین این عملیات بصورت زیر انجام می شود: 1- VPI كلی برای ماشینهای با قدرت كم و متوسط با Coil یا Bar (هسته و سیم پیج به همراه هم به كوره می روند .)2-VPI گروهی برای ماشینهای با قدرت متوسط یا زیاد كه بصورت Coil باشند ( در كوره های فولادی )3- VPI جداگانه برای ماشینهای با قدرت متوسط یا زیاد كه بصورت Bar باشند ( در كوره های مخصوص ) باید توجه كرد كه Coil ها به صورت سیم پیچی حلقوی تولید می شوند كه 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 شكل زیر می توان Bar ها و Coil ها را برای یك ژنراتور نوعی دید. Lap Bars Wave Bars Coils عایقی كه برای عایق بندی سیم پیچها استفاده می شود میكالاستیك(MicaLastic) می‌باشد. این عایق از سال 1957 تا كنون استفاده می‌شود و تا به حال هیچ خطایی كه ناشی از پیری این عایق باشد گزارش نشده است .میكالاستیك دارای كلاس عایقی F بوده و تا ولتاژ 27 كیلوولت و گرادیان ولتاژ 4/2 تا 8/2 KV/mm را می‌تواند تحمل كند. میكالاستیك شامل لایه های میكای غیر آلی ( میكای نرم) بعنوان ماده اصلی بوده كه تحت عملیات حرارتی در اپوكسی رزین بعنوان ماده پوشاننده قرارمی گیرد .Coil ها یا Bar های ترانسپوز شده به صورت پیوسته توسط لایه های میكا پوشانده شده و سپس با فرایند فشار در خلاء، در اپوكسی رزین غوطه ور می گردند.پس از عملیات (VPI) ، سیم پیچها در یك كوره با درجه حرارت بالا خشك می شوند. پس از خشك كردن ، قسمتی از Bar كه درون شیار قرار می گیرد را با یك هادی گرافیتی رنگ می كنند تا از كورونا مابین عایق و سطح شیار جلوگیری كنند.برای كاهش 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 یك ورقه هادی در شیار قرار می دهند تا فاصله های هوایی بین شیار و Bar را پر كند و به یك تماس الكتریكی خوب دست پیدا كنیم. برای چسبیدن Bar به ورقه هادی از یك چسب هادی ( Putty ) استفاده می شود. باید توجه كرد كه عایق هادیها در bar از جنس Fiber Glass می باشد در حالیكه عایق بین دورهای سیم پیچی در یك Coil از “میكا + Fiber Glass ” استفاده می شود. عایق بین هادیهای Coil نیز به همین صورت می باشد.در شكل زیر قسمتهای مختلف سیم پیچ را به همراه نحوه قرار دادن آن در شیار می توان دید. در شكل زیر نیز می توانید نحوه گردش هوای تهویه را در یك ژنراتوربا استفاده از كانالهای  واحد ترمز مكانیكی و بالابری(Bracking and Jacking Unit) سیســـتم ترمز مكانیكی به گونــــه‎ای طراحــی شده تا مجمــــوعه ژنراتـــور و توربیــن را سریعـاً به حالت سكون برساند. عـــلاوه بر ترمز، این سیستم برای بالا بردن روتـــور هنگام نصــب و یا خارج كردن روتور مورد استفــــاده قرار می‎گیرند. سیستم بالابری همچنین برای خارج كردن یاتاقان‎های كف‎گرد از فشار و جدا كردن شفت توربین از ژنراتور به كار می‎رود. برای بكار انداختن ترمزها از هوا فشرده استفاده می‎شود كه ترمز نرم و با تنظیم مناسب را امكان‎پذیر 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 یكدیگر مجزا می‎گردند. در شكل زیر می توانید مجموعه ای را كه برای ترمز مكانیكی و جك كردن روتور بكار می رود مشاهده نمایید. معمولا” در یك ژنراتور از چند سگمنت ترمز/جك (مثلا” 4 تا) استفاده می شود. نمای یك سگمنت ترمز/جك نمای یك سگمنت ترمز/جك كه در زیر رینگ ترمز روتور ژنراتور قرار می گیرد.مقایسه بین زمان، اوزان و هزینه های ساخت قسمتهای مكانیكال و الكتریكال ژنراتور آبی با وجود اینكه ژنراتور سنكرون، منبع اصلی تولید الكتریسیته در یك نیروگاه می‌باشد و مباحث مربوط به كاركرد آن در شاخه مهندسی برق مورد بررسی قرار می‌گیرد؛ ولی بعنوان یك ماشین الكتریكی، قسمتهای بسیاری از آن توسط مهندسان مكانیك، طراحی شده و مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای اینكه ذهنیتی نسبت به حجم عملیات مكانیكی و الكتریكی یك هیدروژنراتور سنكرون عمودی ، زمان و هزینه‌های ساخت آن بشود ، مقایسه‌ای كه توسط شركت Voith-Siemens در این مورد انجام شده است، ارایه می‌گردد. الف- مقایسه بین مدت زمان طراحی و كار مهندسی بر روی قطعات الكتریكی و مكانیكی هیدروژنراتور: ب- مقایسه بین اوزان تجهیزات الكتریكی و مكانیكی هیدروژنراتور: پارامترهای اولیه مورد نیاز برای طراحی ژنراتور زمانی كه می خواهیم ژنراتوری را سفارش دهیم ، طراح نیازمند مقادیر الكتریكی زیر برای طراحی اولیه ژنراتور می باشد كه باید توسط خریدار به سازنده ارائه شوند : – توان نامی و ماكزیمم – سرعت نامی و سرعت فرار (Runaway Speed)– فركانس نامی – ممان اینرسی – افزایش دمای مجاز– راكتانسها ( Xd , X’d , X”d , X”q/X”d ) – نسبت اتصال كوتاه (Short Circuit Ratio)– ثابت زمانی ها (Tdo و ‏Td و Tdo )– شرایط محیط (دمای هوا وآب سرد ورودی به رادیاتورها)– ولتاژ نامی و محدوده مجاز تغییرات ولتاژ– و مقادیر دیگری مانند : # حداقل قطر داخلی ژنراتورر # حداقل راندمان روتــور بخش‎گردان ژنـــــراتور می‎باشـــد كه شـــامل شفت، هــاب(Hub)، چـــرخ مغناطیسی(magnetic wheel) و قطبـــها مــی‌گردد. شفـت روتـور كه 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) كه به ترتیب مستقیمـــاُ به بالا و پائیـــن هاب روتور با فلنــج متصل مـــی‎شود. شفـــت كه از فــــولاد با كیفیـــت بالا ســاخته شــده است به گونـــه‎ای طراحی شــــده كه در مقـابل تنشهــــای ناشی از اتصـــال كـــوتاه ناگهـــانی و یا هنگام سنــــكرون كردن اشتباه، مقـــاومت نماید. ادامه خواندن مقاله در مورد ژنراتور الکتريکي

نوشته مقاله در مورد ژنراتور الکتريکي اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.